Библиографическое описание:

Биялт М. А., Урьев Е. В. Результаты вибрационных исследований динамических характеристик турбогенератора ТГВ-200-2М // Молодой ученый. — 2012. — №11. — С. 27-30.

Опыт выполнения виброналадочных работ на турбоагрегатах Т-175-130 с турбогенератором ТГВ-200-2М (ГП «Электротяжмаш») указывает на необходимость уточнения ряда вибрационных характеристик, в частности объяснения ряда резонансных явлений системы «валопровод – подшипники – опоры» и прежде всего в зоне турбогенератора.

Опытные данные, полученные в процессе эксплуатации рассматриваемых турбогенераторов, позволяют выделить некоторые особенности их вибрационных характеристик (рис.1). Сразу отметим, что резонанс на частотах вращения 2100-2200 об/мин соответствует резонансу сердечника генератора [1].

Рис. 1. Амплитудно-фазочастотные характеристики передней (а)
и задней (б) опор турбогенератора ТГВ-200-2М


Опыт эксплуатации и вибрационной наладки агрегатов рассматриваемого типа указывает на наличие интенсивных колебаний опор генератора со значительными амплитудами (до 100 мкм и более) при прохождении частот вращения 900-1000 об/мин (рис.1), т.е. при частотах вращения ниже расчетного значения 1-ой критической частоты ротора турбогенератора в составе валопровода (1300-1350 об/мин) [2]. При этом, прохождение через максимум амплитуд сопровождается плавным изменением фазы вибрации, что характерно при прохождении системы через резонанс. В документации завода-изготовителя наличие резонанса на указанных частотах (900-1000 об/мин) не отмечено.

На рис.2 представлены амплитудно-фазочастотные характеристики опор генератора по второй гармонике. На характеристиках просматриваются две критические частоты второго рода – 480 и 670 об/мин, которые являются половинными от частот 950 и 1350 об/мин. Данное обстоятельство также указывает, что интенсивные колебания опор генератора на частоте вращения 950 об/мин вызваны резонансом системы «ротор – подшипники - опоры», который обусловлен характеристиками этой системы.

Рис. 2. Амплитудно-фазочастотные характеристики второго рода передней (а)
и задней (б) опор турбогенератора ТГВ-200-2М


Получить объяснение указанных противоречий удалось путем численного моделирования системы «валопровод – подшипники – опоры» в лицензионном пакете программ DyRoBeS (Dynamics of Rotor-Bearing Systems).

На первом этапе моделирования были определены первые две собственные формы ротора турбогенератора в составе валопровода (рис.3) только с учетом свойств масляного слоя в подшипниках и податливостей опор. Значения податливостей опор, полученных экспериментальным путем в ходе динамических испытаний опор агрегата данного типа, приведены в работе [3,4].

Рис.3. Собственные формы ротора турбогенератора в составе в валопровода:

а) 1-я - 1212 об/мин, б) 2-я – 3140 об/мин


При последующем моделировании были учтены еще и массы, приведенные к опорам. Под приведенными массами понимаются участвующие в колебательном процессе массы подшипника, элементов статора и фундамента.

В [4] приводятся данные для ТГВ-300 по значениям масс стула, статорных элементов, фундамента приведенных к передней (Mоп = 88-159т.) и задней (Mоп=184-470т.) опорам. Поскольку ТГВ-200 и ТГВ-300 конструктивно схожи, то приведенные данные можно использовать как оценочные в расчетной модели ТГВ-200. На рис. 4 представлены результаты расчетов при значениях приведенной массы каждой из опор Mоп=200 т, при условии, что опоры имеют одинаковые податливости.


Рис.4. Собственные формы ротора турбогенератора в составе в валопровода:

а) 1-ая - 952 об/мин, б) 2-ая – 1069 об/мин, в) 3-ая – 1447 об/мин, г) 4-ая – 3524 об/мин


Результаты численного моделирования с учетом упруго-массовых свойств опор подтверждает появление резонансных явлений в зоне частот вращения 950 – 1070 об/мин, что совпадает с ранее представленными результатами практических исследований (рис.1). Но не менее интересным фактом является то, что первая (952 об/мин) и вторая (1069 об/мин) критические частоты ротора генератора по формам деформаций соответствуют первой и второй изгибным формам ротора с частотами 1447 об/мин и 3524 об/мин соответственно.

Полученные результаты иллюстрируют ранее показанный нами механизм появления «дубль-форм» [5] в тех случаях, когда опоры агрегата имеют резонансы на частотах значительно ниже рабочих частот вращения. Причем следует подчеркнуть, что когда мы говорим об этом эффекте, речь идет не о резонансе опор, а именно о критических частотах ротора (валопровода), определяемых как критические частоты по идентичным формам на податливых опорах (определяемых наличием резонансов опор) и на жестких (зарезонансных) опорах. Подтверждением этого являются и соотношения между прогибами ротора и перемещением опор, и то, что перемещения опор на третьей и четвертой критиках направлены в противоположную сторону относительно действующих сил, т.к. обе опоры находятся за резонансом.

Таким образом, эффект реализации «дубль - форм» объясняет механизм появления ранее необъяснимых резонансов или критических частот в рабочем диапазоне частот реальных агрегатов и природу их происхождения. Полученный эффект может быть использован как в диагностических целях при идентификации появления изменений в опорной системе агрегата, так и при виброналадке агрегатов при объяснении и идентификации резонансов.


Литература:

  1. Синхронный трехфазный турбогенератор с водородно-водяным охлаждением типа ТГВ-200М УЗ, ТГВ-200-2МУЗ. Техническое описание и инструкция по эксплуатации, 1977 г. (ОТХ.140.150)

  2. Турбина паровая Т-185/215-130-3. Расчеты Часть 4. Расчет на прочность валопровода турбины и генератора ТГВ-200-2М (БТ-217000-2РРЗ)

  3. Рунов Б.Т. Исследование и устранение вибрации паровых турбоагрегатов. - М.: Энергоиздат, 1982.

  4. Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти т. / Ред. совет: В.Н. Челомей (пред.). – М.: Машиностроение, 1980, - Т. 3. Колебания машин, конструкций и их элементов / Под. ред. Ф.М. Диментберга и К.С. Колесникова, 1980.

  5. Биялт М.А. Расчетное исследование вибрационных характеристик динамической системы «ротор – подшипники – опоры» [Текст] / М.А. Биялт, А.А. Плотникова, Е.В. Урьев // Молодой ученый. - 2012. - №11.


Обсуждение

Социальные комментарии Cackle