核电湿蒸汽汽轮发电机组不平衡响应特性及典型振动故障研究
发布时间：2020-08-03 07:21
【摘要】：进入二十一世纪以来,我国核电产业进入较快发展阶段,新建并投产了多台百万千瓦级核电湿蒸汽汽轮发电机组。相较于常规火电的汽轮发电机组,核电湿蒸汽汽轮发电机组从结构尺寸、不平衡响应动力学特性及变负荷动态响应等方面均有明显区别,结合工程实践经验全面研究该类型机组不平衡响应特性及典型动静摩擦故障的控制策略具有重要工程应用价值。本文以目前国内在运数量最多的ARABELLE型百万千万级核电湿蒸汽汽轮发电机组为研究对象。分析了ARABELLE型湿蒸汽核电汽轮发电机组的结构特性、安装方式、运行工况等可能影响动静摩擦的主要因素及容易发生动静摩擦的部位;结合核电湿蒸汽汽轮机变工况运行特性及典型边界条件,定性分析了变工况时汽轮机缸体、转子及汽封等关键部件换热系数的变化规律,初步探索汽封与转子轴颈间动静间隙的变化规律;基于转子动力学理论构建ARABELLE型核电湿蒸汽汽轮机组的质量-基础-轴承-转子耦合的综合动力学模型;系统性地结合其转子动力学特性、运行工况和现场加配重块方式等,研究了弹簧减振基础上的高中压转子、低压转子的不平衡响应特性及高中压转子动静摩擦发生弯曲事故后的评估与处理,并建立了基于转子动力学模型的核电湿蒸汽汽轮机高中压转子弯曲故障评估及解决系统。结合一组典型案例实测了高中压转子的弯曲度并完成了现场不揭缸动平衡验证工作,试验数据表明提出的模型正确及构建的系统有效。本文提出的研究方法对于评估核电湿蒸汽汽轮发电机组高中压转子弯曲程度具有重要的工程应用价值,本文提出的转子弯曲度评估系统对于制定后续决策具有重要理论参考价值。应用转子不平衡响应特性研究成果分析了高中压转子、低压转子和发电机转子典型振动故障的原因并提出运行控制策略与处理措施。由于核电湿蒸汽汽轮机缸体体积大,刚度偏低,在变工况外界扰动下容易出现下凹变形,加上低压转子跨距长,端部汽封长度较长等影响,容易激发低压转子两端的动静摩擦。该类摩擦具有响应缓慢等特点,工程实践中往往通过磨合解决。提高低压转子动平衡精度有利于降低动静摩擦的幅度。该型机组的半转速发电机转子由于跨距长,质量大,容易因锻件材料不均匀产生热不平衡。对于热不平衡激发的冲转过程中振动高缺陷,端部加重效果对一阶振型的改善程度不明显,需要重点控制出厂动平衡精度予以解决。本文还对该机型轴系不规则振动波动故障可能的原因进行了分析及现场试验排查,总结了部分振动规律。该问题目前还处于摸索解决阶段,有待后续工作中继续研究。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM623
【图文】：
临界型支承内跨距 mm 5800 5650 6550 6550东方 ARABELLE 型高中压转子 低压转子 A 低压转子 B转子质量 kg 105000 180800 180800支承内跨距 mm 11846 11950 119502.2.1 整体结构某压水堆核电站的汽轮机为 ARABELLE 型单轴、中间再热三缸（高中压合缸）四排汽、凝汽式半转速汽轮机，额定功率为 1089.075 MW；汽轮发电机为 TA1100-78 型发电机，励磁方式为静态无刷励磁。汽轮发电机组的轴系包括一根高中压转子，两根低压转子、一根发电机转子以及各转子按双支承方式支撑的 8 个可倾瓦轴承，全长 50.9 m，如图 2.1 所示，模型示意图见图 2.2。汽轮机总重量 2970 t，末级叶片高度 1430 mm。汽轮机高中压转子叶栅共 13 级，高压转子侧共 9 级，中压侧 4 级。高中压转子高压部分采取高压整锻轴；中压部分由三部分锻件粗加工后焊接而成，最后再焊接形成高/中压转子（HP/IP）。低压转子由四个锻件而成，包括轮盘、轴颈、联结法兰以及平衡装置。基础平台由弹簧隔震器支撑。
额定功率为 1089.075 MW；汽轮发电机为 TA1100-78 型发电机，励无刷励磁。轮发电机组的轴系包括一根高中压转子，两根低压转子、一根发电机转子以及各转式支撑的 8 个可倾瓦轴承，全长 50.9 m，如图 2.1 所示，模型示意图见图 2.2。汽970 t，末级叶片高度 1430 mm。汽轮机高中压转子叶栅共 13 级，高压转子侧共 9 级。高中压转子高压部分采取高压整锻轴；中压部分由三部分锻件粗加工后焊接而接形成高/中压转子（HP/IP）。低压转子由四个锻件而成，包括轮盘、轴颈、联结装置。基础平台由弹簧隔震器支撑。图 2. 1ARABELLE 型机组整体纵向外形布置图
压缸模块模块为单层高中压合缸，高压和中压分流布置。高、中压进汽（汽缸的高，排汽口分别位于汽缸两端，便于管道对称布置与温度场分布。高中压缸进汽口和排汽口、隔板和汽缸定位及支撑装置。压缸缸是一个低合金钢铸件合体单层缸(材料为 M2012-9) ， 高压（HP）及称布置（即高中压合缸）。两副隔板叠置（俗称：双胞式），在外环以螺栓底键固定在汽缸中的相应位置，以便减少湿蒸汽漏过结合面的几率。而外下两半把合，沿轴向则由垂直法兰螺栓连接．高中压汽缸的重量经上半汽在 1#和 2#轴承座枕块上，进而传递到基础。高中压缸采用上猫爪支撑，猫爪分别支撑在 1#和 2#轴承座下半支撑面上，见图 2.3。高中压缸中间汽安装间隙用的中间汽封检查接管孔。这个设计为后续在线测量转子弯曲中压缸排汽
本文编号：2779298
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM623
【图文】：
临界型支承内跨距 mm 5800 5650 6550 6550东方 ARABELLE 型高中压转子 低压转子 A 低压转子 B转子质量 kg 105000 180800 180800支承内跨距 mm 11846 11950 119502.2.1 整体结构某压水堆核电站的汽轮机为 ARABELLE 型单轴、中间再热三缸（高中压合缸）四排汽、凝汽式半转速汽轮机，额定功率为 1089.075 MW；汽轮发电机为 TA1100-78 型发电机，励磁方式为静态无刷励磁。汽轮发电机组的轴系包括一根高中压转子，两根低压转子、一根发电机转子以及各转子按双支承方式支撑的 8 个可倾瓦轴承，全长 50.9 m，如图 2.1 所示，模型示意图见图 2.2。汽轮机总重量 2970 t，末级叶片高度 1430 mm。汽轮机高中压转子叶栅共 13 级，高压转子侧共 9 级，中压侧 4 级。高中压转子高压部分采取高压整锻轴；中压部分由三部分锻件粗加工后焊接而成，最后再焊接形成高/中压转子（HP/IP）。低压转子由四个锻件而成，包括轮盘、轴颈、联结法兰以及平衡装置。基础平台由弹簧隔震器支撑。
额定功率为 1089.075 MW；汽轮发电机为 TA1100-78 型发电机，励无刷励磁。轮发电机组的轴系包括一根高中压转子，两根低压转子、一根发电机转子以及各转式支撑的 8 个可倾瓦轴承，全长 50.9 m，如图 2.1 所示，模型示意图见图 2.2。汽970 t，末级叶片高度 1430 mm。汽轮机高中压转子叶栅共 13 级，高压转子侧共 9 级。高中压转子高压部分采取高压整锻轴；中压部分由三部分锻件粗加工后焊接而接形成高/中压转子（HP/IP）。低压转子由四个锻件而成，包括轮盘、轴颈、联结装置。基础平台由弹簧隔震器支撑。图 2. 1ARABELLE 型机组整体纵向外形布置图
压缸模块模块为单层高中压合缸，高压和中压分流布置。高、中压进汽（汽缸的高，排汽口分别位于汽缸两端，便于管道对称布置与温度场分布。高中压缸进汽口和排汽口、隔板和汽缸定位及支撑装置。压缸缸是一个低合金钢铸件合体单层缸(材料为 M2012-9) ， 高压（HP）及称布置（即高中压合缸）。两副隔板叠置（俗称：双胞式），在外环以螺栓底键固定在汽缸中的相应位置，以便减少湿蒸汽漏过结合面的几率。而外下两半把合，沿轴向则由垂直法兰螺栓连接．高中压汽缸的重量经上半汽在 1#和 2#轴承座枕块上，进而传递到基础。高中压缸采用上猫爪支撑，猫爪分别支撑在 1#和 2#轴承座下半支撑面上，见图 2.3。高中压缸中间汽安装间隙用的中间汽封检查接管孔。这个设计为后续在线测量转子弯曲中压缸排汽
【参考文献】
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3 赵伟光;王莺歌;王辉;王政先;;汽轮机通流部分采用可调式汽封实用效果评价[J];东北电力技术;2012年12期
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9 徐绿野,张汉英;大型汽轮发电机组弹簧隔振基础探讨[J];发电设备;2005年02期
10 杨建刚;环形间隙内振动圆柱流固耦合动力特性研究[J];东南大学学报(自然科学版);2005年01期
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1 张恒;1000MW核电汽轮发电机组弹簧基础与轴系耦合振动特性分析[D];西安热工研究院;2017年
本文编号：2779298
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