一种基于CN群理论确定汽轮机转子临界转速的方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106503375A(43)申请公布日2017.03.15(21)申请号201610966781.9(22)申请日2016.10.28(71)申请人山东大学地址250061山东省济南市历下区经十路17923号(72)发明人唐委校乔鹏郭冰甄天辉(74)专利代理机构济南圣达知识产权代理有限公司37221代理人张勇(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种基于CN群理论确定汽轮机转子临界转速的方法及系统(57)摘要本发明公开了一种基于CN群理论确定汽轮机转子临界转速的方法及系统，通过建立汽轮机转子的3D几何模型，选取3D几何模型的一部分作为基本扇区；建立基本扇区的局部坐标系，对基本扇区进行离散，计算离散后的各单元的动特性参数，根据CN群理论和基本扇区的动特性参数，建立汽轮机转子的动力学模型，根据动力学模型计算得到汽轮机转子的各阶固有频率，确定临界转速。本发明操作流程清晰、计算效率高、结果准确，适用于工程设计、试验及运行中快速找准汽轮机转子临界转速。CN106503375ACN106503375A权利要求书1/1页1.一种基于CN群理论确定汽轮机转子临界转速的方法，其特征是：包括以下步骤：(1)建立汽轮机转子的3D几何模型，选取3D几何模型的一部分作为基本扇区；(2)建立基本扇区的局部坐标系，对基本扇区进行离散，计算离散后的各单元的动特性参数；(3)根据CN群理论和基本扇区的动特性参数，建立汽轮机转子的动力学模型，根据动力学模型计算得到汽轮机转子的各阶固有频率，确定临界转速。2.如权利要求1所述的一种基于CN群理论确定汽轮机转子临界转速的方法，其特征是：所述步骤(1)中，根据轴段、轮盘、叶片的结构参数，建立汽轮机转子的3D几何模型。3.如权利要求1所述的一种基于CN群理论确定汽轮机转子临界转速的方法，其特征是：所述步骤(1)中，确定汽轮机转子中各级叶片的最大公约数N，在圆周方向取3D模型的1/N个连续的叶片形成的区域作为基本扇区。4.如权利要求1所述的一种基于CN群理论确定汽轮机转子临界转速的方法，其特征是：所述步骤(2)中，采用有限单元法对基本扇区进行离散。5.如权利要求1所述的一种基于CN群理论确定汽轮机转子临界转速的方法，其特征是：所述步骤(2)中，对各离散单元的动特性参数进行组装，得到基本扇区的质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵。6.如权利要求1所述的一种基于CN群理论确定汽轮机转子临界转速的方法，其特征是：所述步骤(3)中，根据CN群理论和基本扇区的动特性参数，建立汽轮机转子的动力学模型，得到用基本扇区动特性参数表征的汽轮机转子的特征方程。7.如权利要求1所述的一种基于CN群理论确定汽轮机转子临界转速的方法，其特征是：所述步骤(3)中，采用Newmark法求解特征方程，得到汽轮机转子的临界转速。8.一种基于如权利要求1-7中任一项所述的方法的系统，其特征是：包括：建模模块，被配置为根据轴段、轮盘、叶片的结构参数，建立汽轮机转子的3D几何模型，选取3D几何模型的一部分作为基本扇区；离散模块，被配置为建立基本扇区的局部坐标系，对基本扇区进行离散，计算离散后的各单元的动特性参数；处理模块，被配置为根据CN群理论和基本扇区的动特性参数，建立汽轮机转子的动力学模型，根据动力学模型计算得到汽轮机转子的各阶固有频率，确定临界转速。2CN106503375A说明书1/4页一种基于CN群理论确定汽轮机转子临界转速的方法及系统技术领域[0001]本发明涉及一种基于CN群理论确定汽轮机转子临界转速的方法及系统。背景技术[0002]现有的获取汽轮机转子临界转速方法有两种：计算法和实测法。实测法虽能准确测出转子的临界转速，但存在很大的局限性，如在临界转速大于工作转速的情况下，就无法实测得到转子的临界转速。计算法多采用对实际汽轮机转子的几何形状、支承刚度等过度简化的模型，导致计算值与实测值有一定的误差；而采用转子真实模型计算规模巨大，求解效率低。[0003]关于汽轮机转子临界转速计算方法的报道，多出现于论文中，暂未检索到相关专利。如2015年第9届国际转子动力学会议公开了《TheInfluenceofBladeRowDynamicsonLateralandTorsionalShaftVibrationsinSteamTurbines》，其将汽轮机转子中的叶片简化为位于叶片顶端的质量单元，相邻叶片间的连接及叶根处的连接以弹簧等效代替，该简化模型能高效地计算出叶片振动与轴振动间的相互影响规律，但无法反映出叶片质量在叶片长度及宽度方向上的分布，导致汽轮机转子临界转速的计算值与真实值间有较大误差。《动力工程学报》2014年