[发明专利]一种平行轴齿式压缩机临界负荷计算方法

说明书

技术领域

本发明属于旋转机械转子动力学技术领域，涉及一种平行轴齿式压缩机临界负荷计算方法。

背景技术

平行轴齿式压缩机由于其运行效率高、结构紧凑等优点，在石油石化等流程工业中压缩空气和二氧化碳方面得到广泛的应用。在现场实际运行过程中发现，平行轴齿式压缩机在额定转速运行的状态下由于调整气动负荷产生振动过大的问题，这种问题引起的故障就是临界负荷故障。我国设备故障诊断专家高金吉院士所著的机械故障诊治与自愈化一书中针对临界负荷故障进行探讨与研究，并成功的解决了一台平行轴齿式压缩机的临界负荷故障。

临界负荷故障是平行轴齿式压缩机因运行条件改变而引起的一种振动过大的故障，由于压缩机入口导叶变化而导致气动负荷改变，从而影响了压缩气体做功转子支撑轴承的刚度变化，而轴承刚度改变会影响转子的各阶临界转速转速改变，当某一阶临界转速在刚度变化的过程中与额定转速重合时，就会引发共振，导致机组振动异常，一旦振动过大就会引发跳车，导致生产被迫停止。

在平行轴齿式压缩机实际运行过程中发现，并不是所有输出轴都存在临界负荷故障现象，通过动力学分析发现由于某些输出轴正常工作转速与各阶临界转速偏差较大，平行轴齿式压缩机在负荷变化范围内各阶临界转速的变化并不会导致其与工作转速重合，因此，这种平行轴齿式压缩机的输出轴并不存在发生临界负荷的可能。本发明提出的一种平行轴齿式压缩机临界负荷计算方法，根据平行轴齿式压缩机的基本结构尺寸、个叶轮质心位置、质量、直径转动惯量和极转动惯量，各个齿轮轴的正常运行工作转速，各齿轮的安装角度、齿轮的安装位置、节圆直径、螺旋角及压力角以及额定运转功率计算输出轴是否存在临界负荷，指导平行轴齿式压缩机设计人员在设计时，校验各个输出轴临界负荷问题，从而在设计时规避各个输出轴发生临界负荷故障的可能。

发明内容

本发明的目的是在于根据平行轴齿式压缩机的基本结构尺寸、个叶轮质心位置、质量、直径转动惯量和极转动惯量，各个齿轮轴的正常运行工作转速，各齿轮的安装角度、齿轮的安装位置、节圆直径、螺旋角及压力角以及额定运转功率等信息，对平行轴齿式压缩机各个输出轴临界负荷进行计算，根据计算结果校验输出轴是否在运行过程中发生临界负荷故障，从而在设计时规避临界负荷发生的可能，为平行轴齿式压缩机设计增加了设计依据，保证了该类压缩机安全稳定的运行。

一种平行轴齿式压缩机临界负荷计算方法，其特征在于，包括：

1)输入计算平行轴齿式压缩机临界负荷所需要的信息，包括：平行轴齿式压缩机各个转轴的基本结构尺寸，各个叶轮质心位置、质量、直径转动惯量和极转动惯量，各个齿轮轴的正常运行工作转速，各齿轮的安装角度、齿轮的安装位置信息、节圆直径、螺旋角及压力角以及额定运转功率。

2)计算平行轴齿式压缩机各个齿轮输出轴轴承在正常运行工作转速条件下不同功率的动特性参数，包括刚度系数和阻尼系数。

3)计算平行轴齿式压缩机各个齿轮输出轴在正常运行工作转速条件下不同功率的1、2和3阶临界转速。

4)使用二次多项式拟合算法拟合平行轴齿式压缩机各个输出轴正常运行工作转速下不同功率的1、2和3阶临界转速，得到各个输出轴工作转速下不同功率1阶临界转速拟合函数f_C1(p)、2阶临界转速拟合函数f_C2(p)、3阶临界转速拟合函数f_C3(p)，p的取值范围为：0％≤p≤100％。