Research on Support Stiffness and Damping Matching of Gas Turbine Rotor System
Xu Ning，Mamtinin Geni，YAN Shui-zhong
（Dept of Mechanical Engineering，Xingjiang Univercity，Xinjiang Urumqi 830049，China）
Abstract：According to the purpose of the gas turbine supporter design，the rotor amplitude is made to decrease，under the existing rotor system dynamics equation model，a surface relationship of rotor’s nondimensional amplitude，supporter’s stiffness and damping is established in a 3D coordinate system.According to these nephogram，it is sumed up that the rotor system when in start or stop，under different eccentricity the distribution change rule of stiffness which may lead to accident， and damping matching point，introducing the concept of maximum amplitude line，and discussing the position that supporting parameter is suitable to choose when high -speed rotor starts or stops.The results show that the selection of supporting parameters in stable condition makes rotor in minimum amplitude which is not safe，and should under low eccentricity change， chooses the stiffness，damping point in area that the maximum amplitude line fast goes across. Key Words：Gas Turbine；Supporter；Matching Parameter；Stiffness；Damping
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然而转子系统的理论研究到设计准则需要大量的分析与实 践过程。特别是在燃气轮机支承的设计准则上，如何能够更好的 吸收转子振动所产生的能量，以保证在启动与停止时振幅尽可能 的低，延长寿命，提高安全性[3-4]。不同的转子系统下，启动停止时 偏心率的变化速度不同，偏心率对轴承动力学参数又有很大的影 响，直接关系到了支承匹配的效果[5]。介绍了根据支承刚度-阻尼 的匹配，建立它们与转子质点最大振幅的曲面关系，从不同偏心
1 引言
率下的曲面变化来分析实际设计中支承参数的选择。
重型燃气轮机的切向支承座部分的刚度一般与常规的涡轮 2 轴承-转子系统模型
机相比较小。这种庞大而很重的燃气轮机在启动、关闭过程中或
为了方便研究，简化燃气轮机转子系统为一个标准滑动轴
运转过程中出现失常时，支承座、轴承和转子的相互干涉作用是 承、对称转子的系统模型，如图 1 所示
机械设计与制造
第1期
134
Machinery Design ＆ Manufacture
2013 年 1 月
燃气轮机转子系统支承刚度阻尼匹配的研究
徐 宁，买买提明·艾尼，闫水中 （新疆大学 机械工程学院，新疆 乌鲁木齐 830049）
摘 要：针对燃气轮机支承座的设计目的，使得转子振幅尽量降低，以现有的转子系统动力学方程模型下，在三维坐标系 中建立出支承刚度、阻尼和转子质点无量刚振幅的曲面关系。 通过软件开发与计算，得到刚度-阻尼平面的一个区域内， 多个不同的偏心率下最大振幅云图以及所产生振幅的转速云图。 根据这些云图总结出转子系统在启动或停止时，偏心率 的不同使可能造成事故的刚度、阻尼匹配点分布的变化规律，引入了极大振幅线的概念，并从中讨论了高速转子启动和 停止时支承参数适合选择的位置。 结果表明支承参数的选取在稳定情况下使转子处于最小振幅时反而是不安全的，应当 在低偏心率变化下，极大振幅线快速划过的区域选取刚度-阻尼点。 关键词：燃气轮机；支承座；参数匹配；刚度；阻尼 中图分类号：TH16；TK47 文献标识码：A 文章编号：1001-3997（2013）01-0134-03
控制过临界振幅（中心标高的变化量）的重要环节。在非线性研究 中，文献[1]阐述了进行旋转机械非线性转子动力学研究的必要性， 其次综述了现代非线性动力学的理论分析方法及其在大型旋转
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机械应用方面。文献[2]通过滑动轴承动力特性系数动态分析方法 对滑动轴承动力特性系数瞬态响应的影响进行了分析与讨论。
图 1 轴承-转子系统力学模型 Fig.1 Mechanical Model of Rotor System
其运动方程，对于转子的圆盘质点有：
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x咬 m
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+ρsinωt
（1）
来稿日期：2012-03-10 基金项目：国家自然科学基金（11072209）；国家重点基础研究发展计划（973 计划）（2007CB707706）支持项目 作者简介：徐 宁，（1986-），江苏兴化人，在读硕士研究生，硕士，主要研究方向：现代设计方法与数值仿真；