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燃气轮发电机组轴系扭振安全性分析及试验测试
| 论文题名： | 燃气轮发电机组轴系扭振安全性分析及试验测试 |
| 关键词： | 燃气轮机;轴系扭振;转子动力学;疲劳寿命;有限元分析 |
| 摘要： | 燃气轮机因其诸多优点在电力、航空、船舶等国民经济和国防领域发挥着重要作用。随着电网特性日趋复杂，以及燃气轮机转子结构的特殊性，其轴系的扭振安全性问题受到越来越多的关注。本文以三种不同用途、不同功率等级的燃气轮发电机组轴系为研究对象，对机组轴系扭振安全性问题进行分析，利用有限元方法分析比较了不同轴系扭振特性的差异，对特定工况下轴系的疲劳寿命损伤进行了评估，并对某船用燃气轮发电机组轴系扭振测试方法进行了实验研究。论文主要内容如下： （1）以船用燃气轮发电机组轴系、燃气-蒸汽联合循环发电机组轴系和微型燃气轮机轴系为对象，根据实际结构参数分别进行全尺寸建模，通过有限元模态分析得到了各轴系的扭振固有频率及振型。通过瞬态响应分析对比了阶跃式加载和斜坡式加载下轴系响应结果的不同，并对三种轴系扭振特性的差异和安全性进行了初步分析总结。 （2）以某船用燃气轮发电机组轴系为研究对象，利用不同疲劳性能常数估算方法对八种部件材料的疲劳特性曲线进行了估算和修正。利用有限元分析结果确定了多个轴系应力集中部位作为薄弱位置，并建立精细化模型。针对不同倒角尺寸分析其集中系数和结构尺寸的关系，对特定工况下轴系的疲劳寿命损伤进行了计算。 （3）采用反光斑马带作为机组轴系的编码系统，对某船用燃气轮发电机组进行扭振试验测试，提出一种快速判断轴系转动状态变化的方法，并处理得到轴系扭转振动下的瞬时角速度，通过傅里叶变换得到轴系在负载突变时刻的较强频率成分，并与有限元结果对比，验证了有限元模型的准确性。 |
| 作者： | 李世宁 |
| 专业： | 动力工程及工程热物理 |
| 导师： | 王坤 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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