汽流激振对汽轮机组轴系稳定性影响的研究

摘要

汽轮发电机组的轴系稳定性直接关系到机组的安全运行和设备的可靠性。随着我国电力工业的结构调整，研制、生产和发展超临界乃至超超临界的汽轮机组是火力发电节约能源、改善环保、提高发电效率、降低发电成本的必然趋势。汽流激振作为汽轮发电机组轴系失稳的主要形式之一，也是发展大容量、高参数汽轮发电机组所面临的难题。进行汽流激振对汽轮发电机组轴系稳定性影响的研究，无论是对于超超临界汽轮机组的研制和生产，还是目前已投运的机组的实际运行、维护和检修都具有显著的理论意义和现实意义。 本文首先对汽流激振发生的机理进行了分析，归纳出汽轮机组中诱发汽流激振的流动因素与结构因素，寻找出可能存在的各种激振源。以Riccati传递矩阵法为框架，建立了考虑各种激振源的汽流激振对转子稳定性影响的物理模型，并应用VC编制了计算程序。通过对某试验台转子临界转速的计算，得到了与试验数据比较吻合的结果，有效地证明了计算模型和程序的可靠性。 针对一台125MW供热机组发生的跳机事故，通过分析现场收集的振动数据，初步得出了由于汽流激振诱发振动超限跳机的事故原因。随后，应用该模型计算分析该机组汽轮机转子的稳定性，得到了与振动数据分析一致的结论。最后，考虑到该机组的特点和可行性原则，提出了对汽轮机两端支承椭圆轴承的参数进行一定改动的建议。从增大轴承的相对侧隙、减小轴承工作面宽度和适当提高润滑油温度这三个方面，计算了改进前后汽轮机转子稳定性的变化情况。计算结果表明，通过改变椭圆轴承的参数可以有效的削弱汽流激振对转子稳定性的不利影响，提高了汽轮机转子的稳定性。 汽流激振现象在今后大型汽轮发电机组的设计与制造中将成为不可忽视的因素，本文中的计算模型和程序可以为汽流激振的进一步研究提供帮助。