165kW鼓风机改型电磁轴承后转子动力学分析与试验

10MW高温气冷堆是利用氦气循环载出核热能推动发电机组发电的新型反应堆,堆内主氦风机是高温气冷堆一回路系统的关键设备之一。主氦风机原有的支承形式为油润滑机械支承方案,为了保证轴承的长期安全运行,油润滑的机械滚珠轴承系统非常复杂,长时间运行会对氦气纯度形成威胁。电磁悬浮轴承有无需润滑、无摩擦、高转速等优点,可以用来替代机械支承以解决主氦风机支承的关键问题。但是与机械滚珠轴承相比,电磁悬浮轴承的体积较大,承载力小,在保证风机接口不变的前提下,其能否满足主氦风机的运转要求,尚需要进行验证。文章通过采用ABAQUS和SAMCEF软件建模,充分利用了转子模态频率随轴承刚度的变化规律,研究了165k W鼓风机转子在机械滚珠轴承和电磁轴承支承环境下的运转模态,最终通过电磁轴承运行实验,验证了数值计算的准确性,并证明了在驱动电机、叶轮、冷却风扇等其它结构暂不更换的前提下,使用电磁轴承替代机械滚珠轴承可以满足主氦风机的运转要求。     

带缓冲垫圈的辅助轴承结构特性研究及应用仿真分析

辅助轴承主要用于承载高速跌落的转子,并在承受巨大冲击载荷时不会失效。为降低跌落时对辅助轴承的碰撞力,保护电磁轴承及转子系统,提出一种基于轴向缓冲垫圈的辅助轴承结构。结合清华大学核研院的10 MW高温气冷堆电磁轴承氦风机实验台架,基于有限元方法,对转子跌落时辅助轴承外圈添加和未加轴向缓冲垫圈时辅助轴承的结构特性以及受力情况进行仿真分析,得到碰撞力最大时刻结构的应力分布,从理论上验证了辅助轴承在跌落时的可靠性。结果表明：缓冲垫圈的加入可有效减小转子跌落对辅助轴承的碰撞力,对辅助轴承起到了一定的保护作用,为进行转子跌落实验及该结构的实际应用提供了重要参考。     

带缓冲垫圈的辅助轴承结构特性研究及仿真分析

辅助轴承主要用于承载高速跌落的转子,并在承受巨大冲击载荷时不会失效。为降低跌落时对辅助轴承的碰撞力,保护电磁轴承及转子系统,提出一种基于轴向缓冲垫圈的辅助轴承结构。结合清华大学核研院的10 MW高温气冷堆电磁轴承氦风机实验台架,基于有限元方法,对转子跌落时辅助轴承外圈添加和未加轴向缓冲垫圈时辅助轴承的结构特性以及受力情况进行仿真分析,得到碰撞力最大时刻结构的应力分布,从理论上验证了辅助轴承在跌落时的可靠性。结果表明:缓冲垫圈的加入可有效减小转子跌落对辅助轴承的碰撞力,对辅助轴承起到了一定的保护作用,为进行转子跌落实验及该结构的实际应用提供了重要参考。     

高温气冷堆主氦风机主轴的迷宫密封泄漏特性

高温气冷堆作为先进的第四代核电堆型技术,主氦风机是其中非常关键设备。以高温气冷堆主氦风机主轴的迷宫密封为研究对象,通过CFD数值技术分析迷宫密封在不同出入口压差、轴转速、空腔宽度和齿宽下的泄漏特性,同时建立密封试验平台,通过试验研究轴的转速、出入口压差对泄漏特性的影响。结果表明,随着出入口压差的增大,泄漏量增加明显,近似成正比关系;随着转速的增加,泄漏量有所降低,但变化幅度很小,在转速达到5 000r/min时,泄漏量最小;随着空腔宽度的增加,泄漏量减小;随着齿宽的增大,泄漏量减小。     

T/CEEIA 285—2017《核电站主氦风机用高压立式变频调速三相异步电动 机技术条件》 解读

核电站主氦风机用驱动电机安装在核电站高温气冷堆一回路压力腔内,为高温气冷堆一回路关键设备——主氦风机提供驱动力。本文介绍了《核电站主氦风机用高压立式变频调速三相异步电动机技术条件》标准的制定背景、制定意义和主要内容。     

产经要闻

我国石化装备国产化发展步伐提速；国内石油炼化技术取得重大突破；天津百万吨乙烯配套施工全面展开；神华集团国华浙能发电二期多项技术国际首创；国内最大PTA设备制造合同落户二重；清华高温气冷堆电磁轴承氦风机试验取得阶段性进展。     

基于流热固耦合的止推轴承仿真与实验研究

在考虑止推轴承、止推盘和油膜之间流固热多物理场耦合的情况下,建立了止推轴承的模型。考虑瓦块和止推盘受力、受热形变的影响,模拟出了转速在2 000r/min、4 000r/min、6 000r/min和8 000r/min时不同轴向载荷下的平均油膜厚度曲线。通过比较模拟曲线与实际测量曲线[1],得出在低转速下,模拟出的平均油膜厚度与实验所得相当吻合,并得到了油膜的压力分布图、厚度分布图和瓦块的温度云图,为推力轴承的设计以及旋转机械轴位移故障的准确诊断提供理论依据。     

基于李雅普诺夫函数的电磁轴承电压控制

为解决电磁轴承柔性转子跨越临界转速时的振动较大的问题,通过考虑系统整体能量,利用李雅普诺夫能量函数设计基于电压的控制方法。首先利用有限元建立柔性转子模型,并考虑电磁力的非线性,对比PID控制和基于李雅普诺夫方法的电压控制下电磁轴承转子的响应。分析表明,在临界转速附近,PID控制下的电磁轴承转子振动较大,而电压控制可以有效降低转子振幅,通过调整电压控制的参数,可以得到比较良好的动态与稳态性能;控制参数的改变,会使转子振动的超调量和响应时间发生明显的变化,反映系统的不同状态变量对控制效果的影响。     

水轮发电机转子轴向位移与轴向电磁力

水轮发电机稳态运行时，定、转子磁场中心的轴向错位使定、转子间产生轴向磁拉力，影响推力轴承的稳定运行。文中用保角变换分析三峡水轮发电机转子的伸出端磁场，得到伸出端磁场的解析表达式，并由此导出转子端部的轴向电磁力的解析表达式，并应用多尺度法，得到转子系统轴向非线性振动的一次近似解。最后，使用某发电机组的电磁参数，计算该转子系统轴向位移和轴向电磁力的关系。     

电动机轴承转子多频激励系统主共振分析

以三相异步电机轴承转子系统为研究对象,考虑转子在偏心力、轴承反力和不平衡电磁力影响。应用牛顿定律建立了电机轴承转子系统非线性振动方程。应用平均法,解析系统主共振的一次近似解和对应的定常解,并进行数值计算。分析转子偏心距、转子刚度和电磁参数等对主共振幅频响应曲线的影响。     

离心式压缩机转子过盈配合的弹塑性接触分析

为了更合理地确定离心压缩机叶轮与轴之间的配合关系,综合研究了叶轮外径及转子转速对接触应力的影响,并提出相应的装配过盈量计算模型。叶轮外径沿轴向方向呈一定的规律变化,轴向方向上不同位置叶轮的刚度随之变化,进而影响接触应力和位移;叶轮因转速产生径向位移,进而对接触应力形成减小效应,接触应力的减少程度与转速及轴向不同位置的叶轮结构有关;综合考虑叶轮轴径和转速的影响,结合压缩机转子接触应力和轴向力矩约束条件,提出了最优过盈量计算模型。基于Abaqus的分析结果验证了理论模型的合理性。     

上海电气全力助推上鼓技改项目

上鼓公司为了构建"科技高端的上鼓、优质规范的上鼓、整洁和谐的上鼓",积极实施《高温气冷堆主氦风机和燃料球压缩机重点装备技术改造》项目,共计8600万元,已列入上海电气(集团)总公司预算。上鼓公司研制的高温堆主氦风机和燃料球压缩     

平箔动压止推气体轴承的试验研究

本文提出了一种新型结构的箔片止推动压气体轴承，搭建了多功能止推轴承试验台，并主要针对其承载力性能进行了初步的试验研究，试验轴承的外径为φ38mm，内径为φ16mm，在11000r/min的转速下获得的最大轴向承载力为44.1N。     

电磁轴承磨床电主轴控制器的研究

为了解决电磁轴承本身的复杂非线性引起电磁轴承磨床系统中同时实现高刚度和高转速的矛盾,以电磁力为控制输入量,将电磁力计算公式、电磁铁及功率放大器集成为电磁力构件,通过电磁力构件反算电磁铁的励磁电流来确定控制器输出信号。该方法可以将电磁力计算与控制器设计分开考虑,在考虑温度、转速、漏磁及涡流对电磁力的影响以及电磁力与励磁电流、气隙非线性关系基础上,通过电磁力构件建立励磁电流与控制信号的关系,控制器设计则不必再考虑电磁力非线性问题的影响。试验表明,采用电磁力构件的方法设计的H￥控制器能够实现高刚度与高转速两项指标,并能够克服电磁力摄动对系统性能的影响。     

上鼓公司设计制造的高温气冷堆核电站“心脏装备”——主氦风机样机完成热态工程验证

<正>国家科技重大专项高温气冷堆核电站的心脏装备——主氦风机工程样机日前在上海鼓风机厂有限公司完成100h热态满功率连续运行的考验,获得了成功,标志着我国在先进核能核心装备技术上自主创新的重大突破。2014年8月4日,国家能源局组织行业内专家对成果进行了鉴定。鉴定认为,主氦风机运行功率4 500kW,温度250℃,能够满足山东荣成20万kW级高温气冷堆核电站示范工程的技术要求。高温堆核电技术是世界上正在发展的第四代技     

电磁轴承-空心轴-离心叶轮转子特性分析及应用

面向高速无油节能环保型流体机械技术的实际需求,重点对某一电磁轴承-空心轴-离心叶轮转子系统的支撑刚度、临界转速和叶轮强度进行了有限元分析。研究表明：该电磁轴承的支撑刚度为813000~7317000 N/m;在设计转速下,转轴为刚性轴,可采用刚性轴的电磁轴承控制方案,离心叶轮强度满足材料要求。     

轴向电磁轴承定子线槽形状对电磁力影响的研究

利用有限元方法分析轴向电磁轴承的磁场分布情况,通过变换轴承定子结构参数,计算出线槽形状变化而产生的不同电磁力,分析电磁力的变化规律,并得出相关结论,对轴承的结构设计提供参考.     

车用涡轮增压器转子轴向力数值计算与分析

讨论了车用涡轮增压器转子轴向力传统理论计算方法和数值模拟计算方法,并针对小型车用汽油机涡轮增压器JP50Q建立了压气机和涡轮系统模型以及叶轮轮背间隙模型。进行了压气机端、涡轮端和叶轮轮背间隙的轴向力数值模拟计算,得到了增压器转子轴向力计算结果。通过分析不同设计工况下的计算结果,得到增压器转子轴向力随转速变化的一般规律。利用数值模拟计算结果,进行了JP50Q涡轮增压器止推轴承设计校核,为增压器止推轴承的设计和可靠性验证提供了理论计算依据。     

电磁轴承磁场分析和优化设计

电磁轴承通过控制电磁力实现转子的无接触悬浮.为了更好的控制电磁力,须对电磁铁磁场分布进行研究.对八磁极电磁铁磁场进行了磁路分析和有限元方法的计算,并计算了电磁轴承的承载力,以最大承载力为目标,对气隙和磁极柱宽度进行了优化,对优化结果进行了分析,分析结果对电磁轴承设计有一定的指导作用.     

基于FLUENT的涡轮增压器推力轴承特性分析

轴向推力轴承,又称为止推轴承,被广泛应用于涡轮增压器中,增压器转子系统中产生的轴向力都是由轴向推力轴承承受。本文对涡轮增压器滑动轴承模型进行基于FLUENT的全三维数值仿真分析,得到轴向推力轴承三维油膜压力、流场、温度分布。通过分析,得到了稳态下轴向推力轴承油膜压力场、温度场、流场在不同转速下的分布特点:随着转速的上升,推力轴承内部流场的峰值压力随之上升,推力轴承承载能力与滑油流量也随之上升,并且峰值压力、轴向推力以及滑油流量和转速的关系是呈等比例上升;同时对比分析了转子转速、楔形深度、最小油膜厚度等一些关键参数对轴向推力轴承性能的影响。