1200MW汽轮发电机转子受力与异常振动研究

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大型汽轮发电机作为火电、核电等发电站中的重要发电设备,由汽轮机转轴驱动,用来将机械能转化为电能,向电网输送电力。汽轮发电机转子的作用,是在机组运行过程中,负责传递由汽轮机端提供的强大负载转矩,并把负载转矩转化为电能。转子工作转速高,由于转子旋转产生的离心力,对机组造成了非常大的机械应力作用,同时,运行中转子存在强大的磁场,发电机转子承受巨大的电磁力作用,转子容易发生因零部件疲劳导致的损坏、因短路引起的电磁冲击以及因不稳定松动破坏了平衡等导致的机械损伤和振动问题,并可能造成机组出现过大振动导致机组损坏甚至被迫停机。如果故障是发生在转子内部的,这不但可能会导致整个发电机组被迫停机事故的发生,而且还会带来较长的机组检修周期。因此,发电机转子及其结构件强度和受力分析必须做到精确,消除设计隐患,确保发电机安全稳定可靠运行。本文首先针对1200MW大型汽轮发电机转子整体结构及受力特点,对转子轴颈、齿和槽楔、转子护环等重要部件结构在额定工况、短路工况等不同工况下的受力进行分析,应用经典力学公式对受力进行推导计算,提出转子安全稳定运行需满足的受力要求。在推导计算基础上,对1200MW汽轮发电机转子齿头槽楔、转子护环和转子轴颈进行了强度计算,并通过有限元方法计算分析了各个部件的应力情况,对计算所得的应力结果进行了评价,通过对比不同轴颈直径和轴颈倒角对应力变化的影响,优化了发电机转子结构设计,提升了发电机转子安全性能。其次,在发电机转子受力分析和强度计算基础上,针对发电机转子振动特点,建立了1200MW汽轮发电机转子临界转速的计算模型,借助有限元工具,运用转子动力学相关理论知识,研究了发电机转子动态特性,包括转子——轴承支撑系统以及转子弯曲振动临界转速及其影响因素。计算并分析了陀螺效应、油膜刚度和改变轴段长度对临界转速的影响。通过优化计算,为保障发电机转子的安全稳定和可靠运行提供了支撑和依据。还列举了大型汽轮发电机在投产后发生异常振动的一些可能原因,并结合振动特性进行了相应的分析,为解决大型汽轮发电机出现的异常振动问题提供了参考。最后,根据发电机异常振动的产生原因,对运行现场的异常振动实例进行研究,提出了解决措施和处理方案,并对处理方案实施结果进行了验证,证明了转子受力分析和强度计算以及振动分析的准确性和合理性,圆满解决了发电机的振动问题,为解决1200MW汽轮发电机振动问题提供参考和支持。
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