核電半速機(jī)組模擬軸系與彈簧隔振基礎(chǔ)聯(lián)合振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)

李汪繁， 王秀瑾， 孫 慶， 蔣 俊， 危 奇， 趙 峰

(上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，上海 200240)

核電半速機(jī)組模擬軸系與彈簧隔振基礎(chǔ)聯(lián)合振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)

李汪繁， 王秀瑾， 孫 慶， 蔣 俊， 危 奇， 趙 峰

(上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，上海 200240)

提出了一種軸系與彈簧隔振基礎(chǔ)聯(lián)合振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)思路，以某百萬(wàn)千瓦級(jí)核電半速機(jī)組為原型，根據(jù)幾何尺寸比擬及動(dòng)力特性相似原則，成功搭建了原型機(jī)組尺寸1/10的試驗(yàn)臺(tái)，為考察試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)合理性進(jìn)行了初步調(diào)試.結(jié)果表明：試驗(yàn)臺(tái)軸系轉(zhuǎn)速可達(dá)10 000 r/min以上，運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中軸振、瓦振、潤(rùn)滑油溫度和壓力等參數(shù)均正常可控，其變化趨勢(shì)符合設(shè)計(jì)預(yù)期，且系統(tǒng)各部件在調(diào)試檢查中均未出現(xiàn)異常，基本滿足設(shè)計(jì)安全性要求；瓦振峰值轉(zhuǎn)速與軸振峰值轉(zhuǎn)速存在一定差異，且部分瓦振峰值轉(zhuǎn)速與彈簧隔振基礎(chǔ)頂板模態(tài)測(cè)試頻率一致，說(shuō)明彈簧隔振基礎(chǔ)對(duì)軸系振動(dòng)特性的影響不容忽視；初步調(diào)試結(jié)果為保障試驗(yàn)臺(tái)后續(xù)試驗(yàn)研究的安全可靠運(yùn)行奠定了基礎(chǔ).

核電半速機(jī)組； 軸系； 彈簧隔振基礎(chǔ)； 動(dòng)力特性

隨著核電設(shè)計(jì)和生產(chǎn)自主化的逐步深入以及出口國(guó)際市場(chǎng)的迫切需求，國(guó)內(nèi)三大電氣集團(tuán)通過(guò)多年的技術(shù)引進(jìn)、消化和吸收，已基本具備獨(dú)立自主設(shè)計(jì)和制造百萬(wàn)千瓦級(jí)大型核電汽輪發(fā)電機(jī)組的能力[1].作為核電常規(guī)島的關(guān)鍵設(shè)備，轉(zhuǎn)子及其支撐系統(tǒng)對(duì)整個(gè)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用.

隨著核電汽輪發(fā)電機(jī)組向單機(jī)大容量、大型化趨勢(shì)發(fā)展，轉(zhuǎn)子制造方在進(jìn)行軸系動(dòng)力特性設(shè)計(jì)時(shí)，將軸承座及基礎(chǔ)的綜合動(dòng)剛度參數(shù)作為設(shè)計(jì)邊界條件，以計(jì)入其彈性效應(yīng)和動(dòng)力耦合效應(yīng).而基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)工作通常由電力設(shè)計(jì)院承擔(dān)，需要考慮設(shè)備安裝后的剛性加強(qiáng)等效應(yīng).由于軸系與基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)分屬不同行業(yè)[2]，軸系與基礎(chǔ)的動(dòng)力特性匹配常采用理論計(jì)算分析或同類型機(jī)組經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，亟須通過(guò)相關(guān)驗(yàn)證性試驗(yàn)平臺(tái)對(duì)其計(jì)算模型、方法及相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的分析研究，以更好地掌握系統(tǒng)的動(dòng)力特性耦合關(guān)系，為指導(dǎo)機(jī)組設(shè)計(jì)及優(yōu)化提供參考依據(jù).

賀國(guó)強(qiáng)等[3]以某600 MW機(jī)組軸系為原型，按1∶8縮小模擬制作了高中壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子等5根轉(zhuǎn)子，并裝備了若干輪盤模擬其質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，軸系由10個(gè)沿軸向可在一定范圍內(nèi)移動(dòng)調(diào)整的滑動(dòng)軸承支撐，該試驗(yàn)臺(tái)具備臨界轉(zhuǎn)速測(cè)試、振動(dòng)監(jiān)測(cè)及分析、高速動(dòng)平衡和轉(zhuǎn)子故障模擬等教學(xué)及科研功能.張雷等[4]根據(jù)相似準(zhǔn)則關(guān)系研制了由汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子及5個(gè)支座組成的模擬轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，并進(jìn)行了錘擊法模態(tài)試驗(yàn)，為核電百萬(wàn)千瓦級(jí)汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子動(dòng)力特性的設(shè)計(jì)提供了參考.席文奎等[5-6]以某300 MW汽輪發(fā)電機(jī)組為原型，在結(jié)構(gòu)相似和動(dòng)力學(xué)相似的基礎(chǔ)上搭建了四跨八支承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)，并進(jìn)行了軸心軌跡試驗(yàn)和軸承負(fù)荷試驗(yàn)等.上述研究均針對(duì)轉(zhuǎn)子及軸承系統(tǒng)，而未同步模擬基礎(chǔ)，沒(méi)有涉及軸系與基礎(chǔ)動(dòng)力特性匹配的試驗(yàn)研究.

上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司早在20世紀(jì)80年代，結(jié)合728型汽輪發(fā)電機(jī)組和基礎(chǔ)1/10的模型，進(jìn)行了軸系及基礎(chǔ)的聯(lián)合振動(dòng)分析，研究了固定基礎(chǔ)對(duì)轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速及不平衡響應(yīng)等動(dòng)力特性的影響[7].

筆者通過(guò)調(diào)研匯總目前國(guó)內(nèi)已商業(yè)運(yùn)行核電汽輪發(fā)電機(jī)組軸系及基礎(chǔ)選配情況，總結(jié)了彈簧隔振基礎(chǔ)在大容量核電半速機(jī)組應(yīng)用上的優(yōu)勢(shì)，確定了軸系與彈簧隔振基礎(chǔ)聯(lián)合振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)思路以及具體設(shè)計(jì)方案，并成功搭建了試驗(yàn)臺(tái)，通過(guò)初步調(diào)試驗(yàn)證了該試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)的合理性及安全性，為軸系與彈簧隔振基礎(chǔ)的動(dòng)力特性匹配性研究和相關(guān)測(cè)試技術(shù)研究提供了良好的硬件基礎(chǔ).

1 核電汽輪發(fā)電機(jī)組軸系及基礎(chǔ)選配現(xiàn)狀

目前，核電汽輪發(fā)電機(jī)組有彈簧隔振基礎(chǔ)和傳統(tǒng)框架式固定基礎(chǔ)2種基礎(chǔ)形式，在設(shè)計(jì)時(shí)需綜合考慮不同基礎(chǔ)形式的選配情況以保障軸系動(dòng)力特性優(yōu)良[8].截至2016年12月，中國(guó)大陸已投入商業(yè)運(yùn)行的核電汽輪發(fā)電機(jī)組軸系及基礎(chǔ)選配情況匯總?cè)绫?所示，其中HP表示高壓轉(zhuǎn)子，LP表示低壓轉(zhuǎn)子.由表1可以看出：

(1) 同容量等級(jí)時(shí)半速機(jī)組轉(zhuǎn)子根數(shù)一般比全速機(jī)組少，這主要是因?yàn)樵陔x心應(yīng)力相同的條件下，半轉(zhuǎn)速葉片的通流面積是全轉(zhuǎn)速葉片通流面積的4倍，大大提高了低壓缸的排汽面積，減少了低壓缸的數(shù)量.故在中國(guó)大陸已正式投入商業(yè)運(yùn)行的22臺(tái)1 000 MW以上機(jī)組中，除田灣2臺(tái)機(jī)組外其他機(jī)組均為半速機(jī)組.

(2) 1 000 MW以上已商業(yè)運(yùn)行核電汽輪發(fā)電機(jī)組中，無(wú)論全速機(jī)組還是半速機(jī)組均采用彈簧隔振基礎(chǔ)，這說(shuō)明彈簧隔振基礎(chǔ)在大容量核電汽輪發(fā)電機(jī)組尤其是半速機(jī)組應(yīng)用方面具備一定的優(yōu)勢(shì)，與固定基礎(chǔ)相比主要體現(xiàn)在[9]：采用更大尺寸的頂臺(tái)板縱橫梁設(shè)計(jì)和較細(xì)的立柱設(shè)計(jì)，通過(guò)設(shè)計(jì)彈簧隔振器特性可滿足剛度要求，且凝汽器等設(shè)備具有足夠的安置空間；基礎(chǔ)的低階高能量模態(tài)頻率大大遠(yuǎn)離半速機(jī)組的工作轉(zhuǎn)速；可通過(guò)彈簧的自動(dòng)補(bǔ)償功能有效消除地基的不均勻沉降所帶來(lái)的不利影響；在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中較大的動(dòng)載荷變位優(yōu)先由彈簧吸收，可降低基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)因承受大的動(dòng)載荷而產(chǎn)生裂紋的可能性；具有更好的抗震能力.

2 軸系與彈簧隔振基礎(chǔ)聯(lián)合振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)

2.1試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)功能

軸系與彈簧隔振基礎(chǔ)聯(lián)合振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)功能主要包括[10]：(1)可開(kāi)展基礎(chǔ)澆灌完成、轉(zhuǎn)子及軸承安裝完畢等多個(gè)階段的彈簧隔振基礎(chǔ)模態(tài)試驗(yàn)及橫梁動(dòng)剛度測(cè)試等研究；(2)可開(kāi)展多種工況下的振動(dòng)模擬試驗(yàn)，研究各部位轉(zhuǎn)子、軸承及基礎(chǔ)彈簧隔振器上下的振動(dòng)傳遞效果等特性；(3)可開(kāi)展考慮彈簧隔振基礎(chǔ)影響的多轉(zhuǎn)子軸系動(dòng)力特性試驗(yàn)，探索轉(zhuǎn)子、軸承和彈簧隔振基礎(chǔ)系統(tǒng)的振動(dòng)耦合關(guān)系.

表1大陸已商業(yè)運(yùn)行核電汽輪發(fā)電機(jī)組軸系及基礎(chǔ)選配情況

Tab.1MatchingstatusofshaftingandfoundationofcommerciallyoperatednuclearpowerunitsinmainlandChina

廠址機(jī)組容量/MW設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速/(r·min-1)汽輪機(jī)軸系組成基礎(chǔ)形式秦山一廠1號(hào)31030001HP+2LP固定基礎(chǔ)秦山二廠1號(hào)65030001HP+3LP固定基礎(chǔ)2號(hào)65030001HP+3LP固定基礎(chǔ)3號(hào)65030001HP+3LP固定基礎(chǔ)4號(hào)65030001HP+3LP固定基礎(chǔ)秦山三廠1號(hào)72815001HP+2LP固定基礎(chǔ)2號(hào)72815001HP+2LP固定基礎(chǔ)大亞灣1號(hào)98430001HP+3LP固定基礎(chǔ)2號(hào)98430001HP+3LP固定基礎(chǔ)昌江1號(hào)65030001HP+3LP固定基礎(chǔ)2號(hào)65030001HP+3LP固定基礎(chǔ)嶺澳1號(hào)99030001HP+3LP固定基礎(chǔ)2號(hào)99030001HP+3LP固定基礎(chǔ)3號(hào)108015001HP+2LP彈簧隔振基礎(chǔ)4號(hào)108015001HP+2LP彈簧隔振基礎(chǔ)田灣1號(hào)106030001HP+4LP彈簧隔振基礎(chǔ)2號(hào)106030001HP+4LP彈簧隔振基礎(chǔ)寧德1號(hào)108915001HP+2LP彈簧隔振基礎(chǔ)2號(hào)108015001HP+2LP彈簧隔振基礎(chǔ)3號(hào)108015001HP+2LP彈簧隔振基礎(chǔ)4號(hào)108015001HP+2LP彈簧隔振基礎(chǔ)紅沿河1號(hào)111915001HP+3LP彈簧隔振基礎(chǔ)2號(hào)111915001HP+3LP彈簧隔振基礎(chǔ)3號(hào)111915001HP+3LP彈簧隔振基礎(chǔ)4號(hào)108015001HP+3LP彈簧隔振基礎(chǔ)陽(yáng)江1號(hào)108615001HP+2LP彈簧隔振基礎(chǔ)2號(hào)108015001HP+2LP彈簧隔振基礎(chǔ)3號(hào)108015001HP+2LP彈簧隔振基礎(chǔ)福清1號(hào)108015001HP+2LP彈簧隔振基礎(chǔ)2號(hào)108015001HP+2LP彈簧隔振基礎(chǔ)3號(hào)108015001HP+2LP彈簧隔振基礎(chǔ)方家山1號(hào)108015001HP+2LP彈簧隔振基礎(chǔ)2號(hào)108015001HP+2LP彈簧隔振基礎(chǔ)防城港1號(hào)108015001HP+2LP彈簧隔振基礎(chǔ)2號(hào)108015001HP+2LP彈簧隔振基礎(chǔ)

2.2試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)思路

根據(jù)幾何尺寸比擬及動(dòng)力特性相似原則，搭建某百萬(wàn)千瓦級(jí)核電半速機(jī)組尺寸1/10的軸系與彈簧隔振基礎(chǔ)聯(lián)合振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，如圖1所示.

(1) 驅(qū)動(dòng)部分.

動(dòng)力機(jī)房?jī)?nèi)通過(guò)交流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)將交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源輸出動(dòng)力，以有效避免動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)的電磁干擾.直流電動(dòng)機(jī)和增速齒輪箱通過(guò)剛性聯(lián)軸器連接；驅(qū)動(dòng)裝置基礎(chǔ)底部四周布置隔振介質(zhì)，并與彈簧隔振基礎(chǔ)底板保持一定間隔，以隔離驅(qū)動(dòng)部分的振動(dòng).

(2) 模擬軸系及彈簧隔振基礎(chǔ).

模擬軸系由5根轉(zhuǎn)子組成，分別模擬實(shí)物機(jī)組的高壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子I(LPI)、低壓轉(zhuǎn)子II(LPII)、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子(GEN)和勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子(EXC).除勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子外，其余轉(zhuǎn)子采用雙支撐形式，共采用9個(gè)徑向滑動(dòng)軸承.

各轉(zhuǎn)子均根據(jù)動(dòng)力特性相似原則進(jìn)行?；?，在保證長(zhǎng)度和直徑等尺寸按照實(shí)物機(jī)組轉(zhuǎn)子比例縮小的基礎(chǔ)上，鑒于加工工藝要求和試驗(yàn)臺(tái)功能需求等實(shí)際情況進(jìn)行必要的簡(jiǎn)化處理，如實(shí)際軸系等效處理為帶慣性輪盤的轉(zhuǎn)子.此外，考慮到汽缸的配重效應(yīng)以及兼顧降低噪聲作用，各轉(zhuǎn)子均安裝罩殼.

彈簧隔振基礎(chǔ)除局部小尺寸倒角和凸臺(tái)等結(jié)構(gòu)外，基本按實(shí)物基礎(chǔ)尺寸比例縮小，頂臺(tái)板上部分區(qū)域布置鐵塊以模擬實(shí)物機(jī)組設(shè)備安裝后的載荷分布.

(3) 潤(rùn)滑油系統(tǒng).

潤(rùn)滑油系統(tǒng)包括潤(rùn)滑油房?jī)?nèi)的整體式潤(rùn)滑油系統(tǒng)、進(jìn)油母管、回油母管、事故油箱和備用吸油泵等.其中：①潤(rùn)滑油房?jī)?nèi)整體式潤(rùn)滑油系統(tǒng)主要包括主油箱、供油泵、濾網(wǎng)、加熱器、回油泵和冷油器等，主油箱應(yīng)能容納事故油箱的油量；②事故油箱經(jīng)三通閥與潤(rùn)滑油房、進(jìn)油母管相連，采用高位安置.在事故狀態(tài)下(如試驗(yàn)裝置停止運(yùn)行、潤(rùn)滑油房停止供油或供油壓偏低等)，事故油箱會(huì)依靠重力作用打開(kāi)三通閥通道，以維持軸系從高速旋轉(zhuǎn)至靜止?fàn)顟B(tài)過(guò)程的供油；③油站出口油溫在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，出口油壓通過(guò)自力式調(diào)節(jié)閥調(diào)定.

(4) 監(jiān)視控制系統(tǒng).

試驗(yàn)臺(tái)設(shè)有軸系轉(zhuǎn)速測(cè)量用光電傳感器；軸承座上設(shè)有振動(dòng)測(cè)量用速度傳感器，瓦溫測(cè)量用熱電偶；潤(rùn)滑油系統(tǒng)的進(jìn)油管處設(shè)有進(jìn)油壓力測(cè)量計(jì)，回油管處設(shè)有回油溫度計(jì)；各測(cè)量信號(hào)輸送至監(jiān)視控制臺(tái).

監(jiān)視控制臺(tái)監(jiān)視的參數(shù)主要包括軸系轉(zhuǎn)速、各滑動(dòng)軸承進(jìn)油壓力及回油溫度、瓦溫、瓦振值及軸振值等；保護(hù)報(bào)警主要包括振動(dòng)超標(biāo)報(bào)警、瓦溫超標(biāo)報(bào)警、油溫超標(biāo)報(bào)警和低油壓報(bào)警等；控制設(shè)備主要包括直流電機(jī)、供油泵、加熱器和回油泵等.

1-潤(rùn)滑油房(主要包括1-1供油泵、1-2濾網(wǎng)、1-3加熱器、1-4回油泵、1-5冷油器和1-6主油箱)；2-事故油箱；3-三通閥；4-進(jìn)油母管；5-回油母管；6-備用泵；7-動(dòng)力機(jī)房；8-直流電動(dòng)機(jī)；9-增速齒輪箱；10-驅(qū)動(dòng)裝置底座；11-驅(qū)動(dòng)裝置基礎(chǔ)；12-隔振介質(zhì)；13-剛性聯(lián)軸器;14-撓性聯(lián)軸器；15-模擬汽輪機(jī)多轉(zhuǎn)子軸系(15-1為模擬高壓轉(zhuǎn)子，15-2和15-3為模擬低壓轉(zhuǎn)子)；16-模擬發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子；17-模擬勵(lì)磁小軸；18-整鍛式剛性聯(lián)軸器；19-滑動(dòng)軸承；20-軸承座；21-彈簧隔振基礎(chǔ)；22-手動(dòng)調(diào)壓閥；23-監(jiān)視控制臺(tái)；A-熱電偶；B-速度傳感器；C-位移傳感器；D-光電傳感器；E-進(jìn)油壓力測(cè)量計(jì)；F-回油溫度計(jì).

圖1 軸系與彈簧隔振基礎(chǔ)聯(lián)合振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)示意圖

Fig.1 Schematic diagram of the combined vibration test rig for shafting and spring vibration-isolated foundation

3 試驗(yàn)臺(tái)搭建及調(diào)試

根據(jù)上述設(shè)計(jì)思路成功搭建了某百萬(wàn)千瓦級(jí)核電半速機(jī)組尺寸1/10的軸系與彈簧隔振基礎(chǔ)聯(lián)合振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)(如圖2所示)，并進(jìn)行了初步運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)試工作.

圖2 軸系與彈簧隔振基礎(chǔ)聯(lián)合振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)Fig.2 Combined vibration test rig for shafting and spring vibration-isolated foundation

調(diào)試工作一方面是為了考察試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)是否能滿足軸系高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)的安全要求，包括轉(zhuǎn)子振動(dòng)、油溫和油壓等參數(shù)是否在限制范圍內(nèi)，系統(tǒng)各部件能否正?？煽窟\(yùn)行等；另一方面是為了測(cè)試模擬軸系及彈簧隔振基礎(chǔ)的動(dòng)力特性是否與設(shè)計(jì)值一致，以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)算模型及方法的合理性.

基于安全性考慮，初步調(diào)試運(yùn)行轉(zhuǎn)速以超過(guò)軸系一階臨界轉(zhuǎn)速為基本目標(biāo)，升速及降速過(guò)程中部分振動(dòng)特性、瓦溫、潤(rùn)滑油溫度和壓力數(shù)據(jù)見(jiàn)圖3，其中軸振傳感器布置在與垂直方向成±45°的方向上.由圖3可知：

(1) 在調(diào)試期間總進(jìn)油管潤(rùn)滑油溫升不大，說(shuō)明冷油器的工作狀態(tài)較好；潤(rùn)滑油壓力隨轉(zhuǎn)速升高而降低，但變化幅度不大，系統(tǒng)趨于正常穩(wěn)定.

(2) 部分瓦溫變化較為明顯但仍可控，瓦溫曲線之所以為螺旋線是因?yàn)樯龠^(guò)程中為保障試驗(yàn)臺(tái)安全會(huì)人為設(shè)置穩(wěn)速監(jiān)控階段，轉(zhuǎn)速信號(hào)在穩(wěn)速開(kāi)始時(shí)會(huì)有所回落，但參數(shù)不會(huì)即時(shí)改變，降速過(guò)程則未出現(xiàn)該狀況.

(3) 對(duì)比2號(hào)軸承處軸振和瓦振曲線可以發(fā)現(xiàn)，瓦振峰值轉(zhuǎn)速點(diǎn)比軸振峰值轉(zhuǎn)速點(diǎn)多且數(shù)值有所差異，但在反映不同轉(zhuǎn)子為主模態(tài)的各階臨界轉(zhuǎn)速的趨勢(shì)上基本一致，兩者的差別主要與油膜、軸承座和彈簧隔振基礎(chǔ)等支撐特性以及支撐結(jié)構(gòu)間的動(dòng)力耦合有關(guān).

(4) 軸系轉(zhuǎn)速達(dá)到4 600 r/min附近時(shí)，2號(hào)和4號(hào)瓦振均同步出現(xiàn)明顯的振動(dòng)峰值，波形尖銳，說(shuō)明振動(dòng)阻尼成分較小，結(jié)合彈簧隔振基礎(chǔ)模態(tài)測(cè)試結(jié)果[11]，可判斷為基礎(chǔ)頂板的固有頻率共振反映在軸承座振動(dòng)上，這充分說(shuō)明了彈簧隔振基礎(chǔ)對(duì)軸系振動(dòng)特性的影響不可忽視.

(a) 模擬HP轉(zhuǎn)子后軸頸處軸振曲線

(b) 模擬HP轉(zhuǎn)子2號(hào)和LPI轉(zhuǎn)子4號(hào)瓦振曲線

(c) 模擬LPI轉(zhuǎn)子3號(hào)和LPII轉(zhuǎn)子5號(hào)瓦溫曲線

(d) 總進(jìn)油管潤(rùn)滑油溫度和壓力曲線圖3 試驗(yàn)臺(tái)調(diào)試部分特性參數(shù)測(cè)試數(shù)據(jù)曲線Fig.3 Curves of partial characteristic data measured in commissioning of the test rig

調(diào)試期間試驗(yàn)臺(tái)各部件均未出現(xiàn)異常，各監(jiān)控參數(shù)基本正常可控，符合預(yù)期趨勢(shì)；調(diào)試結(jié)束后通過(guò)檢查各聯(lián)接螺栓、地腳螺栓等部件，均未出現(xiàn)松動(dòng)或損壞現(xiàn)象，也未出現(xiàn)燒瓦現(xiàn)象，各連接管路未出現(xiàn)堵塞或滲漏現(xiàn)象.本次調(diào)試結(jié)果顯示該試驗(yàn)臺(tái)可基本按照預(yù)期設(shè)計(jì)安全可靠運(yùn)轉(zhuǎn).

4 結(jié) 論

(1) 提出了一種軸系與彈簧隔振基礎(chǔ)聯(lián)合振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)思路，并模擬某百萬(wàn)千瓦級(jí)核電半速機(jī)組，成功搭建了試驗(yàn)臺(tái).

(2) 對(duì)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了初步調(diào)試，結(jié)果顯示試驗(yàn)臺(tái)各部件及監(jiān)控參數(shù)均正?？煽兀砂凑赵O(shè)計(jì)要求安全可靠運(yùn)行.

(3) 相關(guān)調(diào)試實(shí)測(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)表明，彈簧隔振基礎(chǔ)對(duì)軸系振動(dòng)特性有較明顯的影響.利用該試驗(yàn)臺(tái)可有效探索轉(zhuǎn)子、軸承與基礎(chǔ)系統(tǒng)的振動(dòng)耦合關(guān)系，測(cè)試結(jié)果可為實(shí)際機(jī)組軸系與彈簧隔振基礎(chǔ)的動(dòng)力特性匹配性設(shè)計(jì)提供參考.

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DesignofaCombinedVibrationTestRigforShaftingandSpringVibration-isolatedFoundationofNuclearPowerHalf-speedUnits

LIWangfan,WANGXiujin,SUNQing,JIANGJun,WEIQi,ZHAOFeng

(Shanghai Power Equipment Research Institute Co., Ltd., Shanghai 200240, China)

A design idea of combined vibration test rig for shafting and spring vibration-isolated foundation was proposed. Taking a 1 000 MW nuclear power half-speed unit as the prototype, a test rig was set up in the proportion of 1∶10 based on the principles of geometric and dynamic similarity, to which, initial commissioning was carried out to verify the rationality of the design. Results show that the running speed of the test rig can reach 10 000 r/min, and the system components and monitoring parameters are all normal and controllable in the commissioning, such as the shaft vibration, bearing vibration, oil pressure and oil temperature, etc., which basically meet the safety requirements in design. There exists certain difference between peak speeds of bearing vibration and shaft vibration, and some bearing vibration peak speeds keep consistent with the modal frequencies of foundation roof, showing the effect of spring vibration-isolated foundation on the shaft vibration characteristics. The commissioning has laid a foundation for the safety and reliable operation of the test rig in the following researches and experiments.

nuclear power half-speed unit; shafting; spring vibration-isolated foundation; dynamic characteristics

2017-02-06

2017-03-01

國(guó)家科技重大專項(xiàng)課題資助項(xiàng)目(2012ZX06002-017-01-04)；上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司青年創(chuàng)新基金資助項(xiàng)目(201606058Q)

李汪繁(1988-)，男，湖北咸寧人，工程師，碩士，主要從事轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)及透平機(jī)械強(qiáng)度振動(dòng)方面的研究.

電話(Tel.)：021-64358710；E-mail：liwangfan@speri.com.cn.

1674-7607(2017)11-0890-05

TM623.1

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