PDF《张元林》

000 MW 等级汽轮机给水循环的50%负荷,最大工况下可 提供大机给水循环的60%负荷.工作汽源的主蒸 汽来自大机四段抽汽,备用汽源来自大机再热冷 段抽汽. 裹1 东方1

000 MW等级的锅炉给水泵汽轮机主要参数 项目 额定1.1进1篙力 额定0.8进汽3 MP励a 运行方式 额定功率/kW 允许最大连续功率/kw 额定转速/r・min4 调速范围/r・min-1 进汽流量/t・h-1 进汽压力,MPa 进汽温度,℃ 排汽压力,kPa 变参数、变功率、变转速

14 119.5

14 179.7

24000 22000

5 100

5 097

2 800―6000

2 800―6000 64.406 71.36 1.13 0.83 391.9

344 5.9

6 瓣轴獭及通流叶片设计 .'

一Hj 2.1轴系计算 该给水泵汽轮机工作转速在汽轮机转子一阶 临界转速和二阶临界转速之间,为了让东方新一 代的给水泵汽轮机有更广范的适应能力,该汽轮 机设计工作转速定为2 800~6

000 r/min.为了达到 这一转速要求,同时又要尽可能减小转子跨距、 保证转子的轴向推力在可以接受的范围以内,对 汽轮机转子进行了多方案对比计算,最后找出比 较满意的最终方案.在轴系设计中采用东方成熟 的集总质量计算方法分别对轴系进行了临界转速 计算、稳定性计算、不平衡响应计算,以及轴承 特性计算等.详细的计算过程如下. 2.1.1临界转速计算 通过集总质量法建模,得到离散形式转子系 统运动方程.考虑转子系统的同有振动问题,对 于多自由度轴承转子系统,考虑系统的固有振动 问题,有下面的微分方程: Mk'

+Ci+&

=0 (1) 其中,z=[戈l,Yl,晚l,0小……,‰,%, 艮,of]7(n是节点总数),方程的系数矩阵均为4n* 4乃阶.设解表示为S=西e缸,这里A和t一般为复 数.带人上式得 [AjM+AC+K]西=0 (2) 这是一个复矩阵的广义特征值问题,为方便 求解,引入4几维向量Z=A西,代人上式,整理后 得到实矩阵的标准特征值问题 [一#.K一'

.c][兰]=入[兰】 c3, 【耵1K耵1 c J【z J-^【z J u'

对(3)式求解可得到8n个特征值与相应的特征 向量,并且总是以共轭复数成对出现.特征值实 部为振幅衰减因子,虚部为系统自然频率. 考虑转子上某点两个同一频率的正、反向涡 动的合成运动 r=A efat+上}e缸(4) 其中A、曰都是常值复数,当l A I>

l B 时,该式表示这一点作椭圆正向涡动,反之,作 椭圆反向涡动. 设转子某一特征值为y=o-+ioJ,又设转子上某 一点的线位移为Ⅱ、秽,且所对应的模态分量为UO、 f)O(均为复数),则可以记为 H l:l‰Ie嘲(5) 式中,u、口是实变量.因此,对该式应理解 为取实部,即u=Re(uo∥酬t)≈ (邺 +础缸)/2 (6) v=Re(voe【帆d'

):e (秽鸸妇啊醇钿)/2 去掉上式中与时间相关的公共项e j则芦M+妇=下1(时如o)e~}(面o+拓o)e血.(7) 对照式(7),得A=(uo+ivo)/2,B=(瓦o+历o)/2 (8) 判断正向涡动或反向涡动后,分别得到不同 转速(转动角速度)下正向涡动与反向涡动的系统的 特征值y=tr+/zo.作出供∞(转速一涡动角速度)曲线,该曲线与直线to---O的交点,即为系统的正向 涡动或反向涡动临界转速. 采用上述方法,经过多次调整后,计算结果 为:一阶临界转速为2

245 r/min,二临界转速为

7 968 r/min,一阶临界转速相对机组的设计最低运 行转速2

800 r/min避开率为19.8%,二阶临界转 速相对机组的设计最高运行转速6

000 r/min避开 率为32.8%.进一步对轴系进行稳定性计算如下. 2.1.2稳定性计算 高速轻载结构是近代高速旋转机械的设计趋 势,它提高了旋转机械的性能,但也引发出许多 严重的失稳现象.因此,转子系统动力稳定性是 近代转子动力学的一个重要研究内容. 由方程(5)第J阶特征值对应的对数衰减率为 3j.=-2霄苟 相应于8=0的转速n为失稳转速.系统的最 小对数衰减率8m=min(Sj),常用于表征系统的稳定 性裕度. 6>