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《电气防爆》2010,1
增安型异步电动机的转子动力学分析
增安型异步电动机的转子动力学分析
宋子军,吴宣东,于海蒂,白双健
(南阳防爆集团股份有限公司,河南南阳473008)
[关键词]API684;横向振动;转子动力学;临界转速;稳定性;不平衡响应
[摘要]转子是旋转机械的重要部件,对机器的整体性能有很大的影响。文章按照API
684标准的有关要求,对某型号增安型异步电动机转子ー轴承支承系统进行动力学分析,计算
了转子临界转速、稳定性和不平衡响应,分析结果满足设计要求。这种方法对其它类似结构转
子动力学分析有很好的指导意义。
中图分类号]T4303.3【文献标识码]】A[文章编号]1004-918(2010)01-(005-04
Dynamics Analysis of Rotor of Large Explosion Protected Motor
SONG Zi-jun, WU Xuan-dong, YU Hai-di, BAI Shuang-jian
Namyang Explasion Protected Group Co, Ld. Henan Naryang 473008)
Key words: API684; nomal vb ion r am l abili mbalance reaction
Abstract: The rotor is the important part of the drive machine, which affects greatly the general
performance of the machine. Dynamics analysis of o orbearing systems of a type explosion protected
motor has een done according to the creon of AP684, which has calculated critical seeds, stability and
imbalance react on. The result of analysis satisfies the desi n request. This method of the dynamics anal
rsis of rotor is a good guidance for the analysis of the other similar structure
0引言
②扭转振动分析
③稳定性分析;
API684是美国石油协会关于转子-轴承支
④转子的平衡
承系统的动力学分析规范,在国际旋转机械行业
本文暂时只考虑横向振动分析和稳定性分
的生产和设计开发中得到广泛的运用,国际天然析。
气管道输送、石油炼化市场上各大公司的招标和1.1横向振动分析
订货多以API684为准。但是,国内针对增安型
首先,横向振动分析必须对转子一轴承支承
异步电动机转子动力学方向上的研究较少。为了系统整体考虑,需计算轴承的动力学特性。本文
抢占高端市场,与国际水平接轨,提升国内防爆电采用的滑动轴承特性计算程序是计算滑动轴承
机行业的研发水平,本文按照API684标准要求静、动特性的通用程序,假设滑动轴承润滑剂是层
对某型号增安型异步电动机转子进行了动力学分流状态并且绝热流动,温度和粘度仅沿周向变化;
析。
用有限差分法将雷诺方程和由能量方程导出的温
1API684标准主要内容及本文的分度分布方程変为差分形式,再用法(m
析方法
ing Direction Implicit Method)联立求解。
计算采用雷诺边界条件,可计算固定瓦油叶
API684标准最新版为2005年第二版,主要类轴承(圆柱轴承、椭圆轴承、多油叶轴承、横错位
有4部分:
轴承等)和可倾瓦轴承的压力分布、温度分布、粘
①横向振动分析;
度分布、各项静特性(承载力、摩擦力、流量等)以
收稿日期]2009-10-11
作者简介]宋子军,男,19%8年出生,毕业于天津理工学院工业电气自动化系,工程师,现从事大型电机结构动力学分析工作。
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增安型异步电动机的转子动力学分析
《电气防爆〉2010,1
及各项动特性(4个刚度系数和4个阻尼系数),稳”运动,保证系统是稳定的。稳定性分析是使用
如图1所示。
种复杂的特征值分析的分析方法,计算阻尼转
子-轴承支承系统的自然频率和相应对数衰减
Cxy K:
率。如图3、图4所示,图3显示转子系统是稳定
的,图4显示转子系统是不稳定的。
K
包络线
.0
位移
0.5
C
=Real(e
Kx
0.0
粘性阻尼系
S=p+ia统的特征俏
Cyx K
图3转子系统的稳定性
3.0线
图1轴承的刚度系数和阻尼系数
另外,API684标准中,横向振动分析要求做
l.0
=Rca!(es
无阻尼的临界转速计算,并得到各阶临界转速及0.0
其振型,参照各阶临界转速及其振型,按平衡精度
等级,做转子一轴承支承系统的阻尼不平衡响应
粘性阻尼系统的特征值
得到API684要求的响应曲线图,如图2所示。
-3.0+s=p+iwd
4.0
CRE;レ运行转速」CRE
图4转子系统的不稳定性
t0.ni值
1.3分析方法的选择
转子动力学分析计算的常用方法有:解析法
传递矩阵法、有限元法、遗传算法等。这几种方法
r/min
在实际中,已得到广泛的应用。解析法和传递矩
Md=转子第一阶临界转速,中心频率,r/min
阵法在参考文献[2-3]中作了详细介绍;参考文
Nm=转子第n阶临界转速
献[4]介绍了一种采用有限元法分析转子动力学
Nm。=最高连续转速,105%
的实;参考文献[5]采用了遗传算法对转子一轴
M1=0.707倍桭幅峰值(临界的)时对应的初始(较低
承动力学系统进行建模和分析,它实际上也是对
的)转速
传递矩阵法的延伸运用。本文根据实际和现有条
M2=0.77倍振幅峰值(临界的)时对应的终止(较低
件,选用有限元法对转子系统进行动力学分析。
的)转速
MN3-M2=在“半功率”点峰值宽度
2某型号增安型异步电动机轴分析
AF=放大系数=
1-M2
2.1轴主要技术参数与型式
SM=隔离裕度
1)额定功率:2160kW
CRE=临界响应区
AJ=在N处的振幅
2)额定转速:1490r/min
Na=N。处的振幅
3)冷却方式:空空冷
图2转子响应曲线
4)轴系支撑个数:2支撑
1.2稳定性分析
5)轴系总质量:2407kg
按照要求,设计的转子系统应该避免出现“失
6)轴系长度:3396m