汽轮发电机组汽流激振.电子教案.ppt

《汽轮发电机组汽流激振.电子教案.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、汽轮发电机组汽流激振.目的立足于生产实际，了解汽流激振问题的相关概念、基础理论和研究进展，掌握汽流激振基本分析方法。一、前言1.1汽（气）流激振基本概念汽（气）流激振是旋转机械（汽轮机、燃气轮机、压缩机等）转子在汽（气）流（工质）力的作用下产生强烈振动的现象。汽流激振随机组容量的增大而出现，而大功率汽轮发电机组是我国电力工业发展方向，一旦出现事故，其社会影响和经济损失巨大。为避免出现类似于油膜振荡的恶性事故，必须要研究汽流激振的发生机理、故障特征、预防措施。1.2汽流激振研究的紧迫性和必要性二、密封间隙激振

2、力2.1密封间隙激振研究历史发展FFrFt密封间隙内的流体对转子的作用力可分解为切向力Ft和径向力Fr。其中切向力Ft是导致转子运动失稳的关键因素。2.2密封间隙内流体对转子的作用力2.3密封间隙流场流动特性研究密封间隙流场特性是密封间隙激振力研究的基础，计算流体力学技术（CFD）提供了强有力的工具，可描述流场的细节。常用的软件有PHOENICS、CFX、STAR-CD、FIDAP、FLUNET等，其中FLUENT是目前功能最全、应用性最广、国内使用最广泛的CFD软件之一。模型取自国产300MW汽轮机，为双

3、缸、两排汽、高中压合缸结构，是我国目前的主力发电机组。在转子穿出内外缸部分均设有轴封。高压前轴封又分为两段，第一段齿数为64，出口去3＃高加，压力为5.55Mpa，温度为376.6℃。第二段齿数为24，出口去中压首级隔板后。2.4汽流激振力关键因素影响分析—偏心、预旋等什么是预旋？当设置预旋后，产生了较强的周向流动，整个间隙内的流体周向速度都达到与wp相当的量值。(a)Ω=0rpmwp=0m/s(b)Ω=3000rpmwp=0m/s(c)Ω=3000rpmwp=75m/s(d)Ω=3000rpmwp=-75

4、m/s预旋、转速使压力高点产生偏移，但两者的效果的不同；旋转使压力顺向偏移；预旋造成逆向偏移；其中正预旋产生的压力分布能造成正向切向力。偏心对压力的影响：各腔中压力变化幅值随偏心率的增大而增大；ΔP在第一腔中最大，以后各腔逐渐减小。如当ex=0.4mm时，第一腔ΔP1=0.21Mpa，第二腔ΔP2=0.143Mpa，第三腔ΔP3=0.1Mpa。(a)第一腔(b)第二腔(c)第三腔(a)径向力Fx(b)切向力Fy随偏心的增大，Fx、Fy都增大，但对Fx影响较大，对Fy影响较小；流体周向流动会对转子所受切向力产

5、生影响，其中预旋的影响效果较为明显；转子旋转产生与旋转速度切向方向相反的切向力，而预旋产生与旋转速度切向方向相同的的切向力。特别是正预旋产生的切向力与转子旋转速度相同，会诱使转子做正向涡动，对转子运动稳定性产生不利影响，从原则上说明在密封间隙内设置挡板等防预旋装置能抑制汽流力作用下的转子涡动。密封间隙内形成切向力的主要条件有以下两个：①转子偏心形成的楔形间隙，②间隙内流体的周向流动－－预旋是形成切向力的关键因素。改进的措施：设计参数（汽轮机密封结构、动静间隙等）、在迷宫密封中沿轴向安装止涡装置，或更换密封形

6、势如蜂窝密封、阻尼密封等2.6小结2.6相关案例现象：底特律爱迪生公司800MW机组，有功负荷带到700MW时，高压转子出现突发剧烈低频振动（34Hz高压转子一阶临界转速频率），随高压缸进汽量的增大急剧发散，在达到满负荷功率之前高压转轴振动就超过保护值，引起机组保护动作跳机。研究结果：该公司研究分析认为引起轴系失稳的蒸汽激振力产生于高压缸蒸汽泄露处，是流体动力与机械结构相互作用而产生的，并与设计参数（汽轮机密封结构、动静间隙等）及蒸汽参数（蒸汽流量、温度、流速）有关。措施：更换了汽封现象:田纳西州水利管理局

7、电站6号机组（1300MW，双轴），当负荷带到900MW时，由高压缸和6低压缸组成的轴系的高压转子突然产生低频振动，继续加负荷高压转子低频振动会急剧增加，足以引起自动保护跳机。分析结果：制造厂、美国电力中央研究所和克利夫来机械振动研究所会诊结果为蒸汽激振。措施及解决方法：根据设计图纸以及测量数据，建立机组轴系支承系统的动力学模型。计算各轴承的刚度系数和阻尼系数；轴系的临界转速、转子振动响应和稳定性；通过计入汽流作用在转子上的周向力，修正转子系统的刚度和阻尼。分析的主要内容为怎样改变汽轮机部件的几何形状可以消

8、除汽流激振。三、叶顶间隙激振力3.1研究历史和发展3.2Alford公式这个公式奠定了汽流激振研究的基础，但由于在流体机械中叶型、动静间隙、运行工况等因素都会影响级的效率，并且压缩机、透平机的工作原理不同，使系数β的取值为研究难点，没有统一的模式。是关于级的运行工况的复杂函数。τ为汽流力对转子的力矩β为每单位转子偏心对级热力效率的影响D为平均半径，H为平均高度四、部分进汽对汽流激振力影响研究部分进汽是喷嘴调节汽轮