基于 ansys汽轮机组不对中-碰摩耦合故障研究

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1、第56卷第1期汽轮机技术V01．56No．12014年2月TURBINETECHNOLOGYFeb．2014基于ANSYS的汽轮机组不对中一碰摩耦合故障研究郭嘉，傅行军(东南大学火电机组振动国家工程研究中心，南京210096)摘要：利用有限元仿真软件以1O00MW汽轮发电机组为对象，针对刚性联轴器不对中耦合碰摩故障问题，建立有限元分析模型，利用频谱图进行汽轮机组振动响应特性的分析。得出在不同的转速范围内，系统产生不同的频谱响应，为汽轮机组不对中故障的特性的分析提供依据。关键词：汽轮发电机组；不对中；碰摩；有限元分析分类号：TK263．6文献标识码：A文章编号：1001-5884(2014

2、)01-0060-03ResearchontheSteamTurbo—generatorUnitwithCouplingFaultsofMisalignmentandRub．impactBasedonANSYSGU0Jia．FUXing-jun(NationalEngineeringResearchCenterofTurbo-generatorVibration，SoutheastUniversity，Na．jing210096，China)Abstract：Basedonthefiniteelementanalysis，theactual1000MWsteamturbo—generat

3、orunitwasestablished，andwasresearchedonthefaultscausedbymisalignmentandrub．Byvirtueof~equencyspectrumdiagrams，thedynamicresponses0fthesystemwereanalyzed．Theresultsshowthatindifferentrangesoftheration．thesystemwilldisplaydifferentcharacters，providingtechnicalreferencesfortheresearchesofthefailure．

4、Keywords：steamturbo-generatorunit；misaligmnent；rub-impact；finiteelementanalysis碰摩耦合故障具有重要的意义。0前言本文针对1000MW汽轮发电机组建立有限元模型，利用瞬态分析求出机组发生耦合故障时，不同转速下的频谱响应大型汽轮机组对于轴系对中的要求非常高。轴系一般图来分析机组的响应特性。采用刚性联轴器连接，当机组出现不对中故障时，会在机组上加上附加的剪力或者弯矩，在运动过程中产生不利于设备1有限元分析模型以及动力学模型正常运行的动态效应，引起设备的振动，危害极大。相邻两转子之间的轴心线或者轴承中心线之间的倾斜或

5、者偏移，1．11000MW机组整机轴系模型这种对中误差称为轴系不对中。据相关资料介绍，在所监测以某电厂1O00MW汽轮发电机组为实例，建立有限元模的大型旋转机械振动故障中约60％是由轴系不对中引起或型。该轴系由4个低压缸、1个高压缸、发电机和励磁机组与之相关J。成，机组共有l3个轴承。其中参数相同的转子采用对称布为了提高发电效率，汽轮机组的动静间隙一般设计的都置。轴系之间采用刚性联轴器。采用BEAM188模拟梁单很小，这增加了机组发生碰摩的可能性。严重的碰摩会导致元，轴承用COMBI214单元，质量单元用MASS21单元，按照转轴弯曲，甚至轴系的毁坏。而机组发生不对中故障时候，图纸，整个

6、轴系的有限元示意图如图1所示。碰摩故障发生的可能性也大大增加[53。1．2动力学模型多年来有很多人都在研究汽轮机组不对中和碰摩故障，(1)联轴器不对中机理但是大多都只是针对单一的故障，对于耦合的故障研究的比轴系不对中主要分为联轴器不对中和轴承不对中。联较少。而现场机组振动故障往往是多种故障耦合，耦合故障轴器不对中又可以分为平行不对中，偏角不对中和综合不对较单一故障更复杂而且相互影响。因此研究机组不对中一中J。Y低压1转子低压2转子高压转子低压3转子低压4转子发电机转子励磁机转子12345678910111213图l1000MW机组轴系有限元示意图收稿日期：2013-05-23作者简介：郭

7、嘉(1988·)，男，硕士研究生，现从事汽轮机组振动故障诊断工作以及转子动力学特性研究。第1期郭嘉等：基于ANSYS的汽轮机组不对中一碰摩耦合故障研究61采用刚性联轴器连接的轴系，两个轴之间的螺栓力表现为一个拉力和一个压力。刚性联轴器不对中时的受力情况如图2所示。0、0：分别为主动轴和被动轴的旋转中心，P为螺栓处，为旋转角速度，∞t为P的转角。两半联轴器当量不对中6。／—图3碰摩示意图2动力学分析图2刚性联轴器不对中时受力图轴系旋转