压缩机组不对中故障动力学特性分析.docVIP

 压缩机组不对中故障动力学特性分析# 马辉，孙健，张素燕* （东北大学机械工程与自动化学院，沈阳 110004） 5 10 15 20 25 30 35 40 摘要：本文以某压缩机组为研究对象，利用 ANSYS 有限元分析软件，基于联轴器变形几何 关系和受力分析，推导出激振力的表达式，并基于等效轴段法建立转子系统联轴器偏角不对 中故障动力学模型，对不同程度不对中故障下低压端转子的径向振动响应进行了仿真分析。 研究表明，随着不对中量的增加，转子的振动增大，不对中故障变得更加明显，并且二倍频 所占比例增大，转子的轴心轨迹呈现香蕉形或外八字形。所得的结论为联轴器不对中故障的 研究提供了理论依据。 关键词：压缩机组；联轴器；不对中量；振动 中图分类号：TH113 Dynamic Analysis of Misalignment Fault in a Compressor Unit Ma Hui, Sun Jian, Zhang Suyan (School of Mechanical Engineering Automation,Northeastern University Shenyang,110004) Abstract: This paper whose research object is a compressor unit, using ANSYS finite element software, deduced the expression of the vibration force which is based on coupler deformation geometric relations and stress analysis. The dynamic model of coupling angle misalignment fault which is based on equivalent shaft section method was derived. Radial vibration responses of the low pressure rotor were simulated when rotor system has varying degrees of fault. The research showed that with the increase of the misalignment, the rotor vibration increased, the misalignment fault became more evident, and the ratio of the multiple frequencies increased, the shaft center orbit presents a “banana” shape or “8” shape. The result provides theoretical bases for the misalignment fault of the coupler. Key words: compressor unit; coupler; misalignment; vibration 0 引言 不对中故障是旋转机械最普遍的故障之一。转子不对中包含联轴器的不对中、轴颈在轴 承中的安装不对中，对于多跨转子主要研究转子系统的联轴器不对中。对大型的旋转机械来 说，联轴器的严重不对中甚至会引起灾难性破坏，因此及早发现转子不对中是旋转机械故障 诊断的重要内容之一。 综合各型式联轴器的结构特点和应用范围，国内外研究学者对联轴器不对中建模方法归 结为 3 种：(1)基于联轴器的变形几何关系和受力分析，推导出不对中联轴器激振力的表达 式，获得该激振力作用下系统的运动微分方程；(2)基于等效轴段法，将联轴器用等效轴段 来模拟；(3)基于系统整体的 Lagrange 能量方法，即利用 Lagrange 能量方程获得转子系统的 运动微分方程。 文献[1,2]分析了不对中齿式联轴器内齿任一节点的运动轨迹，表明可将较大质量的齿式 联轴器外壳相当于一个不平衡质量，用不平衡力的方法来表达。龙鑫[3]通过研究齿式联轴器 的运动规律和受力情况，详细地推导出齿式联轴器不对中的径向力表达式。Y.-S. Lee 和 基金项目：高等学校教育部博士点基金项目(200801451009) 作者简介：马辉(1978-)，男，副教授，工学博士，主要从事转子动力学及故障诊断研究. E-mail: mahui_2007@163.com -1-  C.-W.Lee[4]推导了联轴器单元因不对中变形所产生的作用力和力矩。然后基于有限元法建立 了联轴器不对中的系统模型