由于能源形势的加剧以及对环境保护要求的提高,使得节能环保、安全高效的分布式供能系统成为未来能源系统的重要发展方向。微型燃气轮机具有结构紧凑,系统循环效率高,功率密度大等优点,对分布式供能系统发展具有重要意义。对微型燃气轮机高性能、高稳定性的要求,使得对微型燃气轮机的研究成为了当下的热点。微型燃气轮机通常采用气体轴承支承的单级透平轮以及压气机轮同轴的高速永磁转子系统。由于气体轴承具有承载力低,阻尼小等特点,导致燃机转子易出现低频振动等动力学失稳现象。研究通过调整气体轴承转子系统部件参数,提高气体轴承转子系统,永磁转子系统的动力学稳定性,抑制转子非工频振动,对提高微型燃气轮机运行稳定性具有重要意义。本文主要工作内容如下:1、基于Muszynska模型建立典型气体轴承支承转子系统模型,对轴系刚度、阻尼系数,气体轴承气膜刚度、阻尼系数对转子动力学特性的影响进行理论分析,在此基础上,对丁腈、氟胶“O”型圈弹性支承下转子动力学特性响应,以及气体轴承润滑流体周向环流平均速度随轴承-转子半径间隙、转子偏心率的变化特性进行数值计算分析。理论分析及计算结果表明提高转子外阻尼,可以有效降低转子临界转速幅值;轴承-转子半径间隙保持不变,增大转子偏心率,以及转子偏心率保持不变,增大半径间隙均可以有效降低流体周向环流平均速度,实现提高转子动力学稳定性,抑制低频振动。2、基于气体轴承支承转子系统,对不同材料“O”型圈支承,不同轴承-转子平均半径间隙、轴向间隙,不同永磁电机负载状态下转子受到不平衡磁拉力作用对转子动力学特性的影响进行实验研究,为微型燃气轮机转子动力学特性调节提供指导。实验结果表明,在转子一阶弯曲临界转速区域,采用大刚度、大阻尼支承材料,可以有效抑制低频涡动现象,转速大于一阶弯曲临界转速后,采用小刚度,小阻尼“O”型圈支承可以有效抑制低频振荡现象;减小轴承-转子半径间隙,可以有效消除升速过程出现的低频振荡频率;增大永磁电机接入负载,转子受到不平衡磁拉力增加,转子单一低频涡动频率发展为双低频振动频率,导致失稳碰摩降速。3、基于对气体轴承转子系统部件特性,不平衡磁拉力激振力对转子动力学特性影响的研究结论,设计微型燃气轮机气体轴承-转子系统,并搭建实验平台。首先开展冷态特性实验,通过燃机转子静态特性实验初步确定轴承供气压力方案;通过冷态变频驱动动态特性实验,对燃机转子系统在不同轴承供气压力,升速率等状态参数,结构参数下的动力学特性及其与系统电力参数的耦合关系进行实验研究,提出了提高燃机转子稳定性的调节措施。对高温烟气驱动实验中,不同转速区域以及碰摩故障特性下的转子动力学特性,及其与系统热力参数、电力参数的耦合关系进行了分析,得到压气机喘振导致压气机出口压力波动,对转子径向振动不会造成影响;燃烧室燃料流量以及压力阶跃均会造成转子失稳,导致碰摩;在临界转速以及碰摩故障转速,转子振动幅值增加,变频驱动电流增大。