Моделирование и анализ собственных колебаний системы ТФО с турбиной 500 МВт

Автор(и)

  • S. V. Krasnikov кандидат технических наук, доцент, Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет, Ukraine

Ключові слова:

вибрация, паровая турбина, система турбоагрегат-фундамент-основание, метод конечных элементов, собственные частоты и формы колебаний, фундамент

Анотація

Проведено аналіз власних коливань системи турбоагрегат-фундамент-основа. Система включає до себе залізобетонний фундамент, парову турбіну потужністю 500 МВт з п’яти корпусів , генератор та чотири конденсатори. Для дослідження обрана система з паровою турбіною, що містить кілька типових корпусів. Актуальність проведеного дослідження зумовлена наявністю у системах турбоагрегат-фундамент-основа з великим часом експлуатації та зі значним відпрацюванням базового ресурсу підвищених рівнів вібрації. З іншої сторони актуальність та новизна результатів пов’язана з відсутністю попередніх досліджень з наведеного об’єкту та предмету досліджень. Розглядається система з паровою турбіною, що має чотири типових однакових гнучких корпуса та один жорсткий корпус великої ваги. Було розглянуто власні коливання системи турбоагрегат-фундамент-основа у частотному діапазоні наближеному до частоти коливань електромагнітної природи від генератора. Об'єктом дослідження є система турбоагрегат-фундамент-основа. Для моделювання та проведення чисельних розрахункових досліджень використаний метод скінчених елементів. Побудовано геометричні та скінчено-елементні моделі системи турбоагрегат-фундамент-основа з урахуванням особливостей взаємодії гнучких корпусів турбіни з фундаментом. Моделювання фундаменту виконано за допомогою системи з стрижневих та масових скінчених елементів. Жорсткий корпус парової турбіни та генератор моделювались за допомогою системи масових скінчених елементів. Найбільш гнучкі корпуса парової турбіни моделювались за допомогою системи з оболонкових, стрижневих та масових скінчених елементів. Основа моделювалась за допомогою системи жорсткостей та граничних умов. Конденсатори моделювались за допомогою системи жорсткостей та граничних умов. Особливістю розрахункових моделей є докладне трьохвимірне моделювання гнучких корпусів парової турбіни. Застосована методика моделювання є унікальною та дозволяє проводити докладний аналіз з власних коливань всієї системи Проведено розрахунки власних коливань. Отримано власні частоти й форми коливань. Отримані результати дають якісну оцінку власних коливань окремих елементів розглянутої системи турбоагрегат-фундамент-основа та системи у цілому. Результати розрахунків було використано при дослідженні причин підвищеної вібрації системи турбоагрегат-фундамент-основа та її окремих елементів.

Посилання

Kosyak Yu.F. and other Paroturbinnye ustanovki atomnykh elektrostantsii / red. Kosyak Yu.F. [Steam turbine installations of atomic power plants]. Moscow: Energiya. 1978. 312 p. [in Russian].

Troyanovskii B.M. Turbiny dlya atomnykh elektrostantsii [Turbines for nuclear power plants]. Moscow: Energiya, 1978. 182 p. [in Russian].

Levchenko E.V., Shvetsov V.L., Kozheshkurt I.I., Lobko A.N. Opyt OAO « TurboAtom» v raz-rabotke 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. 2010. № 3. P. 5-11 [in Russian].

Subbotin V.G., Levchenko E.V., Shvetsov V.L. Parovye turbiny OAO "Turboatom" dlya teplovykh elektrostantsii [Turboatom steam turbines for thermal power plants]. Vestnik Nats. tekhn. un-ta "KhPI". Kharkiv: 2009. № 3. P. 6-17 [in Russian].

Eremenko S.Yu. Metody konechnykh elementov v mekhanike deformiruemykh tel [Finite-element methods in mechanics of deformable bodies.]. Kharkiv: Osnova, 1991. 271 p. [in Russian].

Gallager R. Metod konechnykh elementov. Osnovy [The finite element method. Basedata]. Moscow: Mir, 1984. 428 p. [in Russian].

HITACHI. Turbine and Generator Foundation Design and construction & recommendation. Tokyo: Japan, 1984. 104 p.

Nazarenko S.A., Tkachuk N.A. Obzor nekotorykh klyuchevykh napravlenii issledovanii uchenykh NTU «KhPI» v oblasti dinamiki konstruktsii. [Review of the main directions of research of scientists of NTU "KhPI" in the field of dynamics of constructions]. Vіsnik NTU «KhPІ». Kharkіv: 2017. № 39. P. 49-56 [in Russian].

Larіn A., Chumachenko O. Spіvpratsya zaporіz'kikh avіadvigunobudіvnikh pіdpriєmstv z provіdnimi vchenimi Ukraїni v galuzі dinamіch-noї mіtsnostі v 1950-1970-kh rr. [Cooperation Zaporizhzhya aviation engine-building companies with the leading scientists of Ukraine in the field of dynamic strength in the 1950-1970.] Doslіdzhennya z іstorії tekhnіki. Kharkіv: 2016. № 23. P. 72-78 [in Ukrainian].

Zhovdak V.O., Krasnikov S.V., Stepchenko O.S. 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: 2004. № 3. P. 39-47 [in Russian].

Zhiqiang Hu, Wei Wang, Puning Jiang, Qinghua Huang, Jianhua Wang, Sihua Xu, Jin He and Lei Xiao A Seismic Analysis on Steam Turbine Con-sidering Turbine and Foundation Interaction. ASME Turbo Expo 2014: Turbine Technical Conference and Exposition, Düsseldorf: 2004. V01BT27A041. P. 1-8.

Alan Turnbull Corrosion pitting and environmen-tally assisted small crack growth. Proceedings. Mathematical, Physical, and Engineering Sciences, London: The Royal Society. 2014. № 20140254. P. 1-19.

Chowdhury Indrajit, Dasguptu P. Shambhu Dynamics of Structure and foundation a unified approach. Leiden: CRC Press, 2009. 616 p.

Runov B.T. Issledovanie i ustranenie vib-ratsii parovykh turboagregatov [Research and elimination of the vibration of the steam turbine units]. Moscow: Energoizdat, 1982. 352 p. [in Russian].

Gallager R. Metod konechnykh elementov. Osnovy [The finite element method. Basedata]. Moscow: Mir, 1984. 428 p. [in Russian].

Xu X.P., Han Q.K., Chu F.L. Nonlinear vibration of a generator rotor with unbalanced magnetic pull considering both dynamic and static eccentricities. Archive of Applied Mechanics. 2016. № 86. P. 1521-1536.

Jalali M.H., Ghayour M., Ziaei Rad S., Shahriari B. Dynamic analysis of a high speed rotor-bearing system. Measurement: Journal of the International Measurement Confederation. 2014. № 53. P. 1-9.

Zhang Yang, Yanlong Jiang, Guoyuan Zhang Bending fault evaluation for the HP-IP rotor system of the nuclear steam turbine based on the dynamic model. Journal of Vibroengineering. 2017. № 19. P. 3364-3379.

Minli Yu,, Ningsheng Feng, Eric J. Hahn Corrigendum to“ An equation decoupling approach to identify the equivalent foundation in rotatin g machi nery using modal parameters” J. Sound Vib. 2016. № 365. P. 182-198.

Minli Yu, Jike Liu, Ningsheng Feng, Eric J. Hahn Experimental evaluation of a quasi-modal parameter based rotor foundation identification technique . J. Sound Vib. 2017. № 411. P. 165-192.

Krasnіkov S.V. 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: 2017. № 39. P. 23-26 [in Russian].

##submission.downloads##