以下模态分析都是在弹簧刚度为2.94×109N/m、无阻尼的条件下进行的。

1）高中压转子各阶模态

高中压转子各阶模态如图6-41和图6-42所示。

图6-41　高中压转子一阶弯振（31.13 Hz，1868 r/min）

2）低压转子各阶模态

低压转子各阶模态如图6-43和图6-44所示。

图6-42　高中压转子二阶弯振（116.3 Hz，6978 r/min）

图6-43　低压转子一阶弯振（23.93 Hz，1436 r/min）

图6-44　低压转子二阶弯振（76.38 Hz，4583 r/min）

3）发电机转子各阶模态

发电机转子各阶模态如图6-45和图6-46所示。

4）轴系模态分析

轴系各模态如图6-47至图6-53所示。

图6-45　发电机转子一阶弯振（22.61 Hz，23.13 Hz）

图6-46　发电机转子二阶弯振（60.51 Hz，60.90 Hz（3630.6 r/min，3654 r/min））

图6-47　挠性联轴器处一阶扭振（23.86 Hz，1431.6 r/min）

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图6-48　发电机段一阶弯振（23.58 Hz，1414.8 r/min和24.06 Hz，1443.6 r/min，变形放大157倍）

图6-49　低压缸轴段一阶弯振（27.39 Hz，1643.6 r/min，变形放大155倍）

图6-50　高中压缸轴段一阶弯振（36.36 Hz，2181.6 r/min，变形放大97倍）

图6-51　刚性联轴器处二阶扭振（50.29 Hz，3017.4 r/min）

图6-52　发电机轴段二阶弯振（60.77 Hz，3646.2 r/min和61.14 Hz，3668.4 r/min，变形放大151倍）

图6-53　低压缸轴段二阶弯振（78.96 Hz，4737.6 r/min，变形放大109倍）

图3-47至图3-53所示为汽轮机轴系各阶模态。该模型采用直接硬连接方式建立，未考虑阻尼和温度的影响，各轴承刚度取2.94×109N/m。从图中数据可以看出，轴系的二阶扭振频率（50.29 Hz）接近工作频率（50 Hz），必须采取相应的措施来改变此扭振频率，使其避开工作频率（小于45 Hz或大于55 Hz，最好能避开7 Hz）。

5）轴承刚度与阻尼对轴段模态分析的影响

分别将各轴承刚度改为2.94×108N/m、2.94×109N/m、2.94×1010N/m、2.94×1011N/m、2.94×1012N/m，得到汽轮机轴系的模态对比，如表6-11和表6-12所示。

表6-11　不同轴承刚度下汽轮机轴系的振动频率

表6-12　在2.94×109N/m附近不同轴承刚度下汽轮机轴系的振动频率

以上数据表明，汽轮机轴系的振动频率随着轴承刚度的增大而增大。但是，随着轴承刚度的增大，这种影响越来越小。在轴承刚度为109N/m量级时，轴承刚度对振动频率还存在一定的影响。

同样以汽轮机轴系为例，轴承刚度取2.94×109N/m，分别计算轴系无阻尼和有阻尼（前四阶模态阻尼都取0.2）时轴系的模态，计算结果如表6-13所示。

表6-13　有无阻尼汽轮机轴系振动频率比较

由表6-13可以看出，阻尼对弯振模态的影响较小，对扭振的影响稍大。