[发明专利]旋转机械外伸段不稳定振动影响评估方法及装置

说明书

本申请实施例提供一种旋转机械外伸段不稳定振动影响评估方法及装置，方法包括：根据旋转机械外伸段的材料杨氏模量、截面惯性矩、均布质量轴质量、尾部集中质量以及外伸段长度，确定所述旋转机械外伸段的均布质量轴模态频率和尾部带有集中质量的无质量轴段固有频率；根据所述均布质量轴模态频率、所述尾部带有集中质量的无质量轴段固有频率以及预设多自由度数值计算方法，确定所述旋转机械外伸段的基频固有频率；根据所述基频固有频率与外伸段最高工作频率的数值比较关系，确定所述旋转机械外伸段是否存在不稳定振动风险；本申请能够适用于各类带有外伸段的旋转机械，可以准确指导外伸轴段设计和故障分析。

技术领域

本申请涉及设备安全领域，具体涉及一种旋转机械外伸段不稳定振动影响评估方法及装置。

背景技术

大型汽轮发电机尾部带有一段长的外伸段，其上安装有集电环、励磁机等部件。受结构条件限制，为了节省长度，汽轮机低压转子一侧往往也带有较长一段外伸段。风机等其它类型的旋转机械尾部也大多带有一段外伸段。如果外伸段另外一侧没有轴承支撑，或者因安装偏差导致轴承载荷较轻，对转轴约束较小，该外伸段就成为了悬臂梁。

这种细长悬臂梁结构的刚度大多较小，高速旋转状态时在较大的外激励源激励下，容易激发出外伸段悬臂振型，导致转轴动挠度较大，出现甩头现象，诱发不稳定振动。这类结构因外伸段过长产生的外伸段效应，导致不平衡响应灵敏度远远高于跨内，增大了高速动平衡试验难度。

外伸段振动受转速的影响较大，高转速下特别容易出现不稳定振动。为了降低这类振动，可根据情况在外伸段的尾部增设辅助支承，或者，通过减少联轴器质量及改变联轴器重心位置，减少悬臂振型对振动的影响，但是，现有技术中缺少能够根据外伸段的结构参数和工作条件估算其产生不稳定振动的风险的方法。

发明内容

针对现有技术中的问题，本申请提供一种旋转机械外伸段不稳定振动影响评估方法及装置，能够适用于各类带有外伸段的旋转机械，可以准确指导外伸轴段设计和故障分析。

为了解决上述问题中的至少一个，本申请提供以下技术方案：

第一方面，本申请提供一种旋转机械外伸段不稳定振动影响评估方法，包括：

根据旋转机械外伸段的材料杨氏模量、截面惯性矩、均布质量轴质量、尾部集中质量以及外伸段长度，确定所述旋转机械外伸段的均布质量轴模态频率和尾部带有集中质量的无质量轴段固有频率；

根据所述均布质量轴模态频率、所述尾部带有集中质量的无质量轴段固有频率以及预设多自由度数值计算方法，确定所述旋转机械外伸段的基频固有频率；

根据所述基频固有频率与外伸段最高工作频率的数值比较关系，确定所述旋转机械外伸段是否存在不稳定振动风险。

进一步地，在所述据所述基频固有频率与外伸段最高工作频率的数值比较关系之前，包括：

根据工作频率点和避开一阶共振区的安全系数，确定外伸段最高工作频率。

进一步地，在所述确定所述旋转机械外伸段的基频固有频率之后，包括：

根据预设修正系数对所述旋转机械外伸段的基频固有频率进行修正，得到经过修正后的基频固有频率。

进一步地，所述确定所述旋转机械外伸段的基频固有频率，还包括：

根据与所述基频固有频率相应的截面惯性矩、均布质量轴质量、尾部集中质量以及外伸段长度，确定与所述基频固有频率相应的外伸段轴表面线速度。

第二方面，本申请提供一种旋转机械外伸段不稳定振动影响评估装置，包括：

外伸段频率分别确定模块，用于根据旋转机械外伸段的材料杨氏模量、截面惯性矩、均布质量轴质量、尾部集中质量以及外伸段长度，确定所述旋转机械外伸段的均布质量轴模态频率和尾部带有集中质量的无质量轴段固有频率；