工程实际中,临界转速影响因素有哪些?怎样测量确定转子临界转速?
2018年10月23日 14:14本期将着重阐述两个问题,从工程的角度,汇总下汽轮发电机组影响转子临界转速的因素有哪些,以及机组临界转速现场如何测量确定。
下图为哈电集团研制的60万千瓦空冷汽轮机组,汽轮发电机组完整呈现在我们面前,蔚为壮观!
下图为采用转子-轴承动力学分析软件DyRoBeS对某机组轴系建立的有限元模型
一、影响汽轮发电机组转子临界转速有哪些因素?
转子的临界转速除取决于转子本身的结钩、尺寸、材质等,还受轴承的位置、形式和工作条件等因素影响。
转子温度变化对临界转速的影响。转子的温度沿转子轴向是变化的,温度的变化引起转子材料弹性模量沿转子轴向变化。转子的临界转速与转子的弹性模量的平方根成正比。因此,转子温度的变化引起弹性模量的变化从而引起转子临界转速的变化。
转子结构形式对临界转速的影响。叶轮装在轴上,使轴刚度有一定程度增加,因而提高了转子的临界转速。不同的转子结构形式影响不一样,如整锻转子的轮 盘对轴的刚度影响小,对其临界转速影响也不大;套装转子的轮 盘是套装在轴上的,轮毂的宽度、内外径及轮 盘与轴之间的过盈值都会使轴的刚度增加,临界转速有所增加。
联轴器对临界转速的影响。轴系是用联轴器连接,联轴器的刚性愈大,转子之间连接刚性愈大,因而相对于单个转子,轴系的临界转速升高愈多。汽轮机经常采用刚性、半挠性和齿轮联轴器,其中刚性联轴器较其他两种联轴器对临界转速影响大。
支承刚度对临界转速的影响。支承刚度综合反映了轴承油膜,轴承座和有关基座的刚度,它对临界转速有很大影响。支承刚度低,各阶临界转速都降低,刚度高,临界转速也都升高。而且在支承刚度的某些范围内,临界转速的变化十分剧烈。
按刚性支承计算的临界转速要比按弹性计算的高出很多,实际上轴承座、轴承油膜都不是绝对刚性的.因此.在对于大中型机组设计中必须按弹性支承条件来进行计算转子的临界转速。如果按刚性支承座来计算,实测值和计算值就会有一很大偏差。
二、机组临界转速现场怎样测量确定,应注意什么?
机组实际运行状态下的临界转速与制造厂给定的设计值存在偏差,因此需在现场利用机组升降速过程和超速过程中实测得到,作为指导运行依据。
现场测取轴承座或轴振动的幅值和相位,振动量值随转速变化的关系称为幅频特性,相位随转速变化关系称为相频特性。通过幅频和相频特性曲线查到振动量值峰位和相位变化率最大点对应的转速,该转速为临界转速,有时两者不完全对应,通常把振动量值最大的转速作为临界转速。
临界转速确定时应注意以下几点:
非临界转速时的振动量值峰值高于临界转速时的振动量值峰值。实际测量中,幅频特性曲线常出现非临界转速下的振动量值峰值高于临界转速时的振动量值峰值,如受轴承座共振影响存在非临界转速的峰值较大,而此时由于转子平衡状态良好,临界转速的共振峰较小。这种情况单一通过幅频特性曲线难于确定真实的临界转速值,必须借助于相频特性曲线,通过相位的变化率进行临界转速的确定。
轴振动峰值较多。受其他转子主振型等因素影响,转子存在多个轴振动峰值。
这种情况采用轴振动峰值难以准确认定临界转速,然而用轴承座垂直方向的振动量值峰值能更好地确定转子临界转速。
过临界转速时,升速中相位是增加的,降速中相位是减小的,理论上,过临界转速时相位应反转180°,实际上变化量往往没有这样大。如果振动量值特性曲线出现明显峰位,同时相位约有70°的变化,就可以认定共振峰值对应额定转速是临界转速。
机组受升速率影响,通常升速时间比降速时间要短,因此在降速时测量临界转速比升速时更为准确。
注:本文来源于《汽轮发电机组振动诊断技术问答》,郭宝仁、常浩编著,中国电力出版社,在此对两位旋转机械工程技术领域的专家表示十分感谢。该著作内容丰富,工程指导性强,小编节选一部分刊载。
来源:DyRoBeS公众号
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