新型煤化工煤制油、气产品能够为中国的能源安全提供支撑及应急保障。大型煤化工流程的“龙头”是空气分离制氧装置,而大型压缩机是空分装置中的核心动设备。工程实际中,一般采用梁模型进行转子动力分析,无法将考虑陀螺效应的特征值分析与非线性接触力学分析融合为一体,这成为实际转子动力分析的一个难点。本文针对空压机转子上螺栓法兰结构,对其连接刚度进行研究。基于螺栓连接的受力特点,考虑螺栓与法兰连接的接触和摩擦效应,得到了螺栓法兰连接单元的刚度参数;利用ANSYS二次开发了自定义连接单元,并将其嵌入大型空压机转子系统上,替代螺栓法兰结构,进行动力学分析。主要内容如下:针对空气压缩机转子系统中的厚法兰螺栓连接结构,开发将螺栓连接刚度嵌入转子动力学分析模型的实用工具。考虑螺栓法兰摩擦和接触问题,研究单个螺栓法兰在轴向和横向载荷下的静力分析,得到非线性的位移-支反力曲线,通过应力云图研究了其非线性的机理,并将其进行等效分段线性处理。使用Fortran在ANSYS中进行二次开发,利用UPFs工具编译连接单元。随后研究了空压机转子系统中螺栓法兰整体结构,得到了整体螺栓法兰结构的刚度计算曲线,根据位移法求解刚度参数带入到连接单元,形成转子整体动力分析模型,其连接结构非线性主要体现在拉压非线性上。并考虑装配误差,对刚度参数进行了误差分析。基于空压机转子动力学模型,对比分析刚性化转子结构与嵌入连接单元转子结构的动力学特性。分别对其进行模态分析和谐响应分析,研究螺栓法兰结构对转子动力模型的影响。然后分别计算不同转子系统的临界转速,通过多工况不平衡响应分析对结构进行API校核。相较刚性化转子结构,采用连接单元的转子结构计算的可行工作转速区间更小,证明了刚性化模型临界转速校核存在风险性,也印证了研究转子系统螺栓法兰连接结构的重要意义。