随着空分设备制造业的飞速发展,国产设备市场份额逐年上升。但国产大型空分设备运行可靠性差,连续运转周期短(国外的1/2-2/3),设备故障率高,重特大事故时有发生。因此,空气分离类成套装备运转稳定性研究,已经成为国内迫切需要解决的科学问题。论文以某大型空分压缩机低压端部分为对象,分析了机组轴系动力学特性,探索了系统动力学参数对轴系同步运行稳定性的影响规律,提出了一种降低故障率,提高运转稳定性的动力学匹配技术,主要完成了以下研究工作。(1)依据系统的工艺流程,用MATLAB仿真,得到稳定运行时压缩机机组状态参数(入口温度,压力,湿度)的变化对工作参数的影响规律。研究表明,当压缩机机组入口温度,压力,湿度做周期性规律波动时,机组出口工作参数表现出很强的继承性,也会做不同幅值同周期性的规律性波动。(2)对轴系进行载荷分析,研究了机组状态参数变化对轴系受载的影响。周期性变化的状态参数会施加压缩机轴系周期性变化的载荷。Pro/E建立轴系三维模型,导入ANSYS加载处理得到轴系有限元模型。(3)用有限元法对轴系进行模态分析,得出轴系前20阶的临界转速和前6阶阵型图,确定轴系各阶振动形态及结构薄弱部位。对轴系各轴段进行不平衡响应分析,得到各轴段幅频响应曲线,得知在工作转速下,对轴系影响最大的是位于中压缸轴段的不平衡质量。对轴系稳定性分析指标进行了归类和总结,得到影响轴系运转稳定性能的主要因素是主轴装配抱弯曲、轴系动载荷的影响以及机组运转过程中产生的振动等。(4)运用Box-Counting原理和最小二乘法进行曲线拟合,得出汽轮机轴段轴心轨迹稳定性指标为0.5653。计算出轴系轴承油膜系统的劳斯阵列,劳斯阵列各列元素都为正值,运用劳斯稳定性判据得到轴承油膜系统稳定。运用传递矩阵方法,借助MATLAB软件进行方程组的求解,计算出轴系各轴承的标高与载荷,根据轴系在联轴器处弯矩和剪力为零的原则,得到轴系扬度曲线。计算得到轴系的前6阶对数衰减率,轴系各阶对数衰减率都大于零,最小值为0.202,验证了轴系具有足够的稳定裕度。对多机组轴系的动态特性参数进行匹配,通过调整机组轴系的结构来改变其临界转速和振型,从而使结构的动力学响应得到改善,使机组轴系运转稳定性提高。对机组轴系进行抗故障匹配,使机组轴系的故障响应减小,机组轴系的故障敏感度降低。