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.


Основные термины (генерируются автоматически): ротора турбогенератора, ротора турбогенератора, опор генератора, опор генератора, формы ротора турбогенератора, формы ротора турбогенератора, опор турбогенератора ТГВ-200-2М, опор турбогенератора ТГВ-200-2М, вибрационных характеристик, вибрационных характеристик, частот вращения, частот вращения, податливостей опор, податливостей опор, Собственные формы ротора, Собственные формы ротора, динамических характеристик, динамических характеристик, частотах вращения, частотах вращения.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос