某型燃气轮机低压压气机转子模态及动力学分析

2012-12-02钟芳明龚建政李华志

舰船科学技术 2012年8期

钟芳明，龚建政，贺星，李华志

(海军工程大学船舶与动力学院，湖北武汉430033)

0 引言

燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的动力机械，是一种旋转式热力发动机。大功率燃气轮机除可用于发电外，还可用作大型舰船动力，是国家综合实力的重要象征。作为一种典型的高速旋转机械，燃气轮机变工况运行时，转子系统常常发生振动，产生噪声，降低机组的工作效率，甚至使元件断裂、转子失稳，造成重大事故［1］。

转子动力学研究的目的和任务是为旋转机械转子的优化设计、提高效率、保证安全、减少故障和延长寿命提供理论和技术上的支持与保障。旋转机械的振动产生破坏主要因共振引起［2］，各阶固有频率和振型是结构承受动力荷载设计的重要参数。当外界激振力频率与转子系统的某阶固有频率接近时，振幅会急剧增大，即振动在某些转速(临界转速)附近会因为共振而显得异常强烈。因此，合理配置转子支承系统的临界转速是保证旋转机械安全可靠运行的一项重要工作［3］。

通过对某船用燃气轮机低压压气机转子进行建模，使用数值仿真方法对其进行动力学分析，得到转子的固有模态、临界转速和稳态不平衡响应，有关结果验证了转子工作的可靠性，同时为转子的进一步优化设计提供依据。