燃气轮机转子模态试验与分析.pdfVIP

第20卷 第4期 《燃 气 轮 机 技 术》 V01．20 NO．4 2007年 12月 GAS TURBINE TECHNOL OGY DCC．，2007 燃气轮机转子模态试验与分析 施丽铭，张艳春 (清华大学热能工程系热科学与动力工程重点实验室，北京100084) 摘 要：介绍了某型燃气轮机转子模态试验，试验测得转子静态固有频率和模态振型。利用传递矩阵法对该 转子进行了相应计算与对比分析，分析与试验结果为进一步研究该类型燃机转子的结构刚度问题提供了依 据。 关 键 词：燃气轮机转子；固有频率；模态分析；模态振型；传递矩阵 中图分类号：TK474．7 2 文献标识码：B 文章编号：1009—2889(2007)04—0047—03 近年来以燃气轮机作为动力的联合循环发电、 模态是机械及结构的固有振动特性。每一阶模 热电联产、核燃联合循环等已成为世界能源动力发 态具有特定的固有频率和模态振型。通过模态分析 展的方向。因其重要，目前国际上在其相关技术领 可以得到结构体在某一频率范围内的各阶主要模态 域开展了研究。燃气轮机及其联合循环技术的水平 的特性。模态参数识别方法大体上可分为时域法和 是目前世界上国家工业基础先进程度的标志。燃机 频域法两类。时域法是一种从时域响应数据中直接 转子是燃气轮机的核心部件，实现燃机的国产化必 识别模态参数的方法；频域法则是在测量频响函数 须掌握燃机转子动力学特性设计技术。 的基础上，利用最小二乘法估计萃取模态参数的方 燃气轮机转子结构不同于汽轮机转子。前者采 法，该方法又被称为机械导纳法或传递函数法，是使 用组合式转子，其结构、加工、安装工艺非常复杂。 用较广泛和成熟的方法。 如拉杆式燃机转子，它通过多根拉杆将多组盘鼓联 测量时，考虑到转子的结构，沿转子轴向取 20 接起来，形成一个整体。目前国内还没有掌握这种 个敲击点。转子模型及测点分布见图2。加速度传 类型燃气轮机转子固有频率的精确计算方法。本文 感器固定在第14点。模态分析仪的采样频率取为 对某型燃气轮机拉杆转子做了模态试验及简化的理 500Hz，频率分辨率为0．315Hz。高速采集卡将采集 论计算研究。 的力信号和响应信号传送给计算机分析处理。 1 试验装置 I力锤 l弹性绳 试验仪器采用国产振动及动态信号采集分析系 ●_ 一●_●●豳一 统，仪器型号为AZCRAS。 计 燃机转子模型 试验转子重量达数十吨，轴向长度近 10m，安装 了全部压气机和透平叶片。试验中为排除支撑刚度 姬 I r．1绘图仪 对转子频率的影响，使用长为3m的弹性绳将转子 蚰 悬吊起来，悬吊点位于转子两端轴颈附近。采用单 堕+f_爵 I L ．．．．．．．．．．．．。．．__J I 点拾振、多点激振的方法进行测试。加速度传感器 位置避开可能的转子振动节点处。用力锤对转子作 水平方向的敲击，从而测得转子自由状态下的频率 图1 模态测试与分析系统示意 和振型。模态试验测试与分析系统见图