转子系统瞬态热启动过程动力学特性研究

某型航空发动机在停车后的冷却过程中,其高压转子会产生较大的热弯曲。当再次启动时,高压转子产生较大的热振动,进而威胁到发动机的安全运行。采用流-热-固-动力学开放式半耦合系统,对停车后不同时刻的瞬态温度场对某航空发动机高压转子系统的瞬态热启动特性的影响进行了探讨并和试验值进行了比较。结果表明,高压转子的停车时间位于65min～90min时,其转子的最大振速超过了最大临界安全振速80mm/s,因此热启动时应当尽量避开这一时间段,或者在这一时间段冷运转后再启动减小热弯曲对瞬态振动的影响。计算结果为航空发动机高压转子系统的优化设计和热弯曲故障诊断提供了理论依据。

300MW机组低压转子次次末级叶片断裂故障原因分析及处理

某电厂300MW火电机组在带满负荷运行中,汽轮机3、4号轴承振动突然增大,停机检查发现低压转子反向第4级(次次末级)有1片叶片断裂、2组围带飞脱。通过检查、试验和分析,发现叶片断裂的主要原因是该叶片材质局部不良,在现场更换该级2组共14片叶片后,机组至今运行正常。

超临界高中压转子用12%Cr钢的研究现状

对国内外超临界高中压转子材料的发展及研究现状进行了综述。对高中压转子用钢12%Cr的发展、现状、性能进行了介绍,并初步探讨了化学成分对性能的影响,可为我国12%Cr钢的工艺开发提供参考。

超(超)临界火电机组高中压转子技术的发展

火电机组采用高参数(压力、温度)、大容量(功率)技术,可以提高发电效率,降低煤耗,控制CO2排放,减少环境污染,是目前国内外火电生产的发展方向。本文对高参数火电机组的国内外发展现状和前景,火电机组的关键零部件高中压转子材料及成形制造技术的发展状况,做了简要的叙述。

高压多级泵水润滑轴承-转子系统动力稳定性分析

针对某高压多级离心泵水润滑轴承-转子系统的启动、运行稳定性问题,分别从临界转速、轴承无量纲液膜综合刚度、对数衰减率稳定性裕度、突加激励下系统不平衡响应等稳定性判据对该泵的水润滑轴承-转子系统的动力稳定性进行分析及判定。在建立物理模型与数学模型的基础上,计算得到的刚性支承轴承-转子系统与模化后的弹性支承轴承-转子系统的第一临界转速值都符合转子稳定性条件;轴承无量纲液膜综合刚度keq、γst值均小于零;3000r/min下前四阶模态分析特征值的对数衰减率均大于零,分别满足其稳定性判据;对于恒定转速(500、2500、5000和10000r/min)下突加激励的轴承节点响应频谱、工作转速(2950r/min)下各节点激励力响应值、不同启动加速度下各节点响应图谱等的分析也表明该转子是稳定的;因此,该高压多级离心泵的水润滑轴承-转子系统是一个稳定的刚性系统。

1000MW超超临界汽轮机转子启动过程的热应力分析

超超临界汽轮机转子工作在高蒸汽参数的恶劣环境下,特别是在机组参与调峰等变工况运行时,转子材料内部产生极大的热应力,如果运行操作不当将会给转子带来巨大的损伤。以1000 MW超超临界汽轮机高压转子为研究对象,运用转子热应力分析理论,依据现场实测数据计算得到高压转子各级的蒸汽参数及其换热系数,建立转子热应力有限元计算的边界条件。运用ANSYS软件分别对机组在冷态和温态启动过程中高压转子的温度场及应力场进行计算,比较了2种工况下高压转子的热应力谱。计算、分析结果可为1000MW超超临界汽轮机组的启动和变工况运行提供参考。

核电汽轮机高中压转子弯曲故障评估及处理系统

研究HN1089型百万千瓦级核电半转速饱和蒸汽汽轮机轴系的动不平衡响应特性,首次建立高中压转子现场弯曲故障的评估及处理系统。采用转子动力学专业分析软件ARMD,先计算支撑轴承的静、动特性的性能参数,其次采用应变能法对轴系的带空腔焊接转子进行模化,并计入减振弹簧基础的参振质量和刚度,建立基础-轴承-转子的动力学模型计算轴系的动态特性。现场实测轴系固有频率结果与计算结果基本一致,证明模型正确。计算高中压转子加配重时轴系的振动响应与自身一阶振型弯曲时的振动响应,发现加重响应敏感性远低于同容量的火电机组,仅当高中压转子重心处弯曲值不超过0.06mm时,可以采取不揭缸在线安装最大质量配重螺钉的方式处理弯曲故障,但此时在线偏心传感器已无法正确评估该类弯曲故障的影响。借助该型汽轮机高中压缸特有的中间轴封体连接管孔,通过电涡流传感器可以测量转子实际弯曲度,并建立评估现场不揭缸动平衡处理可行性的系统,为快速决策高中压转子现场弯曲故障的处理提供重要参考。

核电1000MW机组汽轮机高中压转子弯曲振动特性

以某核电1 000 MW机组HN1089型半速汽轮机为研究对象,采用高级旋转机械动力学软件ARMD,对8个支撑轴承分别进行建模计算,得到其静、动态特性参数;然后将轴系4根转子模化,并计入减震弹簧基础的影响,建立基础-可倾瓦轴承-转子的动力学模型;通过动力学计算分析获得轴系动力学特性,并通过现场实测轴系临界转速与计算值的对比验证了计算模型的准确性;基于此,计算了该高中压转子加配重时轴系的振动响应与一阶振型弯曲时的振动响应,并与同容量火电机组汽轮机转子的振动特性进行比较。结果表明:相比于同容量1 000 MW等级火电机组,核电机组汽轮机转子的加重响应敏感性仅为其1/6;核电高中压转子重心处弯曲值<0.06mm时,理论上从高中压缸的动平衡通道在转子轮毂专用加重螺孔处安装动平衡螺钉,即可满足机组运行要求,但当弯曲值超过>0.06mm后,需要揭缸检查并根据实际故障程度决定在高中压转子中部轮毂燕尾槽处加重处理或返厂维修,这将导致工期延长,给电厂带来较大经济损失。因此,建议核电机组的日常运行及启停机过程操作应更加严格规范,严防转轴发生弯曲事故。

长期服役后高中压转子30Cr1Mo1V钢的性能研究

通过室温拉伸、高温拉伸和冲击等试验研究了经过长期服役后的高中压转子30Cr1Mo1V钢不同位置的性能变化,并分析了转子强度和韧性变化的原因.结果表明:转子服役温度高的部位碳化物的形貌、分布和大小均发生变化,贝氏体和铁素体中的碳化物析出、聚集或长大,而原奥氏体晶界和贝氏体与铁素体边界处碳化物析出增多,碳化物颗粒变得粗大;不同位置的拉伸性能差别不大,服役温度最高位置的拉伸强度最低,冲击韧性下降;不同部位总冲击能量的降低主要表现为裂纹形成能的降低,而裂纹扩展能区别很小;高中压转子30Cr1Mo1V钢服役时高温位置的韧脆性转变温度(FATT50)比低温位置明显升高.

华能北京热电2号汽轮机组高压转子振动故障诊断及处理

2号机组在冷态开机过程中均存在高压转子1瓦轴振幅值过大故障,通过分析历史数据,诊断振动故障为中心孔进油以后诱发高压转子产生热弯曲所致。检查结果验证了诊断结论的正确性,清理并密封高压转子中心孔以后,冷态开机过程中高压转子振动正常,困扰电厂长达10年之久的振动故障得以成功消除。

超临界汽轮机高中压转子弯曲及异常振动的分析与处理

针对部分660 MW超临界汽轮机在试生产阶段发生的高中压转子永久性弯曲事故,通过研究各机组的异常振动特征及其发展趋势,分析了高中压转子残余内应力的形成机理及其分布规律,确定了转子弯曲的主要原因是:热处理不当导致部分轴段形成残余内应力,并进而引发强烈轴振.为此,对转子再次采取适当的去应力回火技术,并结合机械切削加工和高速动平衡技术,消除了弯曲与振动异常.此外,还提出了一些合理的建议.

动静干涉下涡轮叶栅内部涡系结构分析

采用三维黏性非定常数值模拟方法对某高压涡轮两级的内部流场进行了计算,并分析了该涡轮第一级内主要集中涡系结构——通道涡、壁角涡、泄漏涡的非定常发展规律。结果表明,静叶喉部位置后轴向与径向压力受到动叶前缘的干涉效应,使得静叶出口涡量大小呈明显的周期性变化;动叶内通道涡因为受到了来流附面层,以及上游静叶的集中涡系的影响,存在很强的非定常性。研究结果将有助于提高对涡轮内部动静叶非定常干涉的认识。

国产600MW汽轮机高中压转子弯曲的动平衡策略

基于转子弯曲振动的加重响应模型,对国产600 MW高中压转子弯曲振动的加重方法和响应特征进行分析,继而总结出该转子弯曲振动的现场动平衡补偿策略,为类似振动故障的处理提供参考。

泵水润滑轴承-转子系统的动力学特性研究

针对当前泵水润滑轴承-转子系统模态分析与稳定性等动力学特性研究相对薄弱等问题,以设计的某高压多级泵为例,通过合理简化,建立研究该泵轴承-转子系统动力学特性的三维实体模型与数学模型;利用ANSYS进行的考虑惯性效应、不同角速度的多载荷模态分析生成了刚性支承坎贝尔图,计算得到了考虑陀螺效应的前4阶固有频率、3 000 r/min载荷下的正进动涡动转速(即临界转速);分析得出了系统在工作转速与非工作转速下的轴系不平衡响应曲线;恒定转速下突加激励时转子系统的瞬态特性分析表明,虽然突加激励力后转子系统会出现较大振动,但随后振幅逐渐减小并趋于稳定,说明该水润滑轴承-转子系统是稳定的刚性系统。

摩合在汽流激振处理中的应用

文章描述了某超临界机组汽流激振发生的历史、检修状况,分析了机组出现汽流激振的原因是由于缸受外力导致热态下动静间隙不均匀造成的,大修中通过间隙调整,修后采用高负荷下摩合方式进行处理取得了理想的效果。文章归纳了摩合过程中汽流激振的振动特点,对后续机组运行监视、汽流激振处理具有一定的借鉴意义。

30Cr1Mo1V高中压转子局部偏析的分析与处理

对30Cr1Mo1V汽轮机高中压转子轴颈部位出现的偏析痕迹缺陷进行解剖,分析出现偏析的原因,对缺陷进行定性,并根据产品特性提出工艺改进措施,起到了良好效果。

高低压联合转子材料及热处理工艺研究

根据高低压联合转子使用特性和技术要求 ,设计了相应的 2 .5 % Cr Ni Mo V钢转子材料 ,并进行了相关的物理和工艺参数试验 ,对试验结果进行了对比和讨论 。

350MW超临界机组高中压转子振动问题研究与治理

分析了350MW超临界机组高中压转子振动问题的共性影响因素,按照与运行工况的相关度将高中压转子振动问题进行分类诊断,并给出相应治理措施;推算了高中压转子动平衡首次配重质量和滞后角取值范围。给出了油挡积碳碰摩和汽流激振故障治理方法,并介绍了临界转速区与工作转速区振动超标问题的动平衡处理案例,为类似故障的处理提供了参考。

东方亚临界参数汽轮机高中压转子自激振动研究

通过几起东方汽轮机厂生产的亚临界参数300 MW、600 MW汽轮机低频振动故障实例,分析了高中压转子振动特性及稳定性问题,提出了运行、检修和设计中防范低频振动应注意的问题和措施。

1000MW超超临界汽轮机高温部件的冷却设计

高温材料选择是高参数超超临界机组关键技术之一,合理设计高温部件冷却结构,可降低高温部件的使用温度、降低材料的使用等级、改善汽机内部的温度分布、提高机组运行的灵活性和可靠性。