輔助支承汽輪機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性分析

雒興剛， 初世明， 劉洋

（哈爾濱汽輪機廠有限責任公司，哈爾濱150046）

0 引言

目前大型汽輪機組的轉(zhuǎn)子，尤其是低壓轉(zhuǎn)子重量大、跨距長、葉片級數(shù)多、旋轉(zhuǎn)半徑大，有些低壓轉(zhuǎn)子自帶聯(lián)軸器后使外伸懸臂加大，這種特殊結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子給動平衡帶來很大的困難［1］。增加輔助第三支承是目前國內(nèi)外興起的一種新的平衡方法，所以研究兩支承狀態(tài)下汽輪機轉(zhuǎn)子的動態(tài)特性和增加輔助第三支承后汽輪機轉(zhuǎn)子的動態(tài)特性，以及增加輔助第三支承后轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性變化情況［2］，具有非常大的意義。

1 兩支承方式汽輪機轉(zhuǎn)子力學模型的建立

本文以國產(chǎn)600 MW低壓轉(zhuǎn)子作為研究對象，應(yīng)用45°法將轉(zhuǎn)子分為多軸段積木塊進行?；?，通過轉(zhuǎn)子動力學分析軟件研究轉(zhuǎn)子軸承的力學特性，進而對比分析裝配兩軸承狀態(tài)下和增加輔助第三支承后汽輪機轉(zhuǎn)子的力學特性。

首先建立兩軸承轉(zhuǎn)子力學模型，600 MW汽輪機組低壓轉(zhuǎn)子兩軸承系統(tǒng)為兩個可傾瓦軸承，裝配兩軸承情況下，建模見圖1所示。

圖1 裝配兩軸承低壓轉(zhuǎn)子力學模型

近幾年，關(guān)于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究熱點主要集中在轉(zhuǎn)子-軸承-基礎(chǔ)耦合計算上，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展以及新的計算方法提出，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)所考慮的因素日趨詳盡，其中可傾瓦軸承最為穩(wěn)定也已得到證實，本文采用可傾瓦軸承支承方式，對兩軸承方式和增加輔助支承后的兩種情況的臨界轉(zhuǎn)速、增長因子、對數(shù)衰減率、Q因子等方面進行比較，結(jié)果如表1所示。

表1 裝配兩軸承情況轉(zhuǎn)子各項參數(shù)

從表1中數(shù)據(jù)可以看出，裝配兩軸承狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子過臨界轉(zhuǎn)速時其增長因子比較大，Q因子也比較大，說明此狀態(tài)下轉(zhuǎn)子的不平衡響應(yīng)非常靈敏，幅值對轉(zhuǎn)速的敏感性較強。

2 增加輔助支承后汽輪機轉(zhuǎn)子的力學模型建立

根據(jù)相同汽輪機轉(zhuǎn)子的各軸段數(shù)據(jù)，用轉(zhuǎn)子動力學分析軟件建立力學模型如圖2所示。

圖2 增加輔助支承后低壓轉(zhuǎn)子力學模型

從圖2中可以得出，轉(zhuǎn)子原兩支承位置不變，增加輔助支承后轉(zhuǎn)子懸臂端縮短，其回轉(zhuǎn)半徑變小，載荷分配也更加合理。

增加輔助支承后轉(zhuǎn)子各項參數(shù)見表2，通過對比就可以看出，增加輔助支承后各項參數(shù)還是有很大變化的。

表2 增加輔助支承后轉(zhuǎn)子各項力學參數(shù)

通過對比可知，增加輔助支承后轉(zhuǎn)子的增長因子減小，對數(shù)衰減增大，說明在轉(zhuǎn)子末端增加一個軸承會使轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性更好，從而起到抑制軸承失穩(wěn)的效果。而Q因子也會減小，說明幅頻曲線會變得相對平坦，幅值對轉(zhuǎn)速的敏感性減弱，峰值較小，而兩軸承情況下幅頻曲線較陡峭，峰值較大，幅值對轉(zhuǎn)速的敏感性加強，因此增加輔助支承后會有效控制轉(zhuǎn)子振幅。

3 結(jié)論

增加輔助支承后會使轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性更好，從而起到抑制軸承失穩(wěn)的效果。而Q因子也會減小，說明幅頻曲線會變得相對平坦，幅值對轉(zhuǎn)速的敏感性減弱，峰值較小，而兩軸承情況下幅頻曲線較陡峭，峰值較大，幅值對轉(zhuǎn)速的敏感性加強，幅值對轉(zhuǎn)速的敏感性加強，因此增加輔助支承后會有效控制轉(zhuǎn)子振幅。

［1］ 田永偉.汽輪發(fā)電機組懸臂轉(zhuǎn)子振動特征分析［J］.電站系統(tǒng)工程，2013（4）：19-20.

［2］ 田昊洋，楊建剛.帶有外伸懸臂端的汽輪發(fā)電機組動平衡方法研究［J］.汽輪機技術(shù)，2011（2）：151-153.