火电机组引风机变频改造后轴系断裂的原因分析与处理方法

某火电厂大型引风机进行变频改造后发生了轴系断裂,对该风机-电机轴系建模,计算弯振、扭振强度,分析断轴原因.计算结果表明,风机组变频运行在某些转速时,进入轴系扭振的共振区,发生共振时应力超过了电机轴材料的疲劳极限,导致轴系在短时间内发生断裂.通过进一步计算发现,风机及电机轴系的一阶固有频率与激振力频率避开10％以上时最大...     

汽轮机部分进汽试验台振动数值分析

针对汽轮机部分进汽试验台建立三维计算模型,通过有限元方法对不同工况下汽轮机组的振动情况进行数值分析,并通过在基频下实验与模拟结果的比较,验证了数值计算的正确性,同时给出了在倍频上没有出现振动的原因。计算结果表明:不同工况下,转速、进口总压对激振力引起的基频振动都有较强的影响;随着进口总压的上升,机组在基频上的振动将加强,同时也要关注高频激振力引起的高频振动。计算的结果为机组的安全运行提供了有价值的数据。     

部分进汽下调节级叶顶偏心激振特性研究

建立了某350 MW汽轮机调节级全三维计算流体力学模型,研究部分进汽时不同阀序及阀门开度下转子偏心和叶顶围带对流体激振特性的综合影响规律。结果表明:随着各阀后压力升高,累计质量流量增大,激振力先增大后减小;激振力主要来自叶片内弧,但对于偏心状态下的自由叶片,累计质量流量较小时激振力主要来自叶片顶部;垂直与水平方向上的激振力近似相等;非对角进汽时比对角进汽时的激振力大,其中有、无围带叶片模型分别在开启Ⅰ阀、Ⅱ阀和Ⅲ阀时及非均匀开启四阀时的激振力达到最大值,约占高压转子重力的24%～35%;转子偏心及叶顶围带结构均会导致激振力增大,但也受到进汽阀序、转子偏心方向及两者相对位置的影响;相同工况下,转子偏心时最大激振力约为无偏心时的133.94%,有围带叶片的最大激振力约为自由叶片的150%。     

风电机组塔架的振动特性分析

为了研究塔架的振动特性,采用结构动力学的方法,从理论分析和仿真计算两方面,对塔架的振动特性进行了分析和仿真计算,得到了激振力频率和塔架位移、加速度的响应特性。研究表明:在外部激振载荷作用下,塔架的振动频率中同时包含激振力频率和塔架的固有频率,仿真计算的结果与理论分析的结论一致。通过对比实测数据,风机正常运行时,塔架加速度的频谱主要集中在塔架的三倍旋转频率附近。     

600 MW汽轮机叶轮偏心汽流激振力分析与模拟

以某发电厂超临界600 MW汽轮机转子为研究对象,根据蒸汽做功原理对动叶流道处的动偏心激振力进行了分析.在围带汽封处采用CFD软件模拟涡动转子泄漏蒸汽的三维黏性流场,确定了汽流激振力.计算结果表明:在不对称进汽工况下,转子将受到较大的静态汽流力;当采用对称进汽时,汽流激振力很小,有利于提高转子的稳定性;与额定工况比较,在阀门全开(VWO)工况下,径向激振力的增幅很大,而切向激振力和泄漏量的增幅却很小,表明大型汽轮机采取对称进汽方式可以提高转子运行的稳定性.     

带冠叶片碰撞减振机理研究

通过对带冠叶片边界非线性条件的研究,建立了全新的带有碰撞阻尼的叶片三维实体单元有限元模型.对计算分析与试验结果进行了对比,验证了叶片的计算模型的计算精度,进而对两只平板叶片在不同间隙、激振力幅值和频率条件下的特性进行分析,结果表明:随着叶冠间隙、激振力幅值和激振力频率的增加,叶片出现明显的频谱分量;具有碰撞条件的叶片可以抑制外力做功,叶片动应力可以通过叶冠参数的调整进行控制.     

多缸柴油机机体结构有限元模态分析

本文应用有限元法,建立较为精细的柴油机机体有限元实体模型。应用ADAMS机械系统动力学分析软件计算激振力,并且在空间和时间上进行了离散等效施加。对激振力激励下的机体强迫振动响应进行了动态分析,考察机体在激振力的作用下的振动情况、振动评级,并联系穴蚀对气缸套外表面振动加速度进行评价。结果表明,本文采用的计算方案合理的反映了机体振动,具有工程应用价值。     

多缸柴油机机体结构有限元模态分析

本文应用有限元法,建立较为精细的柴油机机体有限元实体模型。应用ADAMS机械系统动力学分析软件计算激振力,并且在空间和时间上进行了离散等效施加。对激振力激励下的机体强迫振动响应进行了动态分析,考察机体在激振力的作用下的振动情况、振动评级,并联系穴蚀对气缸套外表面振动加速度进行评价。结果表明,本文采用的计算方案合理的反映了机体振动,具有工程应用价值。     

汽轮机叶片激振力模型和计算方法

详细研究了在稳定运行工况时影响汽轮机叶片激振力的主要因素。在建立抽排汽口、有偏差的静叶流道、静叶尾迹、冲角等各主要影响因素模型的基础上建立了通过傅立叶谐波分析定量确定各阶谐波激振力的一整套力学模型和数值计算方法。计算结果从一般规律上给出了各阶谐波激振力量值与其主要影响因素之间的关系，在确定叶片激振力和动应力计算中直接应用，不仅具有理论意义，且有工程实用价值。     

节能新工艺—振动时效技术

振动时效工艺被国家科委列为“八五”火炬计划，是国家重点新技术产品推广项目，振动时效工艺简称VSR法，它是把工件在其固有频率下振动处理，以达到降低或均化工件内的残余应力，提高使用强度，减少变形，防止或减少由于热时效焊接产生的微观裂纹等作用的一种工艺方法。VSR法的实质是通过调整激振器激振力和激振频率，迫使工件在周期性外力作用下产生共振，造成残余应力局部松驰并重新分布。激振器通常是固定安装在由弹性支承的工件适当位置，操作控制箱按一定的激振频率，激振力和振动时间，工件在共振区进行振动，产生小量塑性变形并…     

气流激振力作用下碰磨转子的分叉现象

采用超超临界压力是提高汽轮机热效率的重要途径。随着蒸汽参数的提高,作用在转子上的激振力将显著增大,使得机组发生气流激振的可能性远远大于亚临界机组,因此有必要对气流激振作用下转子的非线性动力学特性加以研究。本文采用双控体模型来计算气封腔内的蒸汽对转子的激振力,分析了气流激振力作用下的碰磨转子的分叉特性。着重讨论了输入气压、密封间隙及转子转速等决定气流激振力大小的因素对碰磨转子分叉特性的影响。研究结果表明,气流激振力将明显抑制碰磨转子的拟周期运动。这种抑制作用随着输入气压的升高、密封间隙的减小而增强。     

新型阻尼结构叶片振动特性试验研究

干摩擦阻尼结构被广泛应用于透平叶片中来降低其振动应力。文章设计并搭建了干摩擦阻尼块结构叶片振动特性测试试验台,通过测量一新型阻尼结构叶片的振动响应值,获得了不同激振力及模拟离心力转速下叶片频率响应曲线及模态阻尼比。试验结果表明：当激振力较小时（4N、5N和6N）,叶片的共振频率随模拟离心力转速的上升而不断增加,而模态阻尼比则先增加再减小,在40％模拟离心力转速工况下模态阻尼比最大,叶片减振效果最好;当激振力较大时（12N、18N和24N）,叶片振动更加剧烈,使得阻尼块接触刚度降低,叶片的共振频率接近自由叶片固有频率,而模态阻尼比随着模拟离心力转速的上升不断降低。     

调节级非定常流动与汽流激振力数值研究

采用ANSYS-CFX商用软件数值研究了亚临界600MW汽轮机调节级在不同工况下的三维非定常流动特性与汽流激振力的变化规律。结果表明:随着调节阀门的开启,调节级后的压力升高,焓降和功率逐渐减小,级效率升高,余速损失减小;部分进汽调节级会对动叶产生明显的激振力;在进汽弧段,动叶激振力变化均匀,而从进汽弧段旋转到非进汽弧段以及在喷嘴端面附近时,汽流激振力会发生很大突变。两阀全开时动叶受切向力最大,随着阀门的开启,叶片受切向力逐渐减小。动叶片受到的低频激振力频率集中区域均小于1 000Hz,远小于高频激振力频率。     

硅油减振器阻尼测试试验台的误差与测试结果分析

分析了开发的硅油减振器阻尼测试试验台的误差,对测试结果进行了分析.分析了偏心块安装角度误差对扭转激振系统激振力矩的误差和产生的附加径向力,以及两种硅油减振器阻尼计算方法的误差.结果表明:由试验台第二阶固有频率计算阻尼的方法具有更好的稳定性.当待测试的硅油减振器的壳体和惯量环的转动惯量确定以后,给出了试验台第二阶固有频率范围的计算方法.当硅油减振器以一定的速度旋转时,根据确定的试验台第二阶固有频率范围,给出了激振箱中太阳轮转速范围,使试验台的激振频率与试验台第二阶固有频率相等,由此使试验台系统共振,进而确定硅油减振器的阻尼.最后给出一个硅油减振器阻尼的测试结果,结果表明:硅油减振器的阻尼随着测试转速的上升呈现增大趋势,到达一定转速后阻尼变化较小.     

压气机动叶CLOCKING效应对叶片可靠性影响的数值研究

采用基于谐函数(harmonic)的非定常计算方法,数值模拟了某型燃气轮机中间三级轴流压气机流场,研究第二级动叶CLOCKING效应对中间级静叶片气动负荷的影响。通过对各列叶片非定常气动力和气动力矩进行时域分析,指出不同CLOCKING位置对应的气流激振力对叶片的气动负荷造成了明显的影响。进行了中间级动叶和静叶的振动可靠性分析。计算结果表明,该压气机的3组静叶片避开共振区的程度各不相同。R2转子叶片处于不同的CLOCKING位置会引起下游S2静叶片气流激振力发生显著变化,导致S2叶片产生比较强烈的共振。     

风电叶片疲劳加载试验电磁激振特性研究

提出一种基于电磁力驱动的风电叶片疲劳加载新方法。为进一步得到电磁机构参数对激振力特性的影响规律,首先,以螺线管式电磁铁为加载装置,采用解析法构建电磁疲劳加载系统数学模型;其次,设计多阶段电磁激振力并通过能量守恒定律得到电磁力与叶片振幅和频率的关系;最后,利用ANSYS Maxwell软件建立磁场仿真模型,验证电磁激振力设计的合理性,并分析电磁铁结构参数对加载力及速度的影响,得出在给定的叶片规格下满足测试要求的电磁机构的线圈匝数、形状参数、铁心长度、铁心外径的优选范围,可为后续电磁式疲劳加载试验台的开发奠定理论基础。     

基于喉部出口流场的电站凝汽器管束汽流激振评估的数值研究

管束汽流激振现象的避免可以提高电站机组凝汽器的安全保障。采用数值模拟方法,对凝汽器喉部的蒸汽流动进行模拟,在基于喉部出口流场分布的基础上,选用判别汽流激振的工程经验公式——Peake C.C.公式完成了对管束汽流激振的评估研究。研究结果表明,不同工况下喉部出口的流场分布有所不同,在喉部出口二维截面上评估出的可能发生汽流激振的位置也不同,但部分区域在不同工况下均存在较大的汽流激振可能性,建议在该区域采取防范措施。     

梳齿密封直接刚度系数实验识别

设计并搭建梳齿密封直接刚度系数识别实验装置,研究了不同转速下激振频率和进口压力对密封直接刚度系数的影响,并与DyRoBeS中的Bulk Flow模型理论计算结果进行对比。结果表明：在任意工况下,所测的梳齿密封直接刚度系数均为负值,易出现转子不稳定现象;直接刚度系数随着转速、进口压力和激振频率增大而减小,转速对直接刚度系数的影响较小,且直接刚度系数与高频激振频率相关性较强;DyRoBeS理论计算与实验结果吻合较好。     

气隙激振力对转子临界转速的影响

从诱发汽流激振的原因出发,指出气隙激振力是汽轮机组发生汽流激振的主要原因,并以Riccati传递矩阵法为框架,建立能够处理包括气隙激振力在内的各种激振源对转子临界转速影响的计算模型。利用该模型就气隙激振力对转子临界转速的影响进行了计算分析,通过与试验台实测的结果对比分析,验证了计算模型的可靠性,得出了临界转速的下降量随着充气压力的提高而增大的结论。该计算模型今后还可应用于转子稳定性及汽流激振的分析研究。图5表2参3     

大型汽轮机中汽流激振对轴系稳定性的影响

文章阐述了汽流激振力的分类及各种激振力的计算，对考虑汽流激振后轴系稳定性的计算方法进行了论述，并结合一工程实例计算了汽流激振对轴系稳定性的影响，最后提出了相应预防和解决措施。