Моделювання та аналіз вимушених коливань системи ТФО поблизу частоти основної моди
DOI:
https://doi.org/10.30977/BUL.2219-5548.2020.89.0.44Ключові слова:
парова турбіна, вібрація, циліндр низького тиску, коливання, метод кінцевих елементів, фундаментАнотація
Анотація. Розглянуто вібраційний стан системи турбоагрегат-фундамент-основа поблизу частоти основної моди коливань у вертикальній площині. Проведено аналіз вібрації в опорах підшипників системи роторів. Головна причина появи підвищених рівнів вібрації опор підшипників є сили робочого процесу з небалансу ротора. Метою цього дослідження є визначення значень амплітуд змушених коливань поблизу частоти основної моди. Об’єктом дослідження є система турбоагрегат-фундамент-основа з паротурбінною установкою К-500-65/3000 ХТГЗ. Предметом дослідження є значення амплітуд змушених коливань і причини їхнього перевищення нормативних рівнів у підшипниках корпусів циліндрів низького тиску. Дослідження виконано за допомогою методу скінченних елементів, методу коливань, а також розроблених за участю автора методиками побудови моделей та проведення розрахунків з вимушених коливань для системи турбіна-фундамент-основа.За результатами виконаних досліджень було розроблено тривимірну скінченно-елементну модель частин та всієї системи турбіна-фундамент-основа, отримані залежності амплітуд від частот для опор підшипників. Проведені дослідження дозволили зробити висновки щодо конкретизації причин підвищених рівнів вібрації для опор та напрямів щодо їх зменшення. Щодо типу розроблених моделей системи турбоагрегат-фундамент-основа зазначено їхню унікальність. Завдяки наявним особливостям використаних моделей можливе врахування трьох станів взаємодії частин системи. Для проведення окремого дослідження потрібно мати наявну інформацію важливих для конкретної задачі частин системи. Це дозволяє за допомогою використання універсальності методу скінчених елементів конкретизувати модель системи турбоагрегат-фундамент-основа щодо особливих умов з експлуатації. Аналогічні дослідження іншими методами не дозволяють вирішити поставлені проблеми на достатньому рівні конкретизації та з’ясувати причини підвищення амплітуд коливань опор підшипників. Практичне застосування за результатами роботи є: ілюстрація спеціалізованої моделі для дослідження коливань системи турбоагрегат-фундамент-основа, розв’язок задачі з дослідження коливань опор системи роторів поблизу частоти основної моди. За результатами роботи було зроблено висновки щодо заходів, за якими можливе покращення вібраційних характеристик опор підшипників.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 ma-shinostroitel'nykh konstruktsii s uchetom slu-chainogo 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 Con-sidering Turbine and Foundation Interaction. ASME Turbo Expo 2014: Turbine Technical Conference and Exposition, Düsseldorf. V01BT27A041,
–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 vib-ratsii 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 vib-ratsionnykh kharakteristik korpusa parovoi tur-biny bol'shoi moshchnosti [Modeling and analysis of the vibration characteristics of a high-power steam turbine hull]. Vіsnik NTU «KhPІ», Kharkіv, 39, 23–26 [in Russian].
