基于遗传算法对百万核电套装转子动平衡技术的研究

发布时间：2020-06-17 06:13

【摘要】：随着全球气候变暖、雾霾日益加重,全世界都希望能够在经济增速不放缓的前提下,保持旺盛的电力供应。在这一背景之下,核电成为目前中国市场上最清洁且廉价的常规火电替代产品之一。但是核电机组特别是百万等级的核电机组,由于其低压转子跨度和直径相较同等级的百万常规火电机组而言更长、更大,所以整个轴系对于不平衡质量更为敏感,仅靠末二级叶片称重排序已经无法满足百万核电汽轮机低压转子在制造厂内的振速控制要求。本研究的目的是通过事先优化轮盘不平衡质量的矢量和,从而达到降低整个转子在动平衡配重实验前不平衡质量的目的。在分析转子各个截面径向跳动量与整个转子在工作转速时的不平衡质量或振动速度之间的关系基础上,使用遗传算法,优化套装轮盘的跳动量。首先对已有的样本转子跳动量进行不平衡质量模拟,将实际的跳动量转化为模拟轴振响应曲线,通过动平衡实验室实测响应曲线与模拟响应曲线进行对比,确认模拟程序的准确性;其次采用标准粒子群遗传算法对套装轮盘的跳动量进行优化,实现降低转子不平衡矢量和的目的;再次针对标准粒子群算法的局限性,采用改进粒子群算法,进一步优化套装轮盘的跳动量;最后对优化轮盘不平衡质量后的样本转子进行实际振速响应测试,将优化后的模拟振速响应和实测结果对比,验证该动平衡优化技术的可靠性,为以后的生产实践提供一定借鉴意义。本文提出了一种套装转子的主动平衡新方法,通过事先调整轮盘安装角度,在不改变现有加工设备和转子配重修正面的情况下,降低生产系统中的累计不平衡量,显著减少动平衡配重实验所需的时间和配重量,大大提高生产效率,降低动平衡反复启停产生的不必要成本,该技术可在发电设备的动平衡上推广应用。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP18;TM623
【图文】：

结构图,核电机组,结构图

图 2 核电机组结构图Fig.2 Nuclear power unit structure转子作为核电机组常规岛的关键部件，不论是加工过程还是电厂运行都对其高速动态不平衡量有着严格的要求。一般由多个部件（多级轮盘、两端联轴器、成百上千的叶片）装配而成，在装配过程中需要保证各个零部件的回旋圆心与其中心轴的回旋圆心一致。本文是以西门子 KWU 型汽轮机的低压转子作为课题载体，西门子大型核电汽轮机结构有别于美国 GE 公司和法国 Alstom（现其能源部门已被 GE 收购）的地方是其采用套装轮盘的转子。西门子之所以在其低压转子上采用这种结构，主要是因为其解决了其他公司无法解决的应力腐蚀裂纹问题。经过超过 3 百余万小时的累计运行时间和 7 百余次的检修，可以说从实际运行业绩来看，西门子套装轮盘结构低压转子未出现应力腐蚀引发的疲劳裂纹问题。而 Alstom 自上世纪 70年代初开始设计投运的 28 台冲动式核电汽轮机，同样采用过红套结构，但在经过 4 万小时的运行后，部分套装转子出现了裂纹，转而采用焊接转子。套装转子结构的优势在于：由于各部件尺寸小，因此供应商选择面广，交货周期短；锻件

表面形貌,径向跳动,平衡品质

图 3 径向跳动测量示意图Fig.3 Radial run-out measurement schematic精密回转体的机械运行精度和高速回转体的机械运行安全主要取决于旋回转体径向跳动度。刘占生教授等[6]提出了矢量相减法来抑制回转件外圆误对其不平衡矢量的影响，该方法可以使得电涡流非接触式位移传感器所测信号中的表面形貌误差信号抵消，从而减少了径向跳动对动平衡精度的影。2004 年郭玉玺教授和杜云岗教授[7]具体分析了车轮制造精度对平衡品质

【参考文献】