大型汽轮发电机组基础动力特性灵敏度分析
汽轮机的调速原理
汽轮机的调速原理汽轮机是一种常用的发电机组，其调速系统是控制汽轮机转速的关键。
调速系统的目的是保持恒定的输出功率，并调节模拟输入信号来实现速度控制。
在本文中，我们将介绍汽轮机的调速原理及其工作原理。
一、调速系统的基本要求汽轮机调速系统必须满足以下几个基本要求：1. 稳态特性是稳定的，可以保持输出功率的恒定不变；2. 动态特性要快速，当有负载变化时，输出功率变化应该尽可能迅速地响应，以保持恒定的输出功率；3. 灵敏度要高，可以检测到细微的负载变化并做出相应的调整；4. 稳定性要好，可以保持工作在控制状态下，可以防止因外部干扰而出现不必要的波动；5. 可靠性要高，可以保证在长时间的连续工作中不出现故障。
二、汽轮机调速系统的组成汽轮机调速系统包括机械、电气和液压系统三部分。
下面我们来逐一介绍：1. 机械系统机械系统是汽轮机调速系统的主要部分，包括调速器、调速阀、调压阀和测速部件等。
调速器是连接机械系统和液压系统的关键部件。
当汽轮机负荷变化时，调速器通过多个呈90度相位差的液压电磁阀将液压油导入调速阀或调压阀进行调节，以控制汽轮机输出功率。
2. 电气系统电气系统是汽轮机调速系统的另一个重要部分，包括信号输入、信号处理、信号放大和控制回路等。
信号输入可以通过惯性负载控制器或直流电压反馈装置来实现。
信号处理是将输入信号转换成汽轮机负载。
信号放大通过信号放大器来放大控制信号，以便于电器和液压执行器。
控制回路是调速系统的核心部分，它通过比较信号输入和输出信号来控制汽轮机的转速，并且调整调速阀或调压阀的开度。
3. 液压系统液压系统是汽轮机调速系统的液压执行器系统，它通过开启或关闭调速阀来控制汽轮机的负载。
三、汽轮机调速原理汽轮机调速原理可以通过建立控制回路来实现。
控制回路是一个反馈环路，包括输入、比较、控制和输出四个部分。
输入信号可以从调速器或发电机制动装置获得。
比较器计算输入信号和反馈信号之间的差异，并将其转换为控制信号。
《汽轮发电机组性能试验不确定度评定导则》编制说明
汽轮发电机组性能试验不确定度评定导则（征求意见稿）编制说明《汽轮发电机组性能试验不确定度评定导则》编写组2020年3月项目名称：汽轮发电机组性能试验不确定度评定导则项目统一编号：主编单位：屮国能源建设集团华北电力试验研究院有限公司屮国电力企业联合会参编单位：屮国能源建设集团西北电力试验研究院有限公司，屮国能源建设集团华屮电力试验研究院有限公司,屮国能源建设集团华南电力试验研究院有限公司,国网新疆电力科学研究院有限公司屮电华创电力技术研究有限公司主编：李耀德副主编：周竹军、杨永伟、林泽冰顾问：赵伟光、杨建永、邓楠编制组主要成员：王澎涛、王乃斌、马睿、宁华兵、孙培波、关盼龙、李玉鹏、李芒芒、李国庆、何远正、周雪斌、陈啸、胡乔良、秦攀1.项目背景 (5)1.1任务来源 (5)1.2工作过程 (5)1.3编制单位、主要起草人及其所做工作 (7)2标准编制原则和主要内容 (9)2.1标准编制原则 (9)2.2主要内容及其确定依据 (10)3与现行法律.法规、政策及相关标准的协调性 (10)4贯彻标准的要求和措施建议 (11)5代替或废止现行标准的建议 (11)6采用国际标准和国外先进标准情况 (11)汽轮发电机组性能试验不确定度评定导则编写说明1.项目背景1.1任务来源为推动中国电力性能试验事业的发展，实现与国际相关业务接轨，根据《国家能源局综合司关于下达2019年能源领域行业标准制（修）订计划及英文版翻译出版计划的通知》（国能综通科技（2019） 58号）的要求，第410项标准《汽轮发电机组性能试验不确定度评定导则》山中国电力企业联合会为本标准的标准化管理机构，由电力行业电站汽轮机标准化技术委员会为技术归口单位，由中国能源建设集团华北电力试验研究院有限公司负责牵头起草，编制人员山中国能源建设集团西北电力试验研究院有限公司，中国能源建设集团华中电力试验研究院有限公司，中国能源建设集团华南电力试验研究院有限公司，国网新疆电力科学研究院有限公司，中电华创电力技术研究有限公司等相关人员组成。
汽轮发电机组轴系动力特性综合分析
汽 轮发 电机是 电站 的关键设 备 。 年来 ， 系故 近 轴 障 时有 发生 ， 合分 析各 种 故障后 发 现 ， ］综 振动 超标 是 各种 故 障的共 同特 点 。 然而 ， 任何 有 阻尼系统 的振 动 的加 强都 是 由 于 受 到 干扰 （ 振 力 ） 用 后 产 生 激 作
文 章 编 号 ： ０ ７ ９ ３ ２ ０ ） ３ ０ ６ — ３ １ ０ — ４ ２ ０ ２ ０ ～ ２ ４ ０ Ｌ
汽 轮 发 电机 组轴 系动 力特 性 综 合 分 析
彭 泽 军 ，杨 兆建
（ 原 理 工 大 学 机 械 工 程 学 院） 太
摘
要 ： 析 了 汽 轮 发 电 机 组 在 基 础 干 扰 、 摩 、 膜 涡 动 、 动 、 于 不 对 中 、 流 激 报 等 故 障 分 硅 油 松 转 气
）． Ｌ ５
综 合 （ ） （ ） （ ） ， 转 速机 组 扰 力 取值 的 ５ 、６ 、７ 式 高
， ｃ。 。０ ｆ ｆ５ ｓ 一。 ～． ］ ． ５ ｂ ．ｃ ￣ ｉ ．
． （） １
考 虑 到高 转速 机组 实为 中转 速机 组 的延伸 ， 并 能与 ｛ 动规 ｊ的扰 力取 值 协调 又偏 于安 全 ， 荐按 下 推 式 计算 扰力 ：
维普资讯
第３卷 ３
第 ３ 期
太
原
理
工
大
学
学
报
Ｖ ｏ１ ３ Ｎｏ ．３ ３ Ｍ ａ ２０ ｙ ０２
２０ ０ ２年 ５月
Ｊ ＯＵ ＲＮＡ Ｌ ＯＦ ＴＡＩ ＹＵ ＡＮ ＵＮＩ ＶＥＲＳ ＴＹ ０Ｆ ＴＥＣ Ｉ ＨＮ０ＬｏＧＹ
计 算 式为 ：
Ｆ — ｍ ２一 ２５ ０
Ｆ 。０ ） 一． ５ ｆ ．
大型汽轮发电机组轴系静特性分析方法研究
大型汽轮发电机组轴系静特性分析方法研究李汪繁;蒋俊;孙庆;王超;王坤【摘要】大型汽轮发电机组轴系的安装参数直接关系到机组的安全稳定运行,因此需合理设计轴系的安装扬度曲线以确定各轴承标高及载荷等静特性参数,并在安装过程中予以保证.基于三弯矩方程和传递矩阵法,建立了轴系安装扬度曲线的数学计算模型,给出了一种设计计算轴系静特性的方法,并编制了计算程序.以国内某百万千瓦等级汽轮发电机组单支撑轴系为研究对象,在给定边界条件下进行了静特性分析,计算结果与有限元分析反推结果对比,验证了该方法的准确性,为指导大型机组轴系的安装提供技术参考.【期刊名称】《中国电力》【年(卷),期】2017(050)002【总页数】5页(P52-56)【关键词】汽轮发电机组;轴系;安装扬度曲线;轴承标高;传递矩阵法【作者】李汪繁;蒋俊;孙庆;王超;王坤【作者单位】上海发电设备成套设计研究院,上海200240;上海发电设备成套设计研究院,上海200240;上海发电设备成套设计研究院,上海200240;华中科技大学能源与动力工程学院,湖北武汉430074;华中科技大学能源与动力工程学院,湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TK263.6随着国家对能源供给侧结构性改革的推进和对提高能源利用效率的需求，大型汽轮发电机组尤其是百万千瓦等级机组已逐步发展并得到广泛使用[1-2]。
大型汽轮发电机组轴系通常由多根转子通过联轴器连接而成，并由多个轴承支撑，属于超静定结构。
轴系在现场安装前需在一定边界条件下（如轴承处或联轴器处弯矩为零等[3]）对其安装扬度曲线进行设计，获得各个轴承的安装标高、合理载荷分配和联轴器靠背轮的张口和错位等安装参数，其合理性直接影响了轴承的静动特性及轴系运行的振动特性，对机组的安全稳定运行起着重要作用[4]。
单机容量增大的趋势带来了机组的大型化发展，轴系长度也随之增加，诸如单支点支撑方式常用以缩短轴系总长[5-7]。
百万等级汽轮发电机基础动力特性优化研究
ｂ一面 ｉ
（ ： Ｐ） Ｑ 为对 应无 阻尼 系统 的第 阶振 型 ； Ｐ ： ＝ ；
为振型 阶数 。
在 以上 的推 导 中 ， 是将 结 构 响应 在 结 构 的全模
态空 间中进 行分 解 。然 而 ， 于 实 际结构 来说 ， 一 对
力机 器基 础设计 规范 》 以下 简称 《 规 》 的要求 ， （ 动 ） 也 适 当降低 了控 制点 的 最 大振 幅 ， 且减 少 了混凝 土用 量 ， 到 了提高基 础 动力性 能 、 省投 资 的 目的［ ］ 达 节 ４。
１ ２ 灵敏度 计算 ．
２ ２ 约 束 条 件 ．
对 于转 速 为 ３０ ０ｒｒｉ ０ ／ ｎ的汽 轮 发 电 机 基 础 ， ａ 《 动规 》 中对于 振动 的 控制 条件 是 ： 作转 速 范 围 内 工 共 振振 幅小 于 ２ ｍ（ ０ ２ ５Ｈｚ ， 作 转速 范 围 ｏ￣ ５ ±１ ． ）工 外 的共 振振 幅小 于 ３ ｍ。因此 ， 以构造 优化 的第 ０ 可
第２ ８卷 第 ４ 期 ２０ 年 １ ０８ ２月
振 动 、 试 与 诊 断 测
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＶｉｒ ｔ ｎ。 ｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ＆ Ｄｉｇ ｏ ｉ ｏ ｒ ａ ｂ ａｉ Ｍ ａ ｕ ｅ ｎ ｏ ｏ ａ ｎ ｓｓ
Ｖｏ． Ｏ １ ２８ Ｎ ．４
Ｄｅ ． ２ ０８ ｃ ０
荷载扰 频 。
刚 度成 简单 的线性关 系 。 因此 ， 加构 件截 面不 一定 增 能 增强结 构 的安全 度 ， 至可 能降低 结构 的安 全度 。 甚
随 着单 机 容 量 的不断 增 加 ， 汽 机 基础 振 动 的 要求 对
运 用振 型叠加 法对 上 式求解 得 到
更 加严 格 ， 轮发 电机 基 础 的动 力 特性 优 化 设计 已 汽 成 为 国际上亟 待解决 的重 要前沿 课题 Ｉ 。 ３ ］
弹簧隔振汽轮发电机基础动力特性试验
结构 模型试 验 已是 较成 熟 的技 术 ， 相似 比理 论 也较 成 熟 。综合 考虑原型结构的整 体 、 构件 尺寸及试 验条 件 ， 确定
［ 基金项 目］ 黑龙 江省青 年科学基金项 目（ Ｑ Ｃ ２ Ｏ ｌ １ ｃ ｏ ６ ４ ） ； 中央高校基 本科 研业务 费专项 资金资助 （ Ｈ Ｉ Ｎ Ｓ Ｒ Ｉ Ｆ ． ２ ０ １ １ １ ０ １ ） ； 哈尔滨市科 技创新 人才研究专项资金（ Ｒ ｃ ２ ０ １ ２ Ｑ Ｎ 叭２ Ｏ １ １ ）
【 关键词 】 汽轮机 ； 框架式基础 ； 弹簧 隔振 ； 动力特性 【 中 图分类号 】 Ｔ Ｕ ４ ７ ６ ． １ 【 文献标识码 】 Ｂ 【 文章编号 】 １ ０ ０ １ — ６ ８ ６ ４ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ３— ０ ０ ４ ３ — ０ ４
汽轮发电机组 是 发 电厂核 心设 备 ， 常 采用框 架 式基 础
【 摘
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
要】 以某 电厂实际工程中的汽轮发 电机组 弹簧 隔振 基础 为背景 ， 利用 相似原理 建立 了 １ ０ ： １ 模型， 采
用 激励 法对 模型的动力特性进行 了模态分 析 ， 试验得 到 了基 础模 型的 固有 频率 、 振 型及阻尼 比等 自振特性 ， 试 验 结 果表明 ， 通过弹簧 隔振 器的设 计 ， 使结构 自振频率 的分布在工作频率 的 ２ ５ Ｈ ｚ 附 近 比较稀疏 ， 说 明弹簧隔振基 础 克 服了刚性基础 自振频率接近半速机 工作频率 的缺点 ， 半速机采用 弹簧基 础优势明显 。
为背景 ， 汽轮发 电机组采 用弹 簧隔振框 架式基 础 ， 汽轮 发 电 机组 的工作频率为 ２ ５ Ｈ ｚ 。采 用弹簧 隔振技 术 ， 可 以有效 减
瑞金电厂350MW超临界汽机基础动力优化研究
１１ 优 化 软 件 介 绍 ．
汽轮发 电机 基 础动 力优 化设 计研 究 成果 ，是 由 华 北 电力设 计 院 、 连理 工 大学 、 大 中国 电力 科学 研 究
到辅 助作 用 ，也 为今后 机组 的检 修及 故 障诊 断提 供 参 考 依据 。
江 西 电力 职 业 技 术学 院学 报
第 ２ ４卷
杂的边界条件 和刚臂关系 ， 提高计算效 率和分析精度 。
（） ２ 数据 输入 采用 自由格式 ， 户能 自由地输 入 用 注解 ， 数据检 查方便 。 （ ） 以处理 三种优 化模 型 的优 化设计 ， ３可 即以最 小化结 构重量 为 目标 的优化设 计 、以最 小化振动 线 位移 （ 振幅 ） 目标 的优 化设计 和最 小化结 构重 量和 为 振动线 位移 的双 目标优 化设计 ，并 可进行 结构 的 自 由振 动 、 强迫 振动 和静力 分析 。 （） ４ 针对 汽轮机 基础 结构 的特点 ， 采用 考虑剪 切
优化设 计 的初 步 方 案 。 通过优 化 软件 （ Ｊ Ｕ） 该基 ＱＤ 对
础进 行优 化研 究 ， 并结 合设 备 的安 装 条件 等限 制 ， 最 终 向业 主 提供 一 个 具 有 良好 动 力 特 性 的最 佳 方 案 初 步方 案 优化 计算 简 图如 图 １所示
界机组 。 由于设 备 的特 殊性 ， 该机 组 的基 础设 计有 较 大改进 ， 加 了设计 难度 。 增 鉴 于 以上Ｔ 程 背景 ．为 保证 汽 轮发 电机组 的正 常运 行 ， 保基 础 设 计合 理 确 准确 ， 使基 础 的振 动 特
滨 电机 厂有 限公 司 生产 的我 国第 一 台 ３０ ５ ＭＷ 超 临
大型汽轮机运行特性概要
对于新机组，原始不平衡在第一次升速就会显现出来，在对转子进 行任何处理之前的升降速振动数据中，特征重复性很好。
转动部件飞脱和松动
汽轮发电机组振动发生转动部件飞脱可能有叶片、围带、机完全损坏
碰摩通常发生的部位：
隔板汽封 叶片围带汽封 轴端汽封 各轴承的油挡部位 发电机的径向碰摩通常发生在密封瓦处
碰摩发生的机理
碰摩的种类
全周碰摩
– 转子在它转动的一周中始终与静子保持接触。
发生全周碰摩的静子在360°周向都要接触，转子可以是 只有部分弧段接触，也可以是全局接触。
停机后，汽缸、转子金属温度较高，汽缸内任何意外原因进冷水，也 会造成主轴弯曲
– 进水后，汽缸产生拱背变形，盘车被迫停止 – 静止的高温转子下半部被水浸泡，当上下温差达到150~200℃时，就会造
成主轴永久性弯曲。
转子的原材料存在过大的残余内应力，在较高的温度下经过一段时间 的运行后，内应力逐渐得到释放，从而使转子产生弯曲变形。
存在热弯曲的转子降速过程的振幅，尤其是过临界转速时的 振幅，要比转子温度低启机升速时的振幅大。
– 两种情况下的波特图可以用来判断是否存在热弯曲。为此有时需要安 排专门的试验，机组不采用滑参数停机的方式，较快地减负荷，以观 察转子温度高的情况下降速过程的幅频特性，和冷态启机时进行比对。
一旦转子温度降低，转子的弯曲会很快恢复。因此，测试必 须在转子弯曲没有完全恢复前进行。
部分碰摩
– 转子在它转动的一周中只有部分弧段接触。
部分碰摩在静子上只有部分弧段接触。
碰摩的三种物理现象
碰撞
1100MW级汽轮发电机轴系动力特性计算分析
＾
一
｛
．
八
— 、
４００
８ ００
ｌ ２０ ０
ｌ ６０ ０
２０００
侧 端 面处应 力 为 ＝１ ７ ． ８ Ｍ Ｐ ａ ， 另一 端 面 处应 力
一
转速 （ ｒ 。 ｒ ａ ｉ ｎ － ）
为ｄ ｒ ＝１ １ ． ０ Ｍ Ｐ ａ ， 高 周疲 劳 许用应 力 ［ ｏ ｒ ］＝ ２ ９ Ｍ Ｐ ａ ， １ ＜［ ］ ， ２ ＜ ［ ］ ， 因此是安全的。
／ 一 ｒ ｌ 缶 界 转 运 时 １号 轴 钡 处 的 小 半 衡 啊 匝 图
一
１
、 ／ 一 、
—
／
８００
Ｖ
１ ２００ ｌ ６００ ２ ００ ０
４００
图 ６ 发 电机二 阶模 态振型图 （ 水平方 向）
３ 高周 疲劳 应 力计算 计 算 发 电机 转 子 本体 两 端 面 的高周 疲 劳 应 力 ，
响应量 ， 见表 ２ 。
表 ２ 各转速下各处轴颈处的不平衡响应量计算结果 Ｉ ｘ ｍ
这与 计算 值基 本 吻合 。
各 阶模态 图见 图 ３～图 ６ 。
由表 ２可知 ： 额定 转速及各 阶临界 转速下 的轴颈
图 ３ 发 电机一 阶模 态振型图 （ 垂直方 向）
不平衡响应值均满足规范中“ 额定转速下小于５ ０ 肌，
轴段 重量 ；
１ ． ２ 非规格 化轴 段 的计算 对非 规格化 轴段 ， 根据 其结 构特点 ， 采取 不 同模
型化 方 法 。如 风扇 段 、 绕组 段 ， 需 考 虑 附加 重量 ； 本 体段 ， 需 考虑垂 直方 向和水 平方 向 的惯 性矩 ， 。 ２ 临界 转速计 算 通 过计算 得 到小轴 系临界 转速 ， 见表 １ 。
大型风讥扩展式基础上阶高度敏感性分析
风 机 基 础 受 力 及 沉 降 变 化 的 影 响 规 律 ，并 确 定 和 提
出了合理 的 台阶高度 范 围 。
１ 计 算模 型及工况
１１ 数值 模型 ．
以 内 蒙 辉 腾 锡 勒 风 电 场 为 工 程 背 景 ，风 机 基 础
设 计 具 有 较 高 要 求 。 目前 ，我 国 风 电 机 组 多 采 用 扩 展 式 钢 筋 混 凝 土 圆 形 独 立 基 础 ，其 设 计 工 作 缺 乏 工 程 经 验 和 理 论 依 据 ，往 往 照 搬 国 外 工 程 ，这 和 国 内 的实 际情 况严 重 不 符 。很 多 风 电场 具 有相 同地 质条 件 和 图 纸 设 计 ，但 不 同 的 工 程 参 数 将 导 致 基 础 在 构 造 、受 力 及 配 筋 等 方 面存 在 巨 大 差 异 。对 扩 展 式 台 阶 形 基 础 而 言 ，基 础 钢 环 埋 人 基 础 的 深 度 不 变 ，但 随着 上 阶 高 度 的 变 化 ，基 础 结 构 的 受 力 特 性 和 沉 降 将 会 嚣 强 ｗｒ ， ｒ ． ８Ｎｌ ３ ｆ８ ｔ ／ Ｊ
本 文 针 对 扩 展 式 台 阶 型 风 机 基 础 ，建 立 了 风 机
基 础 上 阶 高 度 多 工 况 数 值 模 型 ，对 基 础 与 地 基 间 的
非 线 性 接 触 进 行 敏 感 性 分 析 。 研 究 台 阶 上 阶 高０ Ｍｗ 的 新 高 峰 。 在 气 候 变 化 压 ５ ０
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｈ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｅ ＡＮＳ ＹＳ— ａ ｅ ｈ ｅ — ｉ ｎ ｉｎ ｌ ｆ ｉ ｅｅ ｎ ｕ ｒｃ ｌ — ｓ ｄ ｔ ｒ ｅ— ｍｅ ｓ ａ ｉ ｔ ｌｍｅ ｔ ｎ ｍｅ ａ ｍｏ ｅ ｉ ｓａ ｌ ｈ ｄ ｈ ｒ ｉ ｔ ｎ ｙ ｅ ｈ ｂ ｄ ｏ ｎｅ ｉ ｄ ｌ ｓ ｔｂ ｉ ｅ ｅ ｅｎ ｏ ａ ａ ｚ ｔ ｅ ｅ ｓ ｌ
汽轮机性能分析及运行特性分析
汽轮机性能分析及运行特性分析摘要：汽轮机是能够将蒸汽热能转化成机械能的外燃回转式机械，它的主要运行功能就是对来自锅炉的蒸汽进行处理，使之转化成其他形式的能量。
汽轮机在人们日常生产中的应用十分广泛，例如压缩机、船舶螺旋桨等机器的工作都需要汽轮机的驱动。
汽轮机常规热力试验和性能监测对电厂生产管理和节能有重要意义，一般通过热力性能的试验可以找到汽轮机热力系统中对机组整体运行性能影响最大且有较大改进空间的环节，分析一种新的汽轮机热力性能试验方法，为节能工作的研究提供参考。
关键词：汽轮机；性能；运行特性汽轮机热力性能试验是指在特定的热力循环系统中，用热工测量的方法获取汽轮机在特定运行工况下的热力特性的一种测试试验。
目前，随着国家提出的全面协调可持续发展的战略目标的实施，加上电厂节能成本的不断投入，电厂节能工作成为一项极其重要的工作。
1 汽轮机性能分析1.1 对汽轮机的给水回热系统分析该系统是把一部分蒸汽从汽轮机中抽出，并通过输汽管道送达加热器中，来对锅炉给水进行加热，和之相对应的热力循环与热力系统称为回热循环和回热系统。
另外，在火电厂的汽轮机采用的回热系统最初主要是为增大机组的热循环效率，避免冷源的过多损失，而实际运行中，采用给水回热加热，由于提高了给水温度，削弱了锅炉受热面和锅炉换热的热量损失，这样就很好地提高了设备运行的可靠性与经济性。
1.2 给水加热系统——高压加热器高压加热器的工作主要是依据热力学第二定律，高压加热器都是表面式的加热器，通过管子来作为传导面，再通过汽轮机的抽汽进入加热器壳体，在汽轮机的管子中通过蒸汽凝结进而来释放热量，蒸汽的放热量通过传热面金属管壁传递给管内给水，进而有效地增加了给水温度。
由于目前火电厂中大多采用了给水高压加热器，使得电厂的热经济性得到了很大的提高，高压加热器的运用能够快速提高给水温度，一方面能够大幅减少难以逆转的热温差损失，另一方面还能够减少工质在锅炉中所吸收的热量，这对燃料的节省，热经济性的提升等都大有裨益。
浅谈汽轮机基础动力分析
浅谈汽轮机基础动力分析
汽轮机是一种将热能转化为动能的热力机械，具有高效、可靠、重量轻等优点，在发电、石油化工、船舶等领域得到了广泛应用。
对于汽轮机基础动力分析，可以从以下几个方面进行浅谈。
一、气体流动分析
汽轮机是通过气体的流动来实现转子的转动的，因此气体流动分析是汽轮机基础动力分析的重要部分。
气体在汽轮机中的流动可通过欧拉方程进行描述，其中考虑了速度、压力、密度等因素。
在进行气体流动分析时，需要考虑进口流量、出口流量、进口压力、出口压力等参数，并通过计算得到功率、效率等参数。
二、热力学分析
汽轮机是一种热力机械，其工作过程中涉及到热量的转化和传递。
因此，在进行汽轮机基础动力分析时，需要进行热力学分析。
主要包括定压、定容、等熵等热力学过程的分析，通过计算得到热效率、机械效率等参数。
综上所述，汽轮机基础动力分析需要从气体流动、热力学、动力学等方面进行分析，通过计算得到功率、效率、热效率等参数，并进一步研究汽轮机的稳定性、振动、疲劳等问题，为汽轮机的设计和改进提供科学依据。
大型风力发电机组动力学分析方法
大型风力发电机组动力学分析方法大型风力发电机组是一种利用气流驱动涡轮机旋转产生机械能，再通过发电机转换成电能的装置。
在风力发电机组中，涡轮机是主要的动力转换元件，其性能的好坏直接影响到整个系统的发电效率和可靠性。
因此，进行大型风力发电机组动力学分析具有重要的理论和实际意义。
首先，理论分析是大型风力发电机组动力学分析的基础和起点。
通过对涡轮机的运动原理和性能特点进行深入研究，可以建立涡轮机的数学模型和动力学方程。
在理论分析中，涡轮机的能量转换、风能利用率和发电效率等关键指标可以通过数学推导和计算求解来获得。
此外，还可以利用模态分析方法，对涡轮机的振动特性和稳定性进行研究。
理论分析方法具有计算量小、精度高的优点，但也存在一定的简化和假设，无法完全反映实际情况。
其次，仿真模拟是大型风力发电机组动力学分析的重要手段。
借助计算机软件和数值模拟技术，可以对涡轮机和整个系统的动态响应进行仿真模拟。
通过建立系统的多体动力学模型和计算流体力学模型，可以对涡轮机的运行状态、载荷特性和振动响应进行准确的预测和分析。
在仿真模拟中，可以考虑更多的因素，如风速、风向、地理环境等，从而更加真实地模拟涡轮机的运行情况。
仿真模拟方法具有灵活性强、可调参数多的优点，但也需要相应的计算资源和软件支持。
最后，实验验证是大型风力发电机组动力学分析的直接手段。
通过对实际风力发电机组的测试和监测，可以获取系统的运行数据和振动信号。
利用这些数据，可以验证理论分析和仿真模拟的结果，并对其进行修正和改进。
此外，实验验证还可以发现一些模型或方法的局限性和不足之处，从而提出相应的改进和优化建议。
实验验证方法具有直观性强、实用性高的特点，但也需要大量的实际工作和测试。
总之，大型风力发电机组动力学分析方法涉及理论分析、仿真模拟和实验验证三个方面，各自有着不同的优缺点和适用范围。
在实际应用中，可以根据具体情况选择合适的方法，以实现对大型风力发电机组运行性能和动力学特性的全面认识和深入理解。
大型汽轮发电机组基础动力特性灵敏度分析
式基础动力特性进行灵敏度分析 ,讨论汽机基座动力特性影响因素的敏感程度. 结合国内某大型
汽轮发电机组基础进行优化设计 ,得到了动力特性优良的汽机基座方案. 通过与模型试验结果相
比较 ,验证了有限元数值模拟的准确性和可行性.
关键词 : 汽轮发电机组 ;数值模拟 ;灵敏度分析 ;模型试验
中图分类号 : TU 311. 3
(1. Integrated Development Office of City Construction, J ianggan D istrict, Hangzhou 310020, China; 2. College of Civil Engineering and A rchitecture, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China)
自 20世纪 80年代以来 ,我国建设了许多新的 大型发电厂 ,发电机组也朝着大规模的方向发展. 随着发电机组的容量不断提高以及新机型的出现 , 机组基础结构变得更为复杂 ,基础的规模越加庞 大 ,基础的动力特性也愈加复杂. 因此 ,需要对发电 机组基础的动力特性做更深入 、全面 、细致的研究 ,
5um 5t
=
1 Am2 + Bm2
Am
5Am 5t
+ Bm
浅谈汽轮机基础动力分析
浅谈汽轮机基础动力分析1. 引言1.1 汽轮机基础动力分析的重要性汽轮机基础动力分析可以帮助工程师更好地理解汽轮机的工作原理和性能特点，为设计和改进汽轮机提供重要参考。
通过分析汽轮机的动力性能参数和运行特性，可以发现其中的问题和瓶颈，并提出相应的解决方案。
对汽轮机进行性能分析还可以为优化能源利用、提高生产效率和降低成本提供技术支持。
汽轮机基础动力分析对于推动汽轮机领域的发展，提高工程技术水平，促进能源节约和环境保护具有重要意义。
通过深入研究和探讨汽轮机的动力特性，可以不断提升汽轮机的性能和效率，为实现可持续发展做出贡献。
1.2 研究背景汽轮机基础动力分析的研究背景主要包括以下几个方面：随着科学技术的不断进步和发展，汽轮机的设计和制造技术也在不断更新和完善。
为了更好地理解汽轮机的工作原理和动力特性，需要进行深入的动力分析研究，以指导汽轮机的设计、制造和运行。
汽轮机作为能源转换装置，对环境保护和可持续发展也有着重要的影响。
通过对汽轮机基础动力分析的研究，可以为提高能源利用率、减少污染排放提供科学依据。
开展汽轮机基础动力分析研究具有重要的理论和实践意义。
1.3 研究意义汽轮机基础动力分析研究的意义主要包括以下几个方面：通过对汽轮机基础动力分析的研究，可以深入了解汽轮机的工作原理和运行机理，为进一步优化汽轮机设计和提高运行效率提供理论基础。
汽轮机基础动力分析可以帮助工程技术人员准确评估汽轮机的性能指标，提高汽轮机的运行稳定性和安全性。
汽轮机基础动力分析也有助于节能减排，提高能源利用效率，促进可持续发展。
深入研究汽轮机基础动力分析的意义重大，对于工程领域的进步和发展具有重要的推动作用。
未来的研究方向应该在进一步完善汽轮机动力分析模型、提高汽轮机性能分析方法和深化汽轮机运行特性分析等方面不断探索，以更好地发挥汽轮机在工程领域的作用，实现能源效益和环境保护的平衡。
2. 正文2.1 汽轮机原理概述汽轮机是一种利用热力学循环原理的热机。
大型汽轮机运行特性资料课件
采用轻量化材料如钛合金和复合材料等，可以降低汽轮机的重量，提高其机动性和可靠性。
节能减排技术
高效能转子
通过优化转子设计，提高汽轮机的热效率和运行效率，降低能源消耗。
余热回收
利用汽轮机的余热进行发电或供热，实现能源的循环利用，减少能源浪费。
智能化控制技 术
远程监控和维护
通过智能化控制系统，实现远程监控和维护汽轮机的运行状态，提高设备的可靠性和安 全性。
汽缸
汽缸是汽轮机的外壳，主 要作用是固定叶片和转子， 并承受蒸汽的压力。
转子
转子是汽轮机的核心部件， 通过叶片的推动实现转动， 将蒸汽的热能转化为机械能。
03 大型汽轮机的运 行特性
启动与停机特性
启动特性
大型汽轮机在启动过程中，随着转速和温度的逐渐升高，蒸汽参数和各部件的 状态变化对汽轮机的安全和经济运行具有重要影响。
叶片工作原理
01
02
03
叶片工作原理
叶片是汽轮机中的重要部 件，主要分为喷嘴叶片和 动叶片两类。
喷嘴叶片
蒸汽在喷嘴叶片中膨胀， 降低压力，增加流速，形 成高速气流，推动转子转 动。
动叶片
动叶片通过与转子的连接， 将蒸汽的动能转化为转子 的机械能，实现能量的转 换。
汽缸与转子
汽缸与转子
汽缸和转子是汽轮机中的 重要组成部分。
电、核电等领域。技术不断进步，单机功率逐渐增大，效率提高。
03
现代发展
现代大型汽轮机在材料、设计、制造、控制等方面不断创新和提高，使
得其性能更加优异，运行更加可靠。同时，汽轮机的应用领域也不断拓
展，成为工业发展的重要支撑。
02 大型汽轮机的工 作原理
热力循环
汽轮发电机基础动力特性设计总结
汽轮发电机基础动力特性设计总结摘要：汽轮发电机是火力发电厂的关键设备。
汽轮发电机基础的设计除了应满足强度、变形、裂缝等要求外，还必须具有良好的动力特性。
本文通过对汽轮机基础设计过程中出现的问题做了归纳总结，以指导今后的工作。
关键词：汽轮发电机基础；动力特性设计；结构选型；计算分析；构造要求在汽轮发电机基础的设计过程中，汽轮发电机基础除了满足结构设计的强度，变形、裂缝等一般要求外，其动力特性的优劣还直接影响机组的安全稳定运行、使用寿命和检修维护周期。
在动力特性分析的过程中，基础与设备是相互影响、相互制约的，设计时应当将设备和基础作为一个整体来考虑。
在我国，汽轮发电机基础一般为钢筋混凝土框架式结构，由底板、柱、中间平台和运转层顶板构成。
框架式基础宜采用多自由度空间力学模型分析，并进行多方案优化设计。
本文主要对钢筋混凝土框架式结构的动力特性设计做了归纳总结，方便指导今后的工作。
1.收集基础设计资料基础动力分析时，应当优先采用机器制造厂家提供的汽轮发电机振动荷载值、作用位置及作用方向，当缺乏资料时采用规范提供的建议值。
除了机器厂家提供的主要荷载外，还应收集工艺专业的管道荷载，收集资料时应仔细核对，有碰撞问题及时协调相关专业调整。
1.基础结构选型确定基础外形时，宜优先采用有优良运行业绩，并与机组配套的成熟基础型式，以保证基础振动性能的可靠性。
基础的顶板、柱、中间平台和底板可按以下原则选型：1.顶板。
顶板构件应受力简单、合理，外形尽量规则。
纵横梁的截面尺寸在满足设备厂家的要求下，应合理调整顶板梁截面尺寸，使各纵横梁的静位移尽量接近，避免机组转子轴线偏移或转子受到损伤。
顶板纵横梁宜避免偏心荷载，以减少对梁的扭力。
当柱中心线与横梁中心线不一致时，应适当增加纵梁的水平刚度。
2.柱。
在满足强度、稳定性、静位移要求的前提下，宜适当减小柱子刚度，改善基础的动力特性。
各排柱子的轴压比宜接近，截面不宜小于600X600，但其长细比不宜大于14。
燃气轮机—蒸汽机联合循环发电机组调差系数优化整定分析与处理
图 ( 燃机发电机 _Q)a下阶跃试验波形
44")% 动态增磁试验( 试验前燃机发电机" _Q% 工况为! <b)'( &TT D;+ jb10 &)$ DA7@+ iPb$0 &3% .9) 汽 机 发 电 机 ">Q% 工况为!<b$T)&($D;+jb()&'0DA7@+iPb$T&'3.9( 在汽机发电机励磁调节器在自动方式下增磁)将机端电 压给定值 i@?N由 $%$&$a上升至 $%)&$a)燃机+汽机在试
%算例分析 本文以广东电网内新建燃气轮机-蒸汽发电机组为 例进行分析)机组的设备参数如表 ) 所示!
表 ) 机组设备参数
机组
发电机额定机端电压 发电机额定机端电流 主变压器额定电压 主变压器额定电流 主变压器短路阻抗
*9
*X
*9
*X
*a
燃气机组" _Q%
$0%%%
$3)W'
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有功功率 *D;
试验前
试验后
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无功功率 *DA7@
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试验后
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假定框架式基础系统的动力学模型为
[M ] { u¨( t) } + [ C ] { u ( t) } +
[ K ] { u ( t) } = { f ( t) }
(8)
式中 : { f ( t) }为单元节点上的作用力; u ( t)为节点位移.
采用求解动力响应灵敏度的直接法 [7 ] , 求解基
础最大动位移对平台板厚度 t的灵敏度 :
框架式基础动力特性灵敏度分析过程 ,暂不考 虑机组和轴承油膜的耦合特性 ,机组部分采用集中 质量形式加载到框架式基础运转平台上 ,阻尼假设 为比例阻尼形式. 运转平台梁 、中间平台梁 、立柱采 用空间梁单元进行离散 ;中间平台板采用 4 节点等 参单元离散 ; 基础底板与桩基础假定为固定支座. 计算模型如图 1所示 ,结构尺寸如表 1所示.
第20078卷年第2月1期
Journa l
江 南 大 学 学 报 (自 of J iangnan Un iversity(
然 科 学 版) Na tura l Sc ience
Ed ition )
Vol. 7
Feb.
No. 1 2008
文章编号 : 1671 - 7147 (2008) 01 - 0078 - 05
1 灵敏度分析方法
通过单元矩阵组集 ,可以得到框架式基础结构系
统的质量矩阵 [M ] 、刚度矩阵 [ K ]和阻尼矩阵 [C ].
1. 1 框架式基础特征值的一阶灵敏度计算
假定框架式基础离散系统的特征值方程为 [6 ]
[ K ] {Φp } =λp [M ] {Φp }
(1)
式中 :λp , {Φp }为系统的第 p阶特征值和特征向量.
平台板厚度 /m 平台板质量 /kg 质量变化 /kg 最大线位移 /μm
0. 3
85 042. 1
0
2. 938
0. 4
127 563. 2 42 521. 1
2. 913
0. 5
170 084. 2 85 042. 1
2. 886
0. 6
212 605. 3 127 563. 2
2. 954
从表 2可以看出 ,当中间平台板厚度为 0. 5 m 时 ,最大线位移最小 ,板重也较适中 ,初步确定采用 0. 5 m 作为板厚 ,进行灵敏度分析. 框架基础第一 阶自振频率对中间平台板厚度的灵敏度见表 3,框 架式基础最大动位移对平台板厚度的灵敏度见表
Abstract: Foundation type choosing of steam turbine2generator set foundation is one p rimary p roblem of large2sized steam turbine2generator set foundation design. Dynam ics models are established in this study w ith beam elem ent to analyze the sensitivity of the dynam ic characteristic of large2sized steam turbine2 generator set foundation, and the sensitivity of different factors is gained. B ased on the sensitivity analysis, the excellent schem e of one large2sized steam turbine2generator set foundation at hom e is gained. Compared w ith the results of model test, the veracity and feasibility of FEM numerical experim entation are validated. The methods can be used for op timum design of structure comp licated and large2sized steam turbine2generator set system. Key words: steam turbine2generator set system; numerical simulation; sensitivity analysis; model test
5um 5t
=
1 Am2 + Bm2
Am
Hale Waihona Puke 5Am 5t+ Bm
5Bm 5t
(9) 式中 : um 为基础结构的最大动位移幅值 ; 向量 A , B 可由矩阵方程
( [ K ] - ω2 [M ] ) A - ω[ C ]B = { f ( t) }
ω[ C ]A + [ K ] ( [ K ] - ω2 [M ] ) B = 0 求出 [ 8 ].
80
江 南 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) 第 7卷
图 1 动力学模型 F ig. 1 D ynam ics m odel 表 1 基座的结构尺寸 Tab. 1 Fram ework size of founda tion
结 构
运转层平台梁 (标高 12. 60 m)
自 20世纪 80年代以来 ,我国建设了许多新的 大型发电厂 ,发电机组也朝着大规模的方向发展. 随着发电机组的容量不断提高以及新机型的出现 , 机组基础结构变得更为复杂 ,基础的规模越加庞 大 ,基础的动力特性也愈加复杂. 因此 ,需要对发电 机组基础的动力特性做更深入 、全面 、细致的研究 ,
对国内某电厂 1台 300 MW 的燃气汽轮发电机 框架式基础 ,建立了有限元计算模型. 首先从该工作 平台板尺寸的大范围变化着手 ,确定平台板的合理尺 寸. 通过对发电机框架式基础动力特性及中间平台 板厚度的灵敏度分析 ,结合有限元模型计算分析结 果 ,确定最佳设计方案 ;最后将计算分析结果与基础 模型试验结果进行比较 ,评价上述方法在汽轮发电机 框架式基础优化设计中的可行性.
式基础动力特性进行灵敏度分析 ,讨论汽机基座动力特性影响因素的敏感程度. 结合国内某大型
汽轮发电机组基础进行优化设计 ,得到了动力特性优良的汽机基座方案. 通过与模型试验结果相
比较 ,验证了有限元数值模拟的准确性和可行性.
关键词 : 汽轮发电机组 ;数值模拟 ;灵敏度分析 ;模型试验
中图分类号 : TU 311. 3
以便更加合理的选择基础造型. Pauli Pedersen、王荣昌 、Cheng等人 [ 123 ] ,以分析
结构截面尺寸以及空间拓扑结构为基础 ,对框架式 基础的立柱和运转平台梁尺寸进行灵敏度和优化 分析 ,梅德庆 [ 4 ] 、王希成 [ 5 ]对框架式基础的底板厚 度进行了灵敏度分析. 这些研究成果在实际应用中
大型汽轮发电机组基础动力特性灵敏度分析
江 眺 1 , 胡 琦 2 , 蒋 军 2
(1. 江干区城市建设综合开发办公室 ,浙江 杭州 310020; 2. 浙江大学 建筑工程学院 ,浙江 杭州
310027)
摘 要 :利用空间梁单元建立汽机基座的动力学分析模型 ,并运用有限元数值模拟 ,对发电机框架
79
已经取得了满意的优化设计效果 ,但尚存在不足 : (1)原有的研究多集中在对框架基础的立柱 、运转 平台梁和底板的尺寸考虑上 ,忽略了中间平台板的 影响 ,事实上国内外发电机组生产商对中间平台板 的振动控制也有严格的要求 ; ( 2 )灵敏度分析只针 对某一确定构件尺寸 ,它所能反映的只是尺寸微小 变化对结构整体特性的影响. 采用框架式基础动力 特性对某一构件尺寸的灵敏度分析时 ,需先从该构 件尺寸的较大范围变化着手 ,再进行灵敏度分析 , 以确定该构件的最佳合理尺寸.
文献标识码 : A
Sen sitiv ity Ana lysis of the D yna m ic Character istic of Large2S ized Stea m Turb ine2Genera tor Set Founda tion
J IANG Tiao1 , HU Q i2 , J IANG Jun2
中间平台梁 (标高 6. 30 m)
尺寸 / m2 Ⅰ轴 : 2. 355 ×3. 3; Ⅱ轴 : 2. 127 ×3. 3 Ⅲ轴 : 2. 032 ×2. 3; Ⅳ轴 : 2. 031 ×3. 3
Ⅰ～Ⅱ轴纵梁 : 4. 162 ×3. 3 Ⅱ～Ⅲ轴纵梁 : 2. 289 ×3. 3 Ⅲ～Ⅳ轴纵梁 : 2. 549 ×3. 3
将式 (1)两边分别对设计变量 di 进行微分可得 :
λ′p = {Φp } T
(
[
K
′
]
-
λ p
[M
]′)
{Φp }
(2)
由系统特征值与自振频率之间的关系
ω2 p
=λp
(3)
对上式两边的设计变量 di 求导可得 :
2ωpω′p =λ′p
(4)
由于框架式基础结构的刚度矩阵和质量矩阵
是单元刚度矩阵和单元质量矩阵的叠加 ,即
e =1
5di
(6)
取框架式基础的中间平台板厚度 t为设计变量 ,
由式 (1) ～(6)可得自振频率对底板厚度的灵敏度为
5 (ωp ) 5t
=
1 2ωp
·{Φ
p
}
T
×
∑ ∑ N e 5 ( [ Ke ] )
e =1
5di
Ne
-
λ p
e =1
5 ( [M e ] ) 5di
{Φp }
(7)
1. 2 框架式基础动力响应灵敏度分析
框架式基础结构设计参数 :混凝土的强度等级 为 C30,混凝土弹性模量的设计值 3 ×104 M Pa;汽轮 发电机组基础作为支撑机组设备的平台 ,由纵 、横 梁组成运转层平台 (标高 12. 60 m ). 为满足工艺需 要 ,在中 、高压缸及发电机下部还有由梁板组成的 中间平台 (标高 6. 30 m ).