百万千瓦超超临界汽轮机汽流激振故障的分析的研究.pdfVIP

全国电站辅机及汽轮机热力系统节能降耗技术论坛论文集 百万千瓦超超临界汽轮机汽流激振故障的分析研究 蔡笋1， 阚伟民2， 谢诞梅‘． 郑李坤2，熊扬恒1 1．武汉大学动力与机械学院。湖北武汉430072 2．广东省电网公司电力科学研究院，广东广州510080 【摘要】汽流激振是制约超超临界汽轮机安全性的关键因素之一．论文首先概括分析了当前国内外汽流激振 的研究现状；接着介绍了百万千瓦超超I临界机组汽流激振产生的原因、特征及其对轴系稳定性的影响；最后 结合某电厂的百万千瓦超超临界机组的振动实例对汽流激振进行了分析讨论。 【关键词】超超临界；汽轮机；汽流激振；轴系振动；低频振动 作为一种新的洁净煤发电技术，超超临界机组目前在中国得到了蓬勃发展。随着汽轮机蒸汽参数的 提高，高压缸进汽密度增大、流速提高，导致蒸汽作用在赢压转子上的切向力对动静间隙、密封结构以 及转子与汽缸对中度的灵敏度提高，同时增大了作用在高压转子上的激振力，进而将使得轴系振动稳定 性降低，严重时会诱发高压转子失稳，产生很大的低频振动——汽流激振。 由于蒸汽参数高、蒸汽密度大，超超临界汽轮机发生汽流激振的可能性远远大于贬临界汽轮机，汽 流激振已经成为影响超超临界汽轮机可靠性的关键因素之一【l‘4】。 1汽流激振机理的研究现状 1940年，美国GE公司生产的一台汽轮机，试验中当负荷提高时产生了强烈的振动。后来采用改变 汽轮机通流部分结构的措旄消除了这种振动。1958年，德国的托马斯饵．J．Thomas)首先提出了间隙激振 了重要进展，揭示了间隙汽流激振的机理，提出了汽轮机间隙激振力的计算公式。20世纪70年代至80年 代，苏联学者研究了汽轮机转子中汽流的螺旋形效应。20世纪80年代，国外学者对汽轮机、轴流压缩机、 多级离心式压缩机的叶轮与通流部分相互作用力以及汽流激振力进行了研究121。 “八五”和“九五”期间，国内有关单位先后采取措施，改善了亚临界汽轮机的汽流激振以及超临界汽 轮机的汽流激振引起的振动问题。在“九五”期间。在国家攀登计划祠f国家自然科学基金的资助下，山东 工程学院开展了汽流激振力(Alford力)的研究，从流体动力学出发，导出了汽轮机直叶片、扭叶片在均 年来，国内有关单位汽流激振的机理研究，为超超临界汽轮机轴系稳定性的设计分析和事故处理积累了 一些经验。 2汽流激振的原因、特征及预防措施 2．1汽流激振的原因 (1)汽封蒸汽激振力。由于转子动态偏心，高压转子的轴封和隔板汽封内蒸汽压力周向分布不均匀， 产生与转子偏心方向垂直的合力，趋向于使高压转子产生涡动。它主要由F列几种效应引起：11轴承气体 应：4)螺旋形流动效应；5)--维流动效应。 (2)不对称的蒸汽力和力矩。对于喷嘴调节的汽轮机，调节级进汽的非对称性引起不对称的蒸汽力作 用在转子上，在某个工况-卜．其合力可能是一个向上抬起转子的力，从而使轴承比压减小，导致轴系稳定 性降低。汽缸跑偏、转子径向位移等引起蒸汽在转子上力矩径向分布不平衡，也有可能引起涡动。 当叶项间隙激振力、汽封激振力和转子不对称的蒸汽力垂直于高压转子偏心方向的切向分量之和超 过轴承油膜阻尼力时，高压转子在其一阶弯曲固有频率处将经受大振幅的蒸汽涡动，大振幅的蒸汽涡动 也称蒸汽振荡。 (3)叶顶间隙激振力。汽轮机转子偏心造成圆周方向叶顶间隙分布不均匀，由于叶顶间隙不均匀，同 一级中各叶片上的气动力就不相等。叶片上的周向气动力除合成一个扭矩外，还合成一个作用予转子轴 心的横向力。这一横向力随转子偏心距的增加而增大，形成转子的一个自激激振力，蒸汽激振力的大小 取决于转子的偏心距和蒸汽密度。 当转子中心偏移汽缸中心不火时，叶顶间隙激振力近似与转子偏移量、功率成正比，而与叶片高度 和线速度成反比，若激振力用相对值J表示【5】，则有 全国电站辅机及汽轮机热力系统节能降耗技术论坛论文集 量：厂竺 (1) ’ 沮 式中，卜_卅顶间隙激振力，Ⅳ． 仁转子中心偏移汽缸中心的位移量，m； P_转子输出功率，矾 俨—卅片平均