【摘要】：進(jìn)入二十一世紀(jì)以來,我國核電產(chǎn)業(yè)進(jìn)入較快發(fā)展階段,新建并投產(chǎn)了多臺百萬千瓦級核電濕蒸汽汽輪發(fā)電機(jī)組。相較于常規(guī)火電的汽輪發(fā)電機(jī)組,核電濕蒸汽汽輪發(fā)電機(jī)組從結(jié)構(gòu)尺寸、不平衡響應(yīng)動力學(xué)特性及變負(fù)荷動態(tài)響應(yīng)等方面均有明顯區(qū)別,結(jié)合工程實踐經(jīng)驗全面研究該類型機(jī)組不平衡響應(yīng)特性及典型動靜摩擦故障的控制策略具有重要工程應(yīng)用價值。本文以目前國內(nèi)在運(yùn)數(shù)量最多的ARABELLE型百萬千萬級核電濕蒸汽汽輪發(fā)電機(jī)組為研究對象。分析了ARABELLE型濕蒸汽核電汽輪發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)特性、安裝方式、運(yùn)行工況等可能影響動靜摩擦的主要因素及容易發(fā)生動靜摩擦的部位;結(jié)合核電濕蒸汽汽輪機(jī)變工況運(yùn)行特性及典型邊界條件,定性分析了變工況時汽輪機(jī)缸體、轉(zhuǎn)子及汽封等關(guān)鍵部件換熱系數(shù)的變化規(guī)律,初步探索汽封與轉(zhuǎn)子軸頸間動靜間隙的變化規(guī)律;基于轉(zhuǎn)子動力學(xué)理論構(gòu)建ARABELLE型核電濕蒸汽汽輪機(jī)組的質(zhì)量-基礎(chǔ)-軸承-轉(zhuǎn)子耦合的綜合動力學(xué)模型;系統(tǒng)性地結(jié)合其轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性、運(yùn)行工況和現(xiàn)場加配重塊方式等,研究了彈簧減振基礎(chǔ)上的高中壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子的不平衡響應(yīng)特性及高中壓轉(zhuǎn)子動靜摩擦發(fā)生彎曲事故后的評估與處理,并建立了基于轉(zhuǎn)子動力學(xué)模型的核電濕蒸汽汽輪機(jī)高中壓轉(zhuǎn)子彎曲故障評估及解決系統(tǒng)。結(jié)合一組典型案例實測了高中壓轉(zhuǎn)子的彎曲度并完成了現(xiàn)場不揭缸動平衡驗證工作,試驗數(shù)據(jù)表明提出的模型正確及構(gòu)建的系統(tǒng)有效。本文提出的研究方法對于評估核電濕蒸汽汽輪發(fā)電機(jī)組高中壓轉(zhuǎn)子彎曲程度具有重要的工程應(yīng)用價值,本文提出的轉(zhuǎn)子彎曲度評估系統(tǒng)對于制定后續(xù)決策具有重要理論參考價值。應(yīng)用轉(zhuǎn)子不平衡響應(yīng)特性研究成果分析了高中壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子典型振動故障的原因并提出運(yùn)行控制策略與處理措施。由于核電濕蒸汽汽輪機(jī)缸體體積大,剛度偏低,在變工況外界擾動下容易出現(xiàn)下凹變形,加上低壓轉(zhuǎn)子跨距長,端部汽封長度較長等影響,容易激發(fā)低壓轉(zhuǎn)子兩端的動靜摩擦。該類摩擦具有響應(yīng)緩慢等特點,工程實踐中往往通過磨合解決。提高低壓轉(zhuǎn)子動平衡精度有利于降低動靜摩擦的幅度。該型機(jī)組的半轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子由于跨距長,質(zhì)量大,容易因鍛件材料不均勻產(chǎn)生熱不平衡。對于熱不平衡激發(fā)的沖轉(zhuǎn)過程中振動高缺陷,端部加重效果對一階振型的改善程度不明顯,需要重點控制出廠動平衡精度予以解決。本文還對該機(jī)型軸系不規(guī)則振動波動故障可能的原因進(jìn)行了分析及現(xiàn)場試驗排查,總結(jié)了部分振動規(guī)律。該問題目前還處于摸索解決階段,有待后續(xù)工作中繼續(xù)研究。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM623
【圖文】：

臨界型支承內(nèi)跨距 mm 5800 5650 6550 6550東方 ARABELLE 型高中壓轉(zhuǎn)子 低壓轉(zhuǎn)子 A 低壓轉(zhuǎn)子 B轉(zhuǎn)子質(zhì)量 kg 105000 180800 180800支承內(nèi)跨距 mm 11846 11950 119502.2.1 整體結(jié)構(gòu)某壓水堆核電站的汽輪機(jī)為 ARABELLE 型單軸、中間再熱三缸（高中壓合缸）四排汽、凝汽式半轉(zhuǎn)速汽輪機(jī)，額定功率為 1089.075 MW；汽輪發(fā)電機(jī)為 TA1100-78 型發(fā)電機(jī)，勵磁方式為靜態(tài)無刷勵磁。汽輪發(fā)電機(jī)組的軸系包括一根高中壓轉(zhuǎn)子，兩根低壓轉(zhuǎn)子、一根發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以及各轉(zhuǎn)子按雙支承方式支撐的 8 個可傾瓦軸承，全長 50.9 m，如圖 2.1 所示，模型示意圖見圖 2.2。汽輪機(jī)總重量 2970 t，末級葉片高度 1430 mm。汽輪機(jī)高中壓轉(zhuǎn)子葉柵共 13 級，高壓轉(zhuǎn)子側(cè)共 9 級，中壓側(cè) 4 級。高中壓轉(zhuǎn)子高壓部分采取高壓整鍛軸；中壓部分由三部分鍛件粗加工后焊接而成，最后再焊接形成高/中壓轉(zhuǎn)子（HP/IP）。低壓轉(zhuǎn)子由四個鍛件而成，包括輪盤、軸頸、聯(lián)結(jié)法蘭以及平衡裝置�；A(chǔ)平臺由彈簧隔震器支撐。

額定功率為 1089.075 MW；汽輪發(fā)電機(jī)為 TA1100-78 型發(fā)電機(jī)，勵無刷勵磁。輪發(fā)電機(jī)組的軸系包括一根高中壓轉(zhuǎn)子，兩根低壓轉(zhuǎn)子、一根發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以及各轉(zhuǎn)式支撐的 8 個可傾瓦軸承，全長 50.9 m，如圖 2.1 所示，模型示意圖見圖 2.2。汽970 t，末級葉片高度 1430 mm。汽輪機(jī)高中壓轉(zhuǎn)子葉柵共 13 級，高壓轉(zhuǎn)子側(cè)共 9 級。高中壓轉(zhuǎn)子高壓部分采取高壓整鍛軸；中壓部分由三部分鍛件粗加工后焊接而接形成高/中壓轉(zhuǎn)子（HP/IP）。低壓轉(zhuǎn)子由四個鍛件而成，包括輪盤、軸頸、聯(lián)結(jié)裝置。基礎(chǔ)平臺由彈簧隔震器支撐。圖 2. 1ARABELLE 型機(jī)組整體縱向外形布置圖

壓缸模塊模塊為單層高中壓合缸，高壓和中壓分流布置。高、中壓進(jìn)汽（汽缸的高，排汽口分別位于汽缸兩端，便于管道對稱布置與溫度場分布。高中壓缸進(jìn)汽口和排汽口、隔板和汽缸定位及支撐裝置。壓缸缸是一個低合金鋼鑄件合體單層缸(材料為 M2012-9) ， 高壓（HP）及稱布置（即高中壓合缸）。兩副隔板疊置（俗稱：雙胞式），在外環(huán)以螺栓底鍵固定在汽缸中的相應(yīng)位置，以便減少濕蒸汽漏過結(jié)合面的幾率。而外下兩半把合，沿軸向則由垂直法蘭螺栓連接．高中壓汽缸的重量經(jīng)上半汽在 1#和 2#軸承座枕塊上，進(jìn)而傳遞到基礎(chǔ)。高中壓缸采用上貓爪支撐，貓爪分別支撐在 1#和 2#軸承座下半支撐面上，見圖 2.3。高中壓缸中間汽安裝間隙用的中間汽封檢查接管孔。這個設(shè)計為后續(xù)在線測量轉(zhuǎn)子彎曲中壓缸排汽

【參考文獻(xiàn)】

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1 楊璋;李如源;;四極發(fā)電機(jī)定子繞組端部振動特性[J];熱力發(fā)電;2014年09期

2 喻文廣;;基于應(yīng)變能法的轉(zhuǎn)子剛度研究[J];上海電氣技術(shù);2013年04期

3 趙偉光;王鶯歌;王輝;王政先;;汽輪機(jī)通流部分采用可調(diào)式汽封實用效果評價[J];東北電力技術(shù);2012年12期

4 田國成;陳會平;柳洪濤;;超臨界汽輪機(jī)高中壓轉(zhuǎn)子彎曲及異常振動的分析與處理[J];動力工程;2009年10期

5 楊曉輝;單世超;;核電汽輪機(jī)選型關(guān)鍵問題分析[J];汽輪機(jī)技術(shù);2007年01期

6 楊曉輝;單世超;;核電汽輪機(jī)與火電汽輪機(jī)比較分析[J];汽輪機(jī)技術(shù);2006年06期

7 趙海廷;趙彥銘;;300MW合缸汽輪機(jī)高中壓轉(zhuǎn)子現(xiàn)場直軸[J];熱力透平;2006年03期

8 田永偉;楊建剛;;彎曲轉(zhuǎn)子振動的平衡補(bǔ)償[J];汽輪機(jī)技術(shù);2006年03期

9 徐綠野,張漢英;大型汽輪發(fā)電機(jī)組彈簧隔振基礎(chǔ)探討[J];發(fā)電設(shè)備;2005年02期

10 楊建剛;環(huán)形間隙內(nèi)振動圓柱流固耦合動力特性研究[J];東南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2005年01期

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本文編號：2779298