DOI: https://doi.org/10.30977/AT.2219-8342.2019.44.0.81

МОДЕЛЮВАННЯ ТА АНАЛІЗ ВИМУШЕНИХ КОЛИВАНЬ ПАРОВОЇ ТУРБІНИ ПОТУЖНІСТЮ 500 МВТ

S. V. Krasnikov

Анотація


Розглянуто основну проблему вібраційної надійності парових турбін, що пов’язана з виникненням підвищеної вібрації в опорах підшипника роторів турбіни. Основною причиною виникнення підвищеної вібрації цих частин турбіни є небаланс ротора. Проте розглядається випадок із практики експлуатації, де центрування роторів не надало суттєвих змін вібраційних параметрів. Метою роботи було моделювання вимушених коливань системи «турбіна–фундамент-основа» з турбіною К-500-65/3000 ХТГЗ», а також дослідження причин підвищеної вібрації опор роторів. Дослідження проводились за допомогою методу коливань, метода скінченних елементів, а також розробленими автором методиками побудови моделей та проведення досліджень коливань системи «турбіна-фундамент–основа». Унаслідок проведених досліджень було отримано тривимірну скінченно-
елементну модель системи «турбіна–фундамент–основа», отримано амплітудно-частотні залежності для опор роторів. Проведене дослідження дозволило зробити висновки щодо причин підвищеної вібрації опор роторів парової турбіни. Тип розроблених тривимірних моделей системи «турбіна–фундамент–основа» є унікальним. Завдяки особливостям цієї моделі існує можливість дослідження вібраційних процесів на рівні, що дозволяє аналізувати вібрації майже всіх елементів системи. Для окремих досліджень потрібна додаткова конкретизація важливих для поставленого завдання частин системи. Саме це дозволяє використовувати особливості методу скінченних елементів для конкретизації системи «турбіна–фундамент–основа» відповідно до реальних умов експлуатації. Сторонніми дослідниками за допомогою інших методів та підходів не було вирішено поставлену проблему та визначено причини підвіщеної вібрації опор роторів турбіни. Практичне значення проведеної роботи полягає в поданні наочного способу розроблення спеціалізованих моделей для дослідження вимушених коливань системи «турбіна–фундамент–основа», а також у вирішенні практичного завдання щодо аналізу причин підвищеної вібрації опор роторів парової турбіни. Результати роботи було використано для розроблення заходів щодо поліпшення вібраційного стану енергоблоків з паровими турбінами потужністю 500 МВт.


Ключові слова


вібрація; парова турбіна; циліндр низького тиску; метод скінченниих елементів; коливання; фундамент

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Kosyak Yu. F. and other (1978). Paroturbinnye ustanovki atomnykh elektrostantsii, red. Yu. F. Kosyak [Steam turbine installations of atomic power plants], Moscow, Energiya. 312 [in Russian].

Troyanovskii B. M. (1978). Turbiny dlya atomnykh elektrostantsii [Turbines for nuclear power plants], Moscow, Energiya. 182 [in Russian].

Levchenko E.V., Shvetsov V.L., Kozheshkurt I.I., Lobko A.N. (2010). Opyt OAO «TurboAtom» v razrabotke i modernizatsii turbin dlya AES [Experience of OJSC «TurboAtom» in the development and modernization of turbines for nuclear power plants.], Energeticheskie i teplotekhnicheskie protsessy i oborudovanie. SantPeterburg. 3, 5–11 [in Russian].

Subbotin V.G., Levchenko E.V., Shvetsov V.L.(2009). Parovye turbiny OAO "Turboatom" dlya teplovykh elektrostantsii [Turboatom steam turbines for thermal power plants]. Vestnik Nats. tekhn. un-ta "KhPI". Khar'kov, 3, 6–17 [in Russian].

(2009). HITACHI. Turbine and Generator Foundation Design and construction & recommendation. Tokyo: Japan, 104.

Eremenko S.Yu. (1991). Metody konechnykh elementov v mekhanike deformiruemykh tel [Finite-element methods in mechanics of deformable bodies.], Khar'kov: Osnova. 271 [in Russian].

Zhovdak V.O., Krasnikov S.V., Stepchenko O.S. (2004). Reshenie zadachi statisticheskoi dinamiki mashinostroitel'nykh konstruktsii s uchetom sluchainogo izmeneniya parametrov [The solution of the problem of the statistical dynamics of the machine-building constructions taking into account a random change in parameters. Kharkiv: Engineering problems]. Problemy mashinostroeniya, Kharkіv. 3, 39–47 [in Russian].

Zhiqiang Hu, Wei Wang, Puning Jiang, Qinghua Huang, Jianhua Wang, Sihua Xu, Jin He and Lei Xiao (2014). A Seismic Analysis on Steam Turbine Considering Turbine and Foundation Interaction. ASME Turbo Expo 2014: Turbine Technical Conference and Exposition, Düsseldorf. V01BT27A041, 1–8.

Alan Turnbull (2014). Corrosion pitting and environmentally assisted small crack growth. Proceedings. Mathematical, Physical, and Engineering Sciences, London: The Royal Society. 20140254, 1–19.

Chowdhury Indrajit, Dasguptu P. Shambhu (2009). Dynamics of Structure and foundation a unified approach. Leiden: CRC Press, 616.

Runov B. T. (1982) Issledovanie i ustranenie vibratsii parovykh turboagregatov [Research and elimination of the vibration of the steam turbine units], Moscow, Energoizdat. 352 [in Russian].

Gallager R. (1984) Metod konechnykh elementov. Osnovy [The finite element method. Basedata], Moscow, Mir. 428 [in Russian].

Krasnіkov S.V. (2017). Modelirovanie i analiz vibratsionnykh kharakteristik korpusa parovoi turbiny bol'shoi moshchnosti [Modeling and analysis of the vibration characteristics of a highpower steam turbine hull]. Vіsnik NTU «KhPІ», Kharkіv, 39, 23–26 [in Russian].


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1. Косяк Ю. Ф. и др. Паротурбинные установки атомных электростанций, ред. Ю. Ф. Косяк. М.: Энергия. 1978. 312 c.
2. Трояновский Б. М. Турбины для атомных электростанций. М.: Энергия. 1978. 182 c.
3. Левченко Е. В., Швецов В. Л., Кожешкурт И. И., Лобко А. Н. Опыт ОАО «ТурбоАтом» в разработке и модернизации турбин для АЭС. СПб.: Энергетические и теплотехнические процессы и оборудование. 2010. № 3. С.5–11.
4. Субботин В. Г., Левченко Е. В., Швецов В. Л. Паровые турбины ОАО «Турбоатом» для тепловых электростанций. Харьков: Вестник Нац. техн. ун-та «ХПИ». 2009. № 3. С. 6–17.
5. HITACHI. Turbine and Generator Foundation Design and construction & recommendation. Tokyo: Japan. 2009. 104 p.
6. Еременко С. Ю. Методы конечных элементов в механике деформируемых тел. Харьков: Основа. 1991. 271 с.
7. Жовдак В. О., Красников С. В., Степченко О. С. Решение задачи статистической динамики машиностроительных конструкций с учетом случайного изменения параметров. Харків: Проблемы машиностроения. 2004. Т. 7. № 3. С. 39–47.
8. Zhiqiang Hu, Wei Wang, Puning Jiang, Qinghua Huang, Jianhua Wang, Sihua Xu, Jin He and Lei Xiao. A Seismic Analysis on Steam Turbine Considering Turbine and Foundation Interaction. Düsseldorf: ASME Turbo Expo 2014: Turbine Technical Conference and Exposition. 2014. no. V01BT27A041. P. 1–8.
9. Alan Turnbull. Corrosion pitting and environmentally assisted small crack growth. Proceedings. Mathematical, Physical, and Engineering Sciences. London:The Royal Society. 2014. no. 20140254. Р. 1–19.
10. Chowdhury Indrajit, Dasguptu P. Shambhu Dynamics of Structure and foundation a unified approach. Leiden: CRC Press. 2009. 616 p.
11. Рунов Б. Т. Исследование и устранение вибрации паровых турбоагрегатов. М.: Энергоиздат. 1982. 352 с.
12. Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы. М.: Мир. 1984. 428 с.
13. Красников С. В. Моделирование и анализ вибрационных характеристик корпуса паровой турбины большой мощности. Харків: Вісник НТУ «ХПІ». 2017. № 39. С.23–26.