1 100 MW级汽轮发电机轴系动力特性计算分析

2013-12-10 07:07陈锦辉邵亚声
上海大中型电机 2013年1期
关键词:轴段励磁机惯性矩

陈锦辉,邵亚声

(上海电气电站设备有限公司发电机厂,上海 200240)

0 引言

汽轮发电机组轴系中发电机转子最长,临界转速最低,因此优良的发电机-励磁机转子组成轴系的振动特性是机组安全稳定运行的重要因素[1]。笔者以1 100 MW级汽轮发电机为计算模型,通过设计计算和分析研究,使得发电机-励磁机轴系有良好的振动特性[2]。计算模型见图1。

图1 计算模型图

1 模型化及计算规则

对于各轴段,需计算以下参数:

L——轴段长度;

W——轴段重量;

I——轴段惯性矩;

Di——轴段内径;

Do——轴段外径;

ρ——轴密度。

1.1 规格化轴段的计算

对于规格化轴段,如图2所示:

图2 规格化轴段计算图

1.2 非规格化轴段的计算

对非规格化轴段,根据其结构特点,采取不同模型化方法。如风扇段、绕组段,需考虑附加重量;本体段,需考虑垂直方向和水平方向的惯性矩I。

2 临界转速计算

通过计算得到小轴系临界转速,见表1。

表1 小轴系临界转速计算结果

根据GB/T 7064—2008透平型同步电机技术要求的规定:发电机转子临界转速设计值应避开额定转速的90%~110%。本型发电机额定转速为1 500 r/min,因此其临界转速应低于1 350 r/min或高于1 650 r/min。

经试验实测发电机一阶临界转速为800 r/min,这与计算值基本吻合。

各阶模态图见图3~图6。

3 高周疲劳应力计算

计算发电机转子本体两端面的高周疲劳应力,一侧端面处应力为σ1=17.8 MPa,另一端面处应力为σ2=11.0 MPa,高周疲劳许用应力[σ]=29 MPa,σ1<[σ],σ2<[σ],因此是安全的。

4 不平衡响应计算

通过计算,得到各转速下各处轴颈处的不平衡响应量,见表2。

表2 各转速下各处轴颈处的不平衡响应量计算结果 μm

由表2可知:额定转速及各阶临界转速下的轴颈不平衡响应值均满足规范中“额定转速下小于50 μm,各阶临界转速下小于225 μm”的要求,见图7~图9。

图9 一阶临界转速时3号轴颈处的不平衡响应图

5 结语

通过计算,小轴系临界转速、高周疲劳应力、不平衡响应均符合设计要求,这为机组的安全运行提供了可靠的依据。

[1]汪耕,李希明.大型汽轮发电机设计、制造与运行[M].上海:上海科学技术出版社,2000.

[2]吴淇泰.振动分析[M].杭州:浙江大学出版社,1989.

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