[发明专利]一种旋转机械转动部件脱落重量及位置识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种旋转机械转动部件脱落位置及重量识别方法，帮助技术人员分析转子上转动部件脱落的位置和脱落重量的大小。主要应用包括：动力、冶金、石化、航空等大型旋转机械，如汽轮机、压缩机、燃气轮机、风机等。

背景技术

振动是影响汽轮机、压缩机、燃气轮机、风机等大型高速旋转机械安全运行的重要因素。工作工程中，动叶片随高速旋转转子一起转动，其工作条件非常复杂，除因高速转动和汽流作用而承受较高的静应力和动应力外，还因其分别处在高温过热蒸汽区、两相流过渡区和湿蒸汽区内工作而承受高温、腐蚀和冲蚀作用。这就导致运行过程中，动叶片易损坏断裂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种旋转机械运行中的转动部件脱落重量和位置识别方法，本发明能够快速、准确、方便地分析转子上脱落部件的重量和位置，提高故障识别效率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种旋转机械转动部件脱落重量及位置识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据旋转机械滑动轴承几何参数和润滑油物性参数，利用ARMD软件计算滑动轴承油膜的刚度系数与阻尼系数；

2)将旋转机械转子离散为叶轮单元和轴段单元，利用有限元方法建立转子系统运动方程如下：

式(1)

其中[M₁]、[J₁]、[K₁]和Ω分别转子集总质量矩阵、回转矩阵、刚度矩阵和旋转角速度，U₁、U₂为节点位移向量，Q₁、Q₂为广义不平衡力向量；为U₁和U₂的二阶导数，为U₁和U₂的一阶导数；

3)将油膜刚度系数与阻尼系数作为作用于轴颈节点处的广义力，代入转子系统运动方程，得到滑动轴承支撑转子系统运动方程：

式(2)

式中，

k_xx、k_yy是滑动轴承油膜水平刚度系数和滑动轴承油膜垂直刚度系数，k_xy表示轴颈垂直方向单位位移引起的水平方向油膜力增量，k_yx表示轴颈水平方向单位位移引起的垂直方向油膜力增量。，,c_xx、c_yy是滑动轴承油膜水平阻尼系数和滑动轴承油膜垂直阻尼系数，c_xy表示轴颈垂直方向单位速度引起的水平方向油膜力增量，c_yx表示轴颈水平方向单位速度引起的垂直方向油膜力增量；

4)假设转轴上共有n个振动测点，首先在第1级叶轮处施加不平衡力求解式(2)中转子系统运动方程，得出转子上振动测点1、测点2、……、测点n处的不平衡响应分别为则转子上n个测点对第一级叶轮处不平衡力的不平衡响应灵敏度向量为：

同理，在第i级叶轮处施加不平衡力i表示任意一级，求解式(2)中转子系统运动方程，得出转子上振动测点1、测点2、……、测点n处的不平衡响应分别为则两端n个测点对第i级叶轮处不平衡力的不平衡响应灵敏度向量为：

假设共有m级叶轮，将n个测点对各叶轮处不平衡力的不平衡响应灵敏度系数组合为如下矩阵形式，

式(3)

(5)当旋转机械转动部件脱落后，转子两端n个测点的振动变化量分别为：Δvib₁、Δvib₂、……、Δvib_n，根据步骤(4)求出的不平衡响应灵敏度的矩阵式(3)，则脱落部件重量和位置的矢量表达式为：

式(4)。

Δm是一个矢量，有方向和大小，Δm的绝对值即脱落质量的大小，矢量的方向就是脱落的位置。

本发明所达到的有益效果：

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

1)利用已有的转子模型，运用有限元法可得出转子运动方程，从而求出各振动测点对各级叶轮的不平衡响应灵敏度矩阵，保存为数据文件，以方便随时调用。

2)根据振动测点振动幅值和相位突变量，利用灵敏度矩阵可以方便求出转动部件飞脱重量和位置，提高故障诊断效率。

3)可以形成固定算法，方便快捷准确的判断出旋转机械转动部件飞脱重量和位置。

附图说明

图1为本发明的模型示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。