汽轮机轴封-转子系统动力学特性的数值分析

建立了汽轮机轴封-转子系统中蒸汽流动作用在转子上的8个蒸汽气动力等效动特性系数计算方程.基于振荡流体力学原理,计入了水蒸汽热物性变化的影响.针对某百万等级超超临界机组高压平衡活塞轴封,分别计算了设计工况下蒸汽在轴封中流动时轴封内温度、压力和剪切应力分布,得到了蒸汽气动力作用在转子上的8个等效动特性系数,计算结果与国外计算程序结果较为吻合.计算分析表明:高压平衡活塞轴封处蒸汽气动力对转子临界转速的影响比较明显,水平和垂直复模态临界转速涨幅分别达10%和4.4%.     

膜盘联轴器-燃气轮机发电机组转子系统动力学分析

通过MATLAB对燃气轮机发电机组耦联转子系统进行了数值仿真,采用Newmark-β方法求解运动微分方程,在考虑膜盘联轴器由于大变形引起的刚度非线性下,分析了耦联转子系统临界转速、模态振型、不平衡响应和联轴器刚度对耦联转子系统动力学特性的影响,仿真结果表明:采用非线性刚度和线性刚度模型描述膜盘联轴器相差16.77%;耦联转子系统的临界转速和不平衡振动响应较单转子系统有所增加;联轴器刚度的增加会提高耦联转子系统的临界转速同时不平衡振动响应也会增大。     

转子不平衡对两跨三支撑轴系振动特性的影响

针对汽轮机组、航空发动机等两跨三支撑轴系常发生不平衡振动故障问题,研究了各转子不平衡对轴系振动特性的影响.首先建立两跨三支撑轴系动力学有限元模型,在各跨转子上分别施加同相和反相不平衡激励,对轴系不平衡稳态响应进行分析,并搭建了轴系模拟实验台.结果表明:这种轴系转子跨内加重振动以单转子不平衡振动特性为主,转子间振动相互影响较大,具有明显的悬臂转子外伸端振动特性.     

柔性转子转轴弯曲与不平衡耦合振动分析

针对某660 MW超临界汽轮机高中压转子上发生的不稳定振动问题,建立了转子弯曲与不平衡耦合动力响应有限元计算模型,并通过现场实例验证模型的准确性.结果表明:高转速运行时,汽轮机高压转子因配重面与失衡面不重合所引起的弯曲变形会导致振动的不稳定和持续爬升;动平衡试验应尽量在转子失衡面上进行;高压转子环境温度高,在外力作用下易发生蠕变,该现象在大型汽轮机高压转子上表现得更为明显.     

135MW汽轮机高中压弯曲转子的减振治理

通过对某台135MW汽轮机高压-中压联合转子轴弯曲测量检查,结合转子振动响应分析,采用在高速动平衡机上进行转子平衡与测量轴振动检验技术措施,降低了轴振动幅值,达到运行合格的要求.     

转子系统不平衡响应模拟试验验证分析

1 概述科技的发展使得旋转机械日趋高速化、大型化、精密化。对于汽轮发电机组,由于容量不断提高,仅就其转子而言,要求跨数增多,跨距加长,使其振动特性更加复杂;为了使机组能安全运行,延长机组的使用寿命,就给设计制造部门带来了一个重要课题——如何减少其转子系统的振动。转子系统的振动是多样的,它包括转子的弯曲振动、扭转振动、圆盘(叶轮)的振动或盘上叶片的振动、轴承座振动和基础振动等等。转子的弯曲振动较为复杂,牵涉的因素较多,其中较为主要的原因就是转子存在着不平衡质     

工业汽轮机转子的动力学设计

通过对转子—轴承系统横向振动特性、不平衡响应、稳定性等的分析,应用转子振动新判据改进了汽轮机轴系的动态特性,较好地解决了转速变化范围大、功率大小不同、用途各异的工业汽轮机转子的动力学设计问题。     

高背压供热汽轮机低压转子模态分析

针对汽轮机高背压供热改造后,汽轮机低压转子结构变化,排汽温度升高,有可能造成转子振动的问题,以低压转子标高变化为基础变量,通过模态分析,得出低压转子-轴承系统模态振型,从而分析高背压运行转子振动特性。为指导汽轮机高背压供热改造及汽轮机振动故障诊断奠定理论基础。     

给水泵汽轮机转子热结构振动计算方法及应用

给出了一种给水泵汽轮机热结构耦合振动的计算方法。首先利用转子叶片二维热分析获得转子三维热边界条件,考虑转子热结构非轴对称特性进行三维热结构耦合计算,得到转子轴线温度和热变形曲线;然后利用一维梁单元模型进行转子动力学特性计算。结合某给水泵汽轮机热致振动发飘现象,建立了热结构动力学模型并求解;通过数值计算,发现转轴线膨胀系数的非轴对称分布会导致工频响应幅值增大,且转子进动幅值和温度呈线性关系,计算结果和试车数据吻合。研究成果可为汽轮机转子振动爬升故障分析处理及热平衡提供参考。     

外激励作用下不平衡转子系统弯扭耦合非线性振动特性研究

采用Lagrange方程考虑6个方向的自由度,推导了考虑弯扭耦合振动的转子系统运动方程。分析了两种不平衡的作用,即静不平衡和动不平衡,同时考虑了重力和陀螺效应的影响。当外激励力和外激励力矩作用在该系统上时,采用数值仿真研究了系统弯扭耦合的非线性振动特性,发现系统所具有的各种非线性振动现象。对于建立比较完备的转子弯扭耦合振动模型和转子系统的故障诊断具有一定的意义。     

汽轮机转子焊接的三维有限元数值模型研究

大功率汽轮机是火电和核电站中的关键动力设备,转子则为汽轮机中的关键部件,其安全可靠性是汽轮机正常运行的重要保证。采用焊接转子可作为解决大尺寸转子制造的有效手段,转子焊接过程中的热应力及残余应力是评估转子安全性的重要参数。文中以三维热弹塑性有限元计算理论为基础,对于一个模型转子,建立了其焊接过程热应力耦合模型,获得了焊接过程中热影响区热应力的详细分布以及随时间的变化、转子焊接冷却完毕时残余应力分布及应力峰值。研究结果表明,焊接导致的高残余应力分布于焊缝区。本文的结果对控制焊接转子质量具有重要的参考价值。     

调峰汽轮机转子热应力及寿命损耗在线监测系统

依据调峰机组的实际运行数据,利用九节点有限单元法计算了汽轮机转子的温度应力场,确定了转子的危险截面和最大应力部位。在此基础上,修正了转子的一维热应力简化计算式,计算调峰汽轮机转子疲劳寿命损耗,建立了转子热应力及寿命损耗的线监测数学模型。并在Windows95/98操作基础上开发了转子应力监测软件。该监测系统对电厂的实际运行具有重要的指导意义。     

汽轮发电机组轴系扭转振动对机械参数的敏感性分析

针对某300MW汽轮发电机组模型,分析了扭振固有频率和振型对汽轮发电机组轴系转动惯量和刚度的敏感性。计算结果表明:无论是轴系整体转动惯量或刚度、还是局部转动惯量或刚度的变化,都会对扭振特性产生明显的影响;局部转动惯量或刚度的改变对特定阶的扭振的影响虽然不及整体转动惯量和刚度变化的影响大,但也十分显著;对特定振型贡献较大的轴段对此阶轴系扭振影响较大,在振型图上表示为此阶振型在这一轴段处的斜率较大;在实际中可以通过改变轴系局部结构,使某阶扭振固有频率避开特定的值,从而达到调频的目的,而在对汽轮发电机组轴系扭振研究的建模过程中,要精确确定扭振特性敏感性较高的那些部位的机械参数。图4表2参8     

Effect of heat transfer coefficient of steam turbine rotor on thermal stress field under off-design condition

The precise calculation of temperature and thermal stress field of steam turbine rotor under off-design conditions is of paramount significance for safe and economic operation, in which an accurate calculation of heat transfer (HT) coefficient plays a decisive role. HT coefficient changes dramatically along with working conditions. First, a finite element analysis of rotor model, applied with ordinary rotor materials, has been conducted to investigate the temperature and thermal stress difference along with the change of HT coefficient from 20 W/(m²·°C) to 20000 W/(m²·°C). Next, the differentiation between existing empirical formulas has been analyzed from the aspect of physical significance of non-dimension parameters. Finally, a verifying case of the cold startup of a 1000MW unit has been proceeded. The result shows that the accuracy of coefficient calculation when steam parameters are low has a greater influence on that of rotor temperature and thermal stress, which means a precise empirical HT coefficient formula, like the Sarkar formula is strongly recommended. When steam parameters are high and HT coefficient is larger than 10⁴ W/(m²·°C), there will be barely any influence on the calculation of thermal stress. This research plays a constructive role in the calculation and analysis of thermal stress.     

超临界汽轮机高中压转子弯曲及异常振动的分析与处理

针对部分660 MW超临界汽轮机在试生产阶段发生的高中压转子永久性弯曲事故,通过研究各机组的异常振动特征及其发展趋势,分析了高中压转子残余内应力的形成机理及其分布规律,确定了转子弯曲的主要原因是:热处理不当导致部分轴段形成残余内应力,并进而引发强烈轴振.为此,对转子再次采取适当的去应力回火技术,并结合机械切削加工和高速动平衡技术,消除了弯曲与振动异常.此外,还提出了一些合理的建议.     

挠性转子临界转速的校核程序

给出了汽轮发电机组轴系临界转速计算的物理模型和数学模型,编制了计算程序,极大地方便了汽轮机组轴系改造时临界转速的校核。     

采用热流法计算汽轮机转子表面热应力

通过对热量流动的分析,推导出汽轮机转子温度分布的表达式。同时根据温度分布,考虑汽轮机转子表面的应力集中,给出转子表面的热应力计算公式。最后通过典型机组的冷态启动计算,分析了温度场和热应力场的变化,评估低周疲劳损伤,并提出了运行控制的要求。图7参15。     

某台300MW机组汽流激振故障的分析和处理

某台300MW汽轮机的振动明显受到调门开启顺序和开度大小的影响,通过对机组的振动特征以及调门产生的汽流力进行分析、研究发现:采用调整阀门的开启顺序产生汽流力来提高轴承载荷并不能减小或消除该机组的振动,反而增大了机组的振动;原因是转子在汽缸中的径向位置发生了变化,改变了通流部分的间隙;通过采取合理的调门开启顺序和开度减小转子在汽缸中的偏移,虽然轴承偏心率减小、轴承载荷下降,但是振动水平明显降低了。由此可知,抑制汽流激振的方法有若干种,有些方法在现场实施起来可能会出现矛盾,此时首先需分析引起汽流激振的主要因素,然后采取能解决问题的关键措施,才能取得满意的效果。     

汽轮机高、低压一体化转子材料及性能的研究进展

概述了国内外汽轮机一体化转子材料的发展历程,分析了化学成分和制造工艺对一体化转子钢的影响,并对6种转子材料的性能进行了比较,指出:随着发电设备向高参数、大型化发展,汽轮机一体化转子的服役性能和制造技术面临新的挑战,应采用更先进的冶炼、铸锭、锻造和热处理工艺优化一体化转子材料,并对长期服役后转子材料的演化规律开展深入研究.     

基于有限元的汽轮机调节级温度场研究

针对汽轮机在启停以及变负荷运行等非稳定工况时,主要部件温度梯度较大,导致机组寿命损耗.利用ANSYS有限元分析软件,通过对汽轮机调节级温度场进行仿真,为其他各级进行建模仿真以及整个汽轮机转子的温度分布和热应力分析提供了理论基础,并为机组的启动优化提供了参考.