Моделювання коливань корпуса турбіни для аналізу перехідного процесу

Анотація

Вирішено практичну задачу з аналізу рівнів вібрації щодо листів корпусів циліндрів низького тиску для парових турбін у енергоблоках потужністю близько 500 МВт. Для роботи з’ясовано, що за основну причину виникнення ідвищеної вібрації у паровому устаткуванні типу турбіни є сили з небалансів роторів, а також наявність недостатньої жорсткості серед елементів системи. Розглядається випадок з реальної практики з експлуатації енергетичного устаткування, де робота з центрування роторного обладнання не дала суттєвих змін з поліпшення значень параметрів роботи. В якості цілей наданої роботи були поставлені задачі з моделювання частин та всієї системи турбіна–фундамент–основа для турбіни К-500-65/3000 ХТГЗ, її рівнів вимушених коливань, а також виконання дослідження з причин підвищення вібрації у корпусах циліндрів низького тиску для аналізу перехідного процесу. Для дослідження використано методи скінченних елементів та коливань, а також розроблені автором заходи та методи з побудови моделей та дослідження коливань у системі турбоагрегат-фундамент-основа. В результаті проведених досліджень отримано: скінченно-елементну тривимірну модель для системи турбоагрегат–фундамент–основа, залежності амплітуд від частот для системи точок у корпусах циліндрів низького тиску. Наведені дослідження дозволили дійти висновків щодо причини можливого підвищення рівня вібраційного стану у верхніх частинах корпусів паротурбіни. Типи тривимірних моделей частин та всієї системи турбоагрегат–фундамент–основа, що розроблені автором, є унікальними. Завдяки особливому підходу до розроблення моделей стає реальною можливість проведення дослідження вібраційних характеристик на іншому структурному рівні, що дозволяє проводити аналіз рівнів вібраційного стану всіх елементів зазначеної системи. Для окремих різновидів дослідження потрібні деякі зміни щодо конкретизації частини системи, що потребує подальшого аналізу. Це дозволяє виконувати розрахунки з використанням методу скінченних елементів при моделюванні системи турбоагрегат–фундамент–основа зі значною конкретизацією реальних обумовлених режимів з експлуатуваня. Сторонніми групами фахівців з дослідження систем обумовленого типу з використанням розповсюджених серед них методик не було вирішено поставлену проблему та з’ясовано конкретних умов для виникнення причин підвишення рівня коливань серед частин корпусів паротурбінного агрегата. Практичне застосування результатів дослідження має суттєве значення в якості ілюстрації засобів уникнення аварійних станів та походової розробки щодо моделей спеціалізованого призначення під час дослідження характеристик коливань системи турбоагрегат-фундамент–основа, а також типового розв’язку класичних задач з аналізу можливостей виникнення аварійних станів у системах, що експлуатуються, та при їх проектуванні. Результати проведених робіт пропонуються для використання щодо комплексу дій з підвищення жорсткості частин корпусів та загального устаткування паротурбінних установок та запобігання виникненню аварійних станів, що можуть призвести до остаточного виходу устаткування з експлуатації без можливості відновлення робочого режиму всієї системи