长输管线压缩机20MW级高速变频防爆电动机轴系临界转速与不平衡振动响应分析

运用DyRoBeS转子动力学分析工具对长输管线压缩机20MW级高速变频防爆电动机的轴系实施临界转速与不平衡振动响应分析，确保轴系在运行中不会产生共振现象，为超高速、大功率电动机的轴系稳定性和优化设计提供了坚实的数据支撑。皖南电机价格表

0. 引言

旋转机械在运行中受多种干扰力作用产生振动，振动是导致转子故障的常见问题。皖南电机价格表转子系统因质量偏心引起的横向弯曲振动尤为普遍，特定转速下振幅增大，甚至可能损坏轴和轴承，通常这与共振现象有关。安徽皖南电机为防止轴系在正常运行中发生共振，其设计需确保临界转速避开机组运行频率及外界激励频率的特定区间。

本文以长输管线压缩机20MW级高速变频防爆电动机项目为研究对象，运用DyRoBeS软件对电机整个轴系（包括主机和励磁机）进行临界转速计算和不平衡振动响应分析。皖南电机该机组采用三轴承结构，转速范围为3120～5040rpm，为确保稳定运行，励磁机端轴瓦需承受300kg的载荷，轴承座需相应抬高，相关计算需基于理论进行。

1. 计算模型

1.1 转子建模

本计算采用DyRoBeS软件，将电机转轴简化为48个单元（49个节点），风扇、护环、转子绕组、整流盘等以附加质量形式加载至相应节点并输入转动惯量；电机为二级电机，主机本体轴段开设24个下线槽，对轴的弯曲惯性矩影响较大，易引发振动。皖南电机价格表为保证轴的弯曲惯性矩一致，在大齿上开设月牙槽以降低弯曲刚度。转子有限元模型如图1所示。

1.2 轴承参数

1#轴承（可倾瓦，直径200mm）位于节点5，2#轴承（可倾瓦，直径200mm）位于节点22，3#轴承（普通滑动轴承，直径100mm）位于节点47。根据轴承载荷和基本参数，计算出1#、2#、3#轴承的油膜刚度和油膜阻尼，计算结果见表1和表2。

2. 轴系临界转速计算

轴系临界转速计算是转子动力学分析的基础，合理设计转子系统的临界转速是机组安全可靠运行的关键。

2.1 临界转速计算结果

根据轴系简化模型和轴承油膜支撑刚度和阻尼，计算出轴系前三阶临界转速，计算结果见表3。结果表明，前三阶临界转速均避开了电机的运行转速3120～5040rpm，并具有一定的安全余量。

2.2 轴承安装位置计算

为确保励磁机端3#轴承稳定运行，需下轴瓦承受300kg的支撑载荷，因此3#轴承在安装时需抬高。根据轴系的静挠度和承载载荷，计算出3#轴承抬高量为1.9mm。

3. 轴系不平衡响应分析

由于制造安装过程中转轴质量偏心不可避免，设计阶段轴系不平衡响应计算至关重要。通过预估不平衡响应，调整转子结构参数，确保机组运行时振动达到规定标准。

3.1 转子-轴承系统不平衡响应计算模型

转子-轴承系统动力学方程为：

式中，ω—旋转频率；M1，K1，G1—整体质量矩阵、刚度矩阵和回转矩阵；cij，kij(i，j=1，2)—整体油膜等效阻尼和刚度矩阵；U1，2—系统位移向量，即

（公式部分省略）

3.2 不平衡量计算

根据国际标准《旋转刚体的平衡质量》，取平衡等级G3.2。e×ω=3.2

式中，e—旋转部件的偏心距；ω—旋转部件的角速度。在主机本体和励磁机铁心位置加载相应的不平衡量，计算了三个轴承位置的*大振动响应，计算结果见表4。

4. 结论

本文采用DyRoBeS转子动力学分析软件对长输管线压缩机20MW级高速变频防爆电动机项目轴系进行临界转速计算和不平衡振动响应分析，得出以下结论：

（1）为保证计算准确性，需对电机轴系进行合理简化，简化过程中需考虑轴本体月牙槽和3#轴承抬高量的影响。

（2）采用DyRoBeS转子动力学分析软件对轴系临界转速进行计算，计算结果分别为：一阶临界转速1756rpm，二阶临界转速2232rpm和三阶临界转速5952rpm，有效避开了电机的运行转速3120～5040rpm，因此轴系结构设计合理。

（3）根据轴系平衡等级计算，轴系过临界转速时轴承位置的*大响应值为0.048mm，位于3#轴承位置，满足旋转机械振动要求。