Санкт-Петербургский институт машиностроения (ЛМЗ-ВТУЗ)
К.Н.БОРИШАНСКИЙ
АВТОКОЛЕБАНИЯ РАБОЧИХ ЛОПАТОК ПАРОВЫХ ТУРБИН
(измерения, анализ, меры борьбы).
Учебное пособие.
Санкт-Петербург 2004
Боришанский К.Н. Автоколебания рабочих лопаток паровых турбин (измерения, анализ, меры борьбы). Учеб. пособие. – Санкт-Петербургский институт машиностроения (ЛМЗ-ВТУЗ). 2004. –51с.: илл. – 21, табл. – 3.
Рост мощности турбин, как правило, сопровождается возрастанием гибкости и нагруженности рабочих лопаток последних ступеней, а это, в свою очередь, увеличивает опасность возникновения автоколебаний. Именно этот вид колебаний в будущем может в наибольшей степени определять надёжность работы лопаток последних ступеней, поскольку опасность резонансных колебаний таких лопаток резко снижается при проведении вибрационной отстройки.
Как границы возникновения автоколебаний, так и их интенсивность не могут быть найдены расчётным путём и для их определения необходимо выполнение исследований в натурных или модельных экспериментальных турбинах. Поскольку объём подобных исследований в стационарном турбостроении весьма ограничен, то с появлением автоколебаний лопаток иногда сталкиваются только при проведении пуско-наладочных работ на электростанциях. В этом случае необходимо обеспечить длительный контроль вибрационного состояния лопаток в эксплуатационных условиях с тем, чтобы определить зависимость интенсивности автоколебаний от режима работы турбины и проверить эффективность конструктивных мероприятий по борьбе с автоколебаниями. В работе описан модернизированный вариант дискретно-фазового метода, позволяющий осуществлять непрерывный длительный контроль вибрационного состояния лопаток, и показано, как использовать полученные данные для определения параметров колебательного процесса (амплитуды колебаний, их частоты, распределения прогибов по окружности колеса, наличия или отсутствия проскальзывания по контактным поверхностям бандажных полок и т.д.). Анализ экспериментальных данных и их сопоставление с результатами вибрационных и тепловых расчётов позволили определить вероятные причины возникновения автоколебаний лопаток последних ступеней мощных паровых турбин, выявить особенности силового взаимодействия потока с колеблющимися лопатками и сформулировать рекомендации по изменению конструкции рабочих и направляющих лопаток, способствующие предотвращению возникновения автоколебаний или уменьшению их интенсивности.
Представленные в работе результаты будут полезны как студентам энергомашиностроительных специальностей, так и инженерам, занимающимся проектированием, исследованием и эксплуатацией турбинного оборудования.
ВВЕДЕНИЕ.
Обеспечение надёжной работы лопаток до настоящего времени является одной из наиболее сложных задач, возникающих при создании и эксплуатации паровых турбин. Повреждения лопаток чаще всего носят усталостный характер и могут быть вызваны резонансными, срывными или автоколебаниями. Применительно к лопаткам последних ступеней низкого давления мощных турбин опасность резонансных колебаний может быть существенно уменьшена за счёт проведения вибрационной отстройки и поэтому наибольшее практическое значение приобретает борьба со срывными и автоколебаниями. Интенсивность срывных колебаний, возникающих на холостом ходу и при частичных нагрузках, возрастает по мере ухудшения вакуума и, как показывает длительный опыт эксплуатации, они могут стать опасными, как правило, только при нарушениях инструкции по эксплуатации.
Опасность возникновения автоколебаний возрастает по мере увеличения гибкости и нагруженности лопаток, поэтому рост мощности турбин или увеличение весового расхода через последнюю ступень при проектировании турбин для работы с ухудшенным вакуумом делают борьбу с автоколебаниями наиболее важной практической задачей. Надёжное определение границ возникновения автоколебаний расчётным путём не представляется возможным и поэтому требуется проведение исследований в модельных или натурных экспериментальных турбинах при изменении объёмного и весового расхода в диапазоне более широком, чем в условиях эксплуатации. К сожалению, объём подобных исследований в стационарном турбостроении весьма невелик, а в последние годы он ещё более сократился. В связи с этим с проблемами автоколебаний иногда неожиданно сталкиваются только в период пуско-наладочных работ на электростанциях, и требуется обеспечить длительный непрерывный контроль вибрационного состояния лопаток как для того, чтобы определить зависимость границ и интенсивности автоколебаний от условий работы турбины, так и для того, чтобы оценить эффективность конструктивных решений, направленных на подавление автоколебаний.
Длительный контроль вибрационного состояния лопаток в условиях эксплуатации практически не может быть осуществлён с помощью тензометрирования и поэтому наиболее перспективным для этих целей представляется использование так называемого дискретно-фазового метода (ДФМ), при котором о колебаниях судят по показаниям неподвижных датчиков, расположенных против торцов вращающихся лопаток [1].
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.