Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Турбомашины и турбоустановки

Диссертационная работа:

Шкляров Михаил Иванович. Разработка и внедрение методов повышения динамической надежности и снижения вибрации турбоагрегатов на стадиях проектирования, доводки и эксплуатации : диссертация ... кандидата технических наук : 05.04.12.- Санкт-Петербург, 2006.- 220 с.: ил. РГБ ОД, 61 07-5/1949

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Стр.

Реферат 2

Оглавление 4

Обозначения и сокращения 6

ВВЕДЕНИЕ 9

ОБЗОР НОРМАТИВНОЙ БАЗЫ И МЕТОДОВ СНИЖЕНИЯ ВИБ- 16
РАЦИИ ТУРБОАГРЕГАТОВ

  1. О необходимости совершенствования нормативных доку- 16 ментов о вибрации.

  2. Проблемы применения существующих методик баланси- 20 ровки.

  3. Проблемы применения низкооборотных балансировочных 31 станков

  4. О балансировке на высокооборотных разгонно- 35 балансировочных станках (РБС)

  5. Проблемы низкочастотной вибрации роторов 40

  6. Совершенствование подшипников скольжения для повы- 49 шения вибрационной надежности

  7. О применении методов и программ моделирования дина- 51 мических характеристик валопроводов и опор к задачам балансировки погнутых и консольных роторов

  8. Образование трещин в роторах и их диагностирование 55

  9. Устранение вибраций на электростанциях. Недостатки 56 практических балансировок.

  10. Выводы по Главе 1 60 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ 63

БАЛАНСИРОВКА РОТОРОВ НА РБС 65

  1. Сравнительная оценка методик балансировки ЛМЗ и 65 «Сименс».

  2. Балансировка роторов на РБС «Шенк» с развитыми кон- 68 сольными частями

  3. Экспериментальное обоснование подходов к балансиров- 69 ке консольных роторов

  4. Моделирование колебаний вращающейся консольной 74 части ротора и валопровода на примере т/а ГТ-150

  5. Обоснование подходов к балансировке консольных рото- 74 ров

  6. Выводы и рекомендации при балансировке валопровода с 85 развитыми консольными частями, полученными на основании балансировки ГТЭ-150 на РБС «Шенк»

  7. Влияние консольной части на вибрацию высокооборот- 87 ных роторов экспериментальных установок

2.8 Выводы по главе 2 89
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОТРАБОТКА И СОВЕРШЕНСТВО- 92
ВАНИЕ ПОДШИПНИКОВ НА СТЕНДАХ ЛМЗ

3.1 Некоторые задачи натурных испытаний 92

  1. Исследование НЧВ на РБС «Шенк» при ограниченном 94 маслоснабжении.

  2. Проверка новой конструкции подшипников т/а К-1000/60- 106 3000 на сборочном стенде завода (СИС).

  3. Обобщение результатов исследований по отработке кон- 115 струкции опорных виброустойчивых подшипников для мощных паровых турбин.

4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ДИАГОНОСТИРОВАНИЯ ПОПЕ- 126
РЕЧНОЙ ТРЕЩИНЫ РВД Т/А

  1. Применение спектрального анализа при свободных иссле- 126 дованиях ротора с трещиной

  2. Обоснование признаков наличия трещины 128

  3. Выводы и рекомендации 135

  4. Методика обнаружения поперечной трещины на наруж- 136 ной поверхности ротора турбины.

5. УС ГРАНЕНИЕ ВИБРАЦИИ Т/А НА ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ 138

  1. Разработка новой методики специальной балансировки по- 138 гнутых роторов турбин К-200 - 800 МВт

  2. Разработка методики снижения высокочастотной вибра- 147 ции в мощных паровых турбинах

  3. Разработка практических мероприятий для устранения 152 НЧВ на турбоагрегатах

  4. Влияние способов подвода рабочего тела и поперечных 159 сил в регулирующей ступени на динамические характеристики ротора в валопроводе и на вибрацию опор

  1. Заключение 163

  2. Список использованных источников 165 Приложение 1 174 Приложение 2 189

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

УСЛОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

МЭИ - Московский энергетический институт;

ПГТ - кафедра паровых и газовых турбин;

ОАО ВТИ - Всероссийский теплотехнический ин-т, г. Москва;

ОАО «НПО ЦКТИ» Центральный котлотурбинный ин-т, г. С-Петербург;

ЛМЗ - Ленинградский металлический завод;

ОАО КТЗ - Калужский турбинный завод;

ПОАТ ХТЗ - Производственное объединение атомного турбиностроения, г.

Харьков;

система ТФО - система «Турбоагрегат-фундамент-основание»;

РВД, РСД, РНД - роторы высокого, среднего, низкого давления;

РГ - ротор генератора;

РВ - ротор возбудителя;

Э - эллиптический подшипник;

С - сегментный подшипник;

НЧВ - низкочастотная вибрация.

8в -радиальный масляный зазор в вертикальном направлении;

5р - радиальный масляный зазор в горизонтальном направлении;

0 -диаметр расточки рабочей поверхности вкладыша;

/ -ширина расточки рабочей поверхности вкладыша;

tjK - температура масла на входе в подшипники (С0);

% температура рабочей поверхности вкладыша (С0);

Q -расход масла через подшипники (л/мин);

РБС -разгонно-балансироючный стенд;

СГПВ -систеш гидростатического подъема вала.

т/а -турбоагрегат.

Введение к работе:

Актуальность работы

Одними из основных задач при создании и эксплуатации нового оборудования, при модернизации и продлении сроков службы действующего оборудования являются обеспечение высокой вибрационной надежности и экономичности турбомашин При этом снижение вибрационной надежности часто приводит и к снижению экономичности турбин С одной стороны, повышенная вибрация приводит к дополнительным пускам и увеличению пусковых потерь, а с другой стороны - к увеличению зазоров в уплотнениях и снижению КПД турбоагрегата (т/а) Как показывает опыт, существенное изменение зазоров необходимо при повышенной оборотной и низкочастотной вибрациях, что требует всестороннего совершенствования и внедрения комплекса мероприятий, направленных на уменьшение вибрационного уровня внедрение новых конструкций подшипников с повышенными демпфирующими свойствами и снижающими риск возникновения задеваний, - все практические методы снижения оборотной вибрации путем балансировки, в том числе роторов с консольными частями и роторов с насадными элементами, как правило, не поддающихся балансировке обычными методами, - всевозможные методы диагностики и устранения дисбаланса, - методы предотвращения НЧВ и предотвращения задеваний и т п

В процессе эксплуатации и ремонта турбоагрегатов снижение вибрации достигается как за счет применения вышеупомянутых мер в условиях разгонно-балансировочного стенда типа «Шенк», так и при ремонте турбин в собственных подшипниках или на низкооборотных балансировочных станках на электростанциях Таким образом, очевидно, что с одной стороны старение действующего оборудования, с другой - создание нового требуют разработки новых критериев надежной и безопасной эксплуатации оборудования и соответствующих средств контроля Поэтому оптимизация расчетно-экспериментальных методик и совершенствование критериев и средств контроля для оценки надежности эксплуатации оборудования на основе результатов экспериментальных исследований на модельных и натурных стендах являются также важными и актуальными задачами

Основными параметрами, характеризующими вибрационную надежность валопровода на подшипниках скольжения, являются его фактические показатели вибросостояния, динамические характеристики и несущая способность подшипников Вследствие этого разработка дополнительных методов по снижению вибрации, по улучшению динамических свойств и повышению несущей способности и виброустойчивости подшипников - одна из главных задач повышения вибрационной надежности Этим взаимосвязанным вопросам в первую очередь и посвящена работа

Таким образом, разработка всех мероприятий, способствующих предотвращению или снижению повышенной вибрации при создании, доводке и эксплуатации основного оборудования электростанций является весьма актуальной задачей.

Цель диссертационной работы Цель диссертационной работы заключается в разработке и внедрении методов повышения динамической надежности турбоагрегатов и устранения вибрации на стадии доводки и в период эксплуатации Это в свою очередь не только повышает вибрационную надежность роторов турбины и генератора и, соответственно, повышает технический уровень и конкурентоспособность оборудования, но и способствует сохранению экономичности, что очень важно для турбин с реактивными проточными частями ЦВД и ЦСД

Особое значение приобретает повышение надежности работы турбин для АЭС, в том числе для АЭС «Бушер», где впервые в мире на фундамент, предназначенный для тихоходной турбины, был разработан проект и установлена малоопорная быстроходная турбина При этом тяжелые роторы устанавливались на опоры с подшипниками, количество которых равнялось числу роторов плюс одна опора Вместе с тем не все задачи могут быть решены с необходимой точностью расчетным путем В ряде случаев требуется экспериментальное подтверждение с применением экспериментальной натурной установки, в том числе, например,

быстроходного разгонно-балансировочного станка (РБС) для практического изучения некоторых сложных явлений, что также является одной из целей исследования данной работы

Кроме того, весьма важным является минимизация расходов на восстановление работоспособности конструкции при возникновении необратимых погибов роторов, чему способствует специальная методика правки роторов в условиях электростанции

Научная новизна работы заключается в том, что

-разработана и внедрена усовершенствованная методика балансировки роторов с развитыми консольными участками, проведен сравнительный анализ с другими балансировками, предложена упрощенная формула для расчета начального груза, компенсирующего исходный погиб и неуравновешенность консоли,

-впервые выполнен с использованием программного комплекса «ПОГИБ» расчетный анализ влияния корректирующих грузов на компенсацию погиба консольного ротора компрессора и АФЧХ валопровода на примере ГТ-150 ЛМЗ,

-впервые экспериментально исследованы на натурном стенде дефекты сборки подшипников в условиях недостаточных расходов смазки и показано их индивидуальное влияние на вибрационную надежность роторов,

-впервые создана и отработана новая конструкция опорного подшипника с повышенным демпфированием и сферическим гидроподъемом, которая внедрена в мощных паровых турбинах, в том числе для АЭС,

-разработана новая экспериментальная методика обнаружения трещины в процессе ремонта роторов,

-впервые разработана и внедрена на электростанциях расчетно-экспериментальная методика правки роторов, получивших остаточный прогиб при их эксплуатации, с использованием балансировочных грузов, с использованием программного комплекса «ПОГИБ» выполнен расчетный анализ влияния корректирующих грузов на компенсацию погибов ротора и АФЧХ валопровода на примере ПТ-60-130/13 ЛМЗ,

-выполнены расчетно-экспериментальные исследования по влиянию на вибрацию валопровода способов подвода рабочего тела, позволившие оценить влияние поперечных сил от пара на вибрацию валопровода

Достоверность и обоснованность научных положений подтверждена использованием при выводах расчетных зависимостей фундаментальных физических и математических исследований, корректными измерениями с использованием высокоточных приборов, полным согласованием результатов теоретических исследований с экспериментальными данными Практически все разработки проверены на натурных объектах и натурных экспериментальных установках и успешно реализованы на практике Так, например, эффективность методики балансировки роторов с развитыми консольными участками и правки погнутых роторов подтверждена данными при их последующей успешной и длительной эксплуатации

Практическая ценность работы

Разработанные методики позволили повысить динамическую надежность и экономичность турбоагрегатов за счет снижения вибрационных перемещений ротора и сохранения всех типов уплотнений и получить дополнительный эффект за счет сокращения сроков наладки Внедрение усовершенствованной методики балансировки роторов с консольными участками существенно улучшает качество балансировки и повышает безопасность самого процесса балансировки Проведенные исследования позволили изыскать дополнительные резервы повышения демпфирования новых роторов на подшипниках скольжения, и в значительной степени устранить влияние на вибрацию дефектов сборки и эксплуатации подшипников тяжелонагруженных роторов Это также увеличило возможности снижения вибрации эксплуатируемых турбоагрегатов, в том числе и для АЭС Внедрение методов правки роторов в условиях электростанций дает значительный экономический эффект прежде всего за счет сокращения времени и затрат на ремонтные работы

Личный вклад автора заключается

в анализе современного состояния вопроса по снижению вибрации и балансировки роторов, в том числе в сравнительном анализе действующих нормативных документов и многочисленных расчетно-экспериментальных исследований,

в теоретическом исследовании и обосновании усовершенствованного метода балансировки роторов, имеющих длинные консольные части,

в проведении расчетов и анализе вынужденных колебаний вапопроводов, имеющих погнутые роторы в средней и консольной части,

в создании новой оригинальной методики правки роторов,

в руководстве и проведении работ по внедрению в практику разработанных методик,

в непосредственном участии в создании и экспериментальной отработке новых конструкций подшипников с повышенным демпфированием и дополнительным сферическим гидроподъемом,

в непосредственном участии в создании и экспериментальной отработке новой методики диагностирования трещины в роторах,

в разработке практических рекомендаций по выявлению опасных для эксплуатации агрегатов дефектов, практической наладке десятков сложных в вибрационном отношении турбоагрегатов и др

На защиту выносятся следующие основные положения

  1. Усовершенствованная методика балансировки роторов на РБС с консольными частями

  2. Расчетный анализ влияния на вибрацию валопровода консольных частей роторов на работающих турбоагрегатах

  3. Методика балансировки погнутых роторов, позволяющая уменьшить и остановить прогиб ротора и сократить время и затраты на ремонтные работы по устранению дефекта

  4. Методика выявления поперечной трещины при ремонте роторов, позволяющая предотвратить пуск турбоагрегата с роторами, имеющими трещину

  5. Результаты экспериментальной отработки конструкций подшипников с повышенным демпфированием и сферическим гидроподъемом для мощных паровых турбин

  6. Методика учета влияния подвода пара и поперечных сил в регулирующей ступени на динамические характеристики ротора в валопроводе

Апробация работы Основные результаты диссертационной работы изложены

- на VI Всероссийском конкурсе «Инженер года 2005» в номинации «Машинострое
ние»,

на VI Международной конференции «Научно-технические проблемы прогнозирования надежности и долговечности конструкций и методы их решения» (Санкт-Петербург, 2005),

на Всероссийских научно-технических совещаниях «Проблемы вибрации, виброналадки, виброконтроля и диагностики оборудования электрических станций» (Москва 2001, 2003, 2005 гг),

на семинаре кафедры «Турбшюстроение и средства автоматики» ПИМАШа (2006 г) и др

Публикации По материалам диссертации опубликовано 35 работ, из них более 20 статей и изобретений, отражающих результаты внедрения разработанных методов в новых и действующих турбоагрегатах

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка из 162 наименований Работа изложена на 167 страницах и иллюстрирована 48 рисунками

Подобные работы
Жученко Лариса Александровна
Разработка, апробация и реализация методов повышения надежности и восстановления ресурса элементов проточной части паровых теплофикационных турбин
Плотников Петр Николаевич
Обеспечение и повышение надежности кожухотрубных теплообменных аппаратов паротурбинных установок
Ивановский Александр Александрович
Моделирование теплового и термонапряженного состояния критических узлов высокотемпературной части теплофикационных паровых турбин с целью повышения их надежности и маневренности
Кочеров Андрей Владимирович
Разработка методов измерений характеристик кабелей связи при внедрении и эксплуатации сетей широкополосного доступа
Алиев Загид Самед оглы
Разработка и внедрение газогидродинамических методов получения исходной информации и обоснования технологического режима эксплуатации газовых и газоконденсатных скважин
Иванова Ольга Николаевна
Метод формирования и использования моделей ГТД на различных этапах проектирования, доводки и эксплуатации
Фролов Сергей Викторович
Повышение эффективности эксплуатации УЭЦН путем разработки и внедрения методики подбора и оптимизации работы оборудования
Морозов Андрей Сергеевич
Повышение уровня электробезопасности при эксплуатации воздушных линий электропередачи напряжением 10 кв путем разработки и внедрения средств бесконтактного контроля наличия напряжения на проводах
Федоров Виктор Гурьевич
Разработка и внедрение метода проектирования процессов ковки с учетом неравномерного температурного поля в заготовках
Сучков Михаил Николаевич
Разработка методов организации внедрения САПР

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net