ANSYS模态分析在汽轮发电机转子临界转速计算上的应用

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1、万方数据第嚣(繇j薏期)(EXPLOSION—PROOFELECTRICMACHINE)防爆电机ANSYS模态分析在汽轮发电机转子临界转速计算上的应用李贞婷佳木斯煤矿机械有限公司，黑龙江佳木斯(154003)摘要高速汽轮发电杌转子的临界转速是汽轮发电机转子设计中的—个重要参数，随着计算机技术的不断发展，使得能够全面考虑影响汽轮发电机转子临界转速因素，计算结果更接近于实际的有限元分析法的应用将会越来越广泛。文章详细介绍了利用ANSYS有限元软件的模态分析功能，计算汽轮发电柳转子临界转速的方法和计算结果的后处理过程。关■词临界

2、转速；汽轮发g机蘩e---T-；ANSYS；有限元分析中圈分类号TM301．2TM311文t标识码A文章编号1008-7281(2009)03-0037-03AppHcatlonofANSYsSimulationStateAnalysistoCalculationofRotorC—ticalSpeedofTurbineGenerator／i刁k以打珥AI，蜊‰口ifie418peedtIfhi曲一8peedturbk地8enera妇is矗mmnJrinde8ip0f抛妇．ithasm舢叮咖m曲唱meIllod8叭ch∞cl

3、assicalth训calmethod．即静盯m蚓-小圮眦叩日枷∞iterativemethodandtransmi剧fionmatrixmethod．ere．Alongthedevelopmentofcomputertechnology．thefaeton-whichird]ueneethecriticalspeedafturbinegenerator-咖beconsideredfully．andthefinite-elementanalysismethod-thecalculationvaluesot"whichapp

4、roachtoactualvalues．willbeappliedWidely．Thispaperintroducesthesimulationstateanalysisfunctionof触哂YsIⅪftware-calculationmethodsIlfcritical叩eedofturbinegeneratorrotorandpest-treatmentprocure0fcomputingresultsindetail．KeywordsCriticalspeed；rotorofturbinegenerator；ANS

5、YS；finite-elementanal-ysis0引言高速汽轮发电初转子的临界转速和不平衡响应问题，在很早就已经被人们所重视，它的理论研究和试验分析在国内外已经相当成熟，无论是在设计阶段还是实际运行中，都有很多成熟的方法和经验来控制它们。汽轮发电机转子临界转速的计算方法很多，例如经典理论法、能量法、分解迭代法等，随着计算机技术的不断发展，人工计算逐渐被计算机所取代，使得精度更高，但是需要通过繁重计算才能获得结果的现代计算方法得以实现。现代计算方法包括传递矩阵法和有限元分析法两种，我国的很多高等院校和科研院所在多年前就已

6、经采用计算机语言开发了传递矩阵法计算汽轮发电机转子临界转速的计算程序，并且在汽轮发电机的设计上得到了广泛的应用，但是由于有限元计算软件都为欧美一些发达国家所开发，传人我国时间较晓，因此有限元计算方法在我国直到近几年才被推广起来。本文以某型号汽轮发电机转子为例介绍采用ANSYS有限元分析软件计算汽轮发电机转子临界转速的方法。1有限元分析1．1计算方法选择计算旋转结构的临界转速就是计算它的固有频率，结构的固有频率分析在ANSYS软件中被称为模态分析，ANSYS提供了七种模态提取方法，它们分别是子空间法、分块Lanczos法、P

7、owerDy-11amic$法、缩减法、非对称法、阻尼法和QR阻尼法，在这七种方法中只有阻尼法和QR阻尼法允许在结构中存在阻尼。旋转结构临界转速的计算分为刚性临界转速37万方数据防爆电机(EXPLOSION—PROOFELECTRICMACHINE)第4420卷09(鼍磊j蠹期)计算和阻尼临界转速计算两种，刚性临界转速是转子的固有特性，而阻尼临界转速的计算考虑了轴承油膜的八个特性系数，计算时要将油膜模化成弹簧和阻尼器。根据以上定义，刚性临界转速与阻尼临界转速的区别是计算时是否考虑油膜特性，油膜特性在ANSYS系统中用弹簧一

8、阻尼单元来模拟。汽轮发电机转子临界转速对轴承油膜的刚度与阻尼很敏感，所以汽轮发电机转子临界转，速计算时最好计算阻尼临界转速。鉴于此我们在ANSYS系统中选用模态提取方法时，如果计算的是阻尼临界转速，注意要选择阻尼法或QR阻尼法。根据模型的不同，阻尼法和QR阻尼法在算法和提取特征值时又有所不同，实际应用时