華電保定汽輪機(jī)原理ppt5

1、5 汽輪機(jī)零件的強(qiáng)度校核汽輪機(jī)零件的強(qiáng)度校核第一節(jié) 汽輪機(jī)零件強(qiáng)度校核概述第二節(jié) 汽輪機(jī)葉片強(qiáng)度計算*第三節(jié) 汽輪機(jī)葉輪靜強(qiáng)度概念*第四節(jié) 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子零件材料及靜強(qiáng)度條件*第五節(jié) 汽輪機(jī)靜子零件的靜強(qiáng)度*第六節(jié) 汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度第七節(jié) 葉輪振動*第八節(jié) 汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的振動第九節(jié) 汽輪機(jī)主要零件的熱應(yīng)力及汽輪機(jī)壽命管理*5 汽輪機(jī)零件的強(qiáng)度校核汽輪機(jī)零件的強(qiáng)度校核一、零件強(qiáng)度校核的目的、分析計算的要素與分類一、零件強(qiáng)度校核的目的、分析計算的要素與分類 目的：目的：對汽輪機(jī)零件進(jìn)行靜，動強(qiáng)度校核，確定汽輪機(jī)安全運(yùn)行的工況范圍及應(yīng)該控制的極限值，為保證在所有工況下機(jī)組能安全可靠運(yùn)行提供理論依據(jù)。

2、 汽輪機(jī)本體零件分為轉(zhuǎn)子（主要有葉片、葉輪、主軸、圍帶、拉金、聯(lián)軸器、和緊固件）和靜子(汽缸、隔板套、隔板、噴嘴、汽封、滑銷系統(tǒng)以及一些緊固零件)兩部分。分類：靜強(qiáng)度分類：靜強(qiáng)度-外力和應(yīng)力或應(yīng)變的大小及方向不隨時間而變，即靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)力或應(yīng)力。如動葉上的離心應(yīng)力和汽流彎曲應(yīng)力，轉(zhuǎn)子和汽缸的熱應(yīng)力等。強(qiáng)度分析計算的要素強(qiáng)度分析計算的要素：工程材料的強(qiáng)度是指抵抗外力產(chǎn)生的某種應(yīng)力或應(yīng)變的能力。汽輪機(jī)零件的強(qiáng)度指在外力作用下，零件內(nèi)部所產(chǎn)生的某幾種應(yīng)力或應(yīng)變與組成零件材料所能抵抗這幾種應(yīng)力或應(yīng)變的能力。外力、應(yīng)力或應(yīng)變和材料的許用極限成為強(qiáng)度分析、計算的三要素。5.1 汽輪機(jī)零件強(qiáng)度校核概述汽輪機(jī)

3、零件強(qiáng)度校核概述動強(qiáng)度動強(qiáng)度-外力和應(yīng)力或應(yīng)變的大小及方向隨時間而變，特別是慣性 質(zhì)量對部件運(yùn)動的影響。如動葉和轉(zhuǎn)子的振動等。二、汽輪機(jī)零件的主要應(yīng)力應(yīng)變類型二、汽輪機(jī)零件的主要應(yīng)力應(yīng)變類型拉伸應(yīng)力拉伸應(yīng)力-如動葉上的離心拉伸應(yīng)力。彎曲應(yīng)力彎曲應(yīng)力-動葉上的汽流彎曲應(yīng)力，轉(zhuǎn)子、圍帶等彎曲應(yīng)力。扭轉(zhuǎn)應(yīng)力扭轉(zhuǎn)應(yīng)力-轉(zhuǎn)子扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，長葉片扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。剪切應(yīng)力剪切應(yīng)力-葉根銷釘?shù)鹊募羟袘?yīng)力。基本方法基本方法-利用力學(xué)基本理論，分析特定環(huán)境下各零件的受力特征，由受力截面的幾何參數(shù)，計算出對應(yīng)的應(yīng)力或應(yīng)變狀態(tài)，然后根據(jù)工作條件選定材料的機(jī)械性能參數(shù)，計算出最大受力工況、最大應(yīng)力水平所對應(yīng)的屈服、蠕變和持久強(qiáng)度

4、的三個安全系數(shù)。屈服強(qiáng)度-金屬材料在受力較大時，可能產(chǎn)生塑性變形，稱為屈服現(xiàn)象。試件受拉力時的應(yīng)力值，稱為材料的屈服強(qiáng)度蠕變是指金屬材料在應(yīng)力和高溫的雙重作用下產(chǎn)生的緩慢而連續(xù)的塑性變形蠕變極限是高溫長期載荷作用下材料對塑性變形抗力的指標(biāo)。持久強(qiáng)度是材料在高溫長期載荷作用下抵抗斷裂的能力。 5.1 汽輪機(jī)零件強(qiáng)度校核概述汽輪機(jī)零件強(qiáng)度校核概述5.1 汽輪機(jī)零件強(qiáng)度校核概述汽輪機(jī)零件強(qiáng)度校核概述(作業(yè)作業(yè))1.試述零件強(qiáng)度校核的目的。2.2.強(qiáng)度分析、計算的三個主要因素是什么？5.6 汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度一、葉片動強(qiáng)度概念一、葉片動強(qiáng)度概念 葉片的自振頻率：葉片是一個彈性體，若外

5、力迫使其離開原平衡位置，一旦外力除去，則葉片在平衡位置兩側(cè)作往復(fù)自由震動，其振動頻率為葉片的自振頻率，與尺寸、材料性質(zhì)以及兩端固定的方式有關(guān)是葉片的固有特性。 周期性的激振力導(dǎo)致葉片振動，所以葉片是在振動狀態(tài)下工作的，當(dāng)葉片的自振頻率等于脈沖激振力頻率或其整數(shù)倍時，葉片發(fā)生共振，振幅很大，產(chǎn)生很大的交變動應(yīng)力。 運(yùn)行試驗表明，在汽輪機(jī)事故中，葉片損壞占相當(dāng)大的比重，其中又以葉片振動損壞為主。據(jù)國外統(tǒng)計，葉片事故約占汽輪機(jī)事故25%25%以上；據(jù)國內(nèi)19771977年對11561156臺汽輪機(jī)統(tǒng)計，發(fā)生葉片損壞或斷裂事故者約占31.7%31.7%。二、激振力產(chǎn)生的原因及其頻率計算二、激振力產(chǎn)生的

6、原因及其頻率計算 葉片的激振力由級中汽流流場不均勻所致的。而造成流場不均勻的原因：一是葉柵尾跡擾動，即汽流繞流葉柵時，由于附面層的存在，葉柵流速度近于零，附面層以外汽流速度為主流區(qū)速度，當(dāng)汽流流出葉柵時在出口邊形成尾跡，所以在動靜葉柵間隙中汽流的速度和壓力沿圓周向分布是不均勻的；另一是結(jié)構(gòu)擾動，如部分進(jìn)汽、抽汽口、進(jìn)排汽管以及葉柵節(jié)距有一偏差等原因引起流場不均勻，都將對葉片產(chǎn)生周期性的激振力，因而使葉片發(fā)生振動。以頻以頻率高低來分，激振力分為低頻激振力和高頻激振力兩大類。率高低來分，激振力分為低頻激振力和高頻激振力兩大類。當(dāng)葉片自振頻率與激振力頻率相等時，無論激振力是脈沖形式還是簡諧形式，都會

7、使葉片發(fā)生共振。5.6 汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度對稱激振力對稱激振力-引起汽流的擾動的因素在圓周向是對稱分布的，則低頻激振力頻率為： 低頻激振力低頻激振力 低頻激振力產(chǎn)生的原因個別噴嘴損壞或加工尺寸偏差，使出口邊緣厚度不均勻，造成出口流場不均勻；上下隔板結(jié)合面處噴嘴錯位造成出口流場分布不均；抽汽口、排汽口造成局部區(qū)域汽流速度分布不均勻；隔板加強(qiáng)筋或肋造成噴嘴出口流場分布不均勻；噴嘴部分進(jìn)汽，葉片間斷性受力。 低頻激振力頻率計算非對稱激振力非對稱激振力-引起汽流的擾動的因素在圓周向是非對稱分布的，則低頻激振力頻率為：exfkn4exfn5.6 汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度 高

8、頻激振力高頻激振力 高頻激振力是由噴嘴尾跡引起的，它使噴嘴出口流速沿圓周向分布不均。全周進(jìn)汽的級部分進(jìn)汽的級exnfz nexnfz n， 是級的噴嘴數(shù)， =4090， 稱為當(dāng)量噴嘴數(shù)nznznnzze三、葉片與葉片組的振型三、葉片與葉片組的振型 葉片的振動類型分為分為兩大類：一類是彎曲振動，包括切向和軸向彎曲振動；另一類是扭轉(zhuǎn)振動。 單個葉片的振型單個葉片的振型 單個葉片彎曲振動單個葉片彎曲振動5.6 汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度 切向振動切向振動葉片沿最大主慣性軸(繞最小主慣性軸方向,即與軸向成某一角度)的振動稱為切向振動。若葉片在激振力作用下振動，其頂端也振動，統(tǒng)稱為A型振動。若

9、葉片在激振力作用下其葉身振動，頂端不振動，統(tǒng)稱為B型振動。根據(jù)出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的多少，依次稱為： 型振動。其中A0型最危險，B0型次之。012012BBBAAA 、 、5.6 汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度 軸向振動軸向振動 葉片繞最大主慣性軸(即振幅沿最小主慣性軸方向)的振動稱為軸向振動。由于軸向慣性矩大，振動頻率高，一般不易出現(xiàn)有節(jié)點(diǎn)的軸向振動，但軸向振動易與葉輪振動聯(lián)系在一起，可能不利于安全運(yùn)行。5.6 汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度葉片扭轉(zhuǎn)振動是指葉片在 激振力作用下，其截面繞 徑向線(又稱節(jié)線)所作的 往復(fù)扭轉(zhuǎn)運(yùn)動，這種振動 通常在長葉級中出現(xiàn)。在 扭轉(zhuǎn)振動中，可能出現(xiàn)一 條或多

10、條節(jié)線，根據(jù)出現(xiàn) 單個葉片扭轉(zhuǎn)振動單個葉片扭轉(zhuǎn)振動*1 葉片組的振型葉片組的振型5.6 汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度用圍帶或拉筋連接成組的葉片組振動， 也可以分為彎曲振動和扭轉(zhuǎn)振動兩種 類型。 葉片組彎曲振動葉片組彎曲振動葉片組的彎曲振動同樣分切向振動和 軸向振動兩類： 切向振動切向振動與單個葉片的相同，根據(jù)葉片頂部 是否振動也分為A型B型兩種。同樣，123TTT 、 、型振動。節(jié)線的多少可將其分別稱為5.6 汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度對于B型振動，沒有節(jié)點(diǎn)的B0型振動最危險。若葉片組中心線兩側(cè)等距離的葉片振動相位雙雙相反，稱為B01型振動；若葉片組中心線兩側(cè)等距離的葉片振動

11、相位雙雙相同，稱為B02型振動。 軸向振動軸向振動當(dāng)葉片組作軸向振動時，同組中兩部分葉片各作反方向振動，圍帶上出現(xiàn)不振動的節(jié)點(diǎn)，如圖：這種振動往往與葉輪的振動類型有關(guān)，且每一葉片的振動同時伴隨有葉片的扭轉(zhuǎn)振動。012012BBBAAA 、 、型振動。其中A0型最危險。根據(jù)出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的多少，依次稱 葉片組扭轉(zhuǎn)振動葉片組扭轉(zhuǎn)振動葉片組扭轉(zhuǎn)振動也分為兩類：一類是組內(nèi)各個葉片的扭振，又稱節(jié)線扭振，圖(c)、(d)、(e)所示分別為單節(jié)線、雙節(jié)線與三節(jié)線扭振；另一類是葉片組扭振，又稱節(jié)點(diǎn)扭振，圖(a)、(b)分別為單節(jié)點(diǎn)振動與雙節(jié)點(diǎn)振動，其為軸向振動中伴隨出現(xiàn)的各葉片的扭振。 四、葉片自振頻率四、葉片自振

12、頻率葉片是連續(xù)質(zhì)量分布的彈性體,有無窮多個自振頻率。自振頻率的大小，與葉片的截面形狀I(lǐng)、材料機(jī)械特性E、密度等有關(guān)。要改變自頻率，應(yīng)著重于改變?nèi)~片的抗彎剛度和材料的線密度。靜頻率靜頻率f f -葉片在靜力場中的自振頻率稱靜頻率。動頻率動頻率f fd d- -葉片在旋轉(zhuǎn)力場中的自振頻率稱動頻率。5.6 汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度整圈自鎖阻尼長葉片整圈自鎖阻尼長葉片動靜頻率關(guān)系動靜頻率關(guān)系-離心力使葉片自振頻率升高，故同階次的動頻率高于靜頻率，但隨著階次的增高，動頻率與靜頻率的差異縮小。動頻率計算公式：式中：n是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；Bb是葉片的動頻系數(shù)。5.6 汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)

13、度圍帶、拉筋的影響圍帶、拉筋的影響 圍帶和拉筋產(chǎn)生的反彎矩阻止葉片彎曲，增大葉片抗彎剛度，將使葉片的自振頻率升高。但圍帶和拉筋的慣性質(zhì)量又使葉片的自振頻率降低。 機(jī)理分析: 圍帶和拉筋對葉片自振頻率的影響，是剛度增大為剛度增大為主還是慣性增大為主主還是慣性增大為主? ?主要取決于圍帶和拉筋處的位移和轉(zhuǎn)角主要取決于圍帶和拉筋處的位移和轉(zhuǎn)角。位移大，產(chǎn)生的加速度大,則慣性影響較大；轉(zhuǎn)角大,反彎矩大，則剛性影響較大。因此，圍帶和拉筋對葉片自振頻率的影響，對不同振型其影響的程度是不同的。由于慣性力正比于自振頻率的平方，附著振動階次升高，慣性的影響將增強(qiáng)，故對高階振型圍帶使自振頻率降低,所控制范圍擴(kuò)大。

14、用圍帶或拉筋的質(zhì)量與單葉片質(zhì)量比，22dbffB n以及葉片組反彎矩系數(shù)來描述葉片組自振頻率與單葉片自振頻率的關(guān)系。拉筋不同高度對葉片自振頻率的影響拉筋不同高度對葉片自振頻率的影響 葉片不同高度處，位移和轉(zhuǎn)角是不同的，因此拉筋位置不同，對葉片自振頻率的影響是不同的。對A0型振動，拉筋從根部上升時，振動的位移和轉(zhuǎn)角隨之增大，但轉(zhuǎn)角增大強(qiáng)于位移，即拉筋的剛性增大的貢獻(xiàn)大于慣性，自振頻率上升；拉筋位置繼續(xù)上移時，位移增大逐漸強(qiáng)于轉(zhuǎn)角增大，慣性增大的貢獻(xiàn)逐漸強(qiáng)于剛性，在拉筋上移到62.5后，慣性增大占主居地位，自振頻率由最高值開始下降。由于拉筋的剛性較強(qiáng)，即使拉筋到達(dá)葉頂處，通常拉筋葉片組的自振頻率仍

15、高于單葉片。但如果拉筋的牢固性系數(shù)不大時，也有可能小于單葉片。 對于A1型振動，由于存在節(jié)線，該處的位移為零，如果拉筋的剛度不是很大，拉筋移到該處時，慣性的貢獻(xiàn)為零，剛性的貢獻(xiàn)接近于零，故自振頻率與單葉片基本相同。 5.6 汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度五、葉片頻率的測定五、葉片頻率的測定葉片頻率的測定分動頻率和靜頻率測定兩類。 葉片靜頻率測定葉片靜頻率測定 葉片靜頻率的測定是指在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子靜止?fàn)顟B(tài)下測定葉片的自振頻率值，常用自振法和共振法兩種測定方法。5.6 汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度 葉片靜頻率的測定是指在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子靜止?fàn)顟B(tài)下測定葉片的自振頻率值，常用自振法和共振法兩種測定

16、方法。 自振法自振法其測頻的原理如圖所示。用橡皮小錘輕擊葉片，使被測葉片發(fā)生自由振動，用拾振器將葉片振動的機(jī)械量轉(zhuǎn)換為與葉片振動頻率相等的電信號，送至示波器y軸，或?qū)㈦娦盘柗糯蠛筝斎難軸，同時將音頻信號發(fā)生器輸出的信號輸至示波器x軸，兩個輸入信號在示波器內(nèi)合成。x軸與y軸輸入電信號的相位差和頻率比不同時，在熒光屏上顯示不同的圖形。當(dāng)x軸頻率與y軸頻率之比為整數(shù)倍時，在熒光屏上顯示李沙茹圖，由音頻信號發(fā)生器的頻率值及李沙茹圖得知頻率比。實(shí)測時應(yīng)調(diào)節(jié)音頻信號發(fā)生器的頻率，使熒光屏上出現(xiàn)穩(wěn)定的橢圓或圓，這時，音頻信號發(fā)生器的頻率就是被測葉片的自振頻率。5.6 汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度 共

17、振法其測量原理如圖所示。由音頻信號發(fā)生器產(chǎn)生的頻率信號分別送至示波器、數(shù)字頻率計及功率放大器，音頻信號經(jīng)功率放大后送至激振器，在激振器內(nèi)，音頻信號轉(zhuǎn)化為拉桿的機(jī)械振動。因拉桿與被測葉片固定在一起，所以被測葉片隨之發(fā)生強(qiáng)迫振動。當(dāng)音頻信號發(fā)生器輸出的電信號頻率與葉片某階自振頻率相等時，葉片發(fā)生共振，被測葉片振幅達(dá)最大值。拾振器將葉片振動的機(jī)械量信號轉(zhuǎn)化為電信號，送至示波器y軸，根據(jù)李沙茹圖和數(shù)字頻率計讀數(shù)，便可確定葉片的自振頻率。5.6 汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度 葉片動頻率的測定葉片動頻率的測定普通采用無線電遙測方法測定動頻率，其測量系統(tǒng)框圖如圖所示，系統(tǒng)由接收和發(fā)送兩部分組成。發(fā)送

18、部分通過貼在葉片上的應(yīng)變片或晶體片感受葉片振動信號，此信號經(jīng)過音頻放大后輸至射頻壓控振蕩器進(jìn)行頻率調(diào)制，并以調(diào)頻波向空間發(fā)射。5.6 汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度六、葉片動強(qiáng)度的安全準(zhǔn)則和調(diào)頻六、葉片動強(qiáng)度的安全準(zhǔn)則和調(diào)頻1. 1. 概述：概述：舊準(zhǔn)則：蘇聯(lián)1941年第三屆葉片與葉輪會議通過的標(biāo)準(zhǔn)。新準(zhǔn)則：我國1980年完成的汽輪機(jī)葉片振動強(qiáng)度安全準(zhǔn)則。5.6 汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度接收部分利用裝在發(fā)射機(jī)附近的在汽缸內(nèi)部的天線接收信號，此信號經(jīng)高頻電纜引出汽缸，至調(diào)頻接收機(jī)被放大和解調(diào)還原為應(yīng)變片頻率信號，然后輸入光線錄波器和磁帶錄波儀。對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以確定葉片的動

19、頻率。 *2主要特點(diǎn)：采用表征葉片抵抗疲勞破壞能力的安全倍率Ab這一概念；采用葉片材料在靜動載荷聯(lián)合作用下的耐振強(qiáng)度 來衡量葉片的動強(qiáng)度，并考慮了實(shí)際葉片工作條件對耐振強(qiáng)度以及靜應(yīng)力（蒸汽彎應(yīng)力）的影響。體現(xiàn)了動靜應(yīng)力聯(lián)合承載的觀點(diǎn)。*a 葉片振動的主振型葉片振動的主振型 工程上根據(jù)激勵力的諧波特征和葉片自振頻率的分布，將實(shí)際中對葉片運(yùn)行安全影響較大的振型稱之為主振型。三種最危三種最危險共振險共振切向A0型振動的動頻率與低頻激振力頻率 合拍時的共振，稱為第一種共振。切向B0型振動的動頻率與高頻激振力頻率 相等時的共振，稱為第二種共振。切向A0型振動的動頻率與 相等時的共振，稱為第三種共振。kn

20、nz nnz n5.6 汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度 調(diào)頻葉片與不調(diào)頻葉片調(diào)頻葉片與不調(diào)頻葉片調(diào)頻葉片調(diào)頻葉片-對有些葉片要求其某個主振型頻率避開某類激振力頻率才能安全運(yùn)行，這個葉片對這一主振型，稱為調(diào)頻葉片。不調(diào)頻葉片-對有些葉片允許其某個主振型頻率與某類激振力頻率合拍而處與共振狀態(tài)下長期運(yùn)行，不會導(dǎo)致葉片疲勞破壞，這個葉片對這一主振型，稱為不調(diào)頻葉片。注：注：對一具體葉片，它具有各種振型，對某一主振型對一具體葉片，它具有各種振型，對某一主振型為不調(diào)頻葉片，對另一主振型，稱為調(diào)頻葉片。為不調(diào)頻葉片，對另一主振型，稱為調(diào)頻葉片。5.6 汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度 耐振強(qiáng)度耐振

21、強(qiáng)度 表示材料在承受動靜應(yīng)力時的一種機(jī)械性能。*a5.6 汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度在某一溫度和某一靜應(yīng)力下，對 無缺口試件在空氣環(huán)境中，做“彎-彎”實(shí)驗，循環(huán)10107 7次不破壞可承受的最大動應(yīng)力 ， 又稱耐振強(qiáng)度。它與靜應(yīng)力有關(guān)。6*a*a 安全倍率安全倍率表征葉片抵抗疲勞破壞能力的系數(shù)、耐振強(qiáng)度和蒸汽彎曲應(yīng)力修正值之比。(5.6.49)*.abs bA5.6 汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度新準(zhǔn)則對不同振型所推薦的許用安全倍率值如下：對A0型振動與kn共振的不調(diào)頻葉片，Ab值見下表。當(dāng)k=2時（有時當(dāng)k=3時），不采用不調(diào)頻葉片，而是用調(diào)頻葉片避開共振，確保葉片安全運(yùn)行。

22、4.4710324.185.066.253.712111094k3.83.94.07.8Ab不調(diào)頻葉片不調(diào)頻葉片A A0 0型振動的型振動的A Ab b值值 不調(diào)頻葉片安全準(zhǔn)則不調(diào)頻葉片安全準(zhǔn)則(5.6.50)Ab許用安全倍率，葉片安全與危險的界限值。*.abbs bAA 葉片安全準(zhǔn)則葉片安全準(zhǔn)則5.6 汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度 調(diào)頻葉片的安全準(zhǔn)則調(diào)頻葉片的安全準(zhǔn)則長期安全運(yùn)行滿足條件頻率避開一安全范圍Ab Ab，比不調(diào)頻葉片的Ab小葉片頻率分散度-最大與最小自振頻率差與平均值比的百分率。一般要求最大分散度小于8%。 A A0 0型頻率與型頻率與knkn的避開要求的避開要求1117

23、.5dfknHz227.5dknfHz對B0型振動與znn共振的不調(diào)頻葉片，取Ab=10。對A0型振動與znn共振的不調(diào)頻葉片，全周進(jìn)汽級的Ab=45，部分進(jìn)汽級的Ab=55。maxminmaxmin100%2fffff B B0 0型振動頻率與型振動頻率與z zn nn n的避開要求的避開要求當(dāng)要求某葉片的動頻率避開高頻激振力頻率時，該葉片的靜頻率已經(jīng)很高，動頻率和靜頻率很接近，可認(rèn)為f= ，所以新標(biāo)準(zhǔn)中用靜頻率代替動頻率。B0型頻率避開率的要求如下：(5.6.53)5.6 汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度上式說明在 轉(zhuǎn)速下，葉片頻率與激振力頻率的頻率差必須大于7.5Hz，才能滿足避開要

24、求。12nn與11100%15%nnfz nfz n22100%12%nnz nffz n22dbffB n若葉片組B0型振動的Ab值是小于10的較大值，如Ab=49，則對B0型振動的調(diào)頻葉片頻率避開率，推薦用下述經(jīng)驗公式計算：118bfA215bfA(5.6.54) 葉片調(diào)頻葉片調(diào)頻葉片調(diào)頻設(shè)計的總目標(biāo)，是在機(jī)組主要運(yùn)行范圍內(nèi)，葉片的自振頻率偏離激勵力的頻率一定范圍，保證葉片運(yùn)行安全。一般說來，凡是能影響葉片頻率的諸因素，都可作為調(diào)頻手段。下面是電廠常用的幾種調(diào)頻方法。5.6 汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度 重新安裝葉片、改善安裝質(zhì)量 增加葉片與圍帶或拉筋的連接牢固度 加大拉筋直徑或改

25、用空心拉筋 增加拉筋數(shù)目 改變成組葉片數(shù)目 增設(shè)拉筋或圍帶 葉頂鉆孔 采用長弧圍帶5.6 汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度5.6 汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度（作業(yè)）汽輪機(jī)葉片的動強(qiáng)度（作業(yè)）1.畫出單個葉片切向振動的振型。2.試述最危險共振為哪三種？3.解釋調(diào)頻葉片和不調(diào)頻葉片。4.電廠常用調(diào)頻方法。 5.8 汽輪發(fā)電機(jī)組的振動汽輪發(fā)電機(jī)組的振動汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子振動類型：橫向振動、軸向振動（躥軸）、扭轉(zhuǎn)振動。一、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的橫向振動一、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的橫向振動 轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速概念轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速概念 概念：概念：啟動或停機(jī)過程中出現(xiàn)振幅峰值的轉(zhuǎn)速稱為轉(zhuǎn)子臨界速度，由低到高依次為第一、二、階臨界轉(zhuǎn)速，并用nc

26、1、nc2、表示。以汽輪機(jī)的工作轉(zhuǎn)速高于還是低于第一臨界轉(zhuǎn)速分類，把轉(zhuǎn)子分為撓性轉(zhuǎn)子和剛性轉(zhuǎn)子兩大類， 的轉(zhuǎn)子稱為撓性轉(zhuǎn)子， 的轉(zhuǎn)子稱為剛性轉(zhuǎn)子。01cnn01cnn若撓性轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速介于 之間，則臨界轉(zhuǎn)速應(yīng)滿足下列安全要求：12ccnn與1021.40.7ccnnn對剛性轉(zhuǎn)子、第一臨界轉(zhuǎn)速一般應(yīng)為101.25 1.8cnn 單個圓盤轉(zhuǎn)子的橫向自振頻率單個圓盤轉(zhuǎn)子的橫向自振頻率 物理意義：物理意義：轉(zhuǎn)子彈性恢復(fù)力等于轉(zhuǎn)子離心力時，偏心力無彈性力平衡，只靠阻尼力，出現(xiàn)最大振幅。*3根據(jù)轉(zhuǎn)子振動中彈性恢復(fù)力和慣性力平衡的關(guān)系得：220d xkxmd令：211ppkkmm或(5.8.1)(5.8.

27、2)5.8 汽輪發(fā)電機(jī)組的振動汽輪發(fā)電機(jī)組的振動 轉(zhuǎn)子自由振動的振幅A與相位角，初位移x0和初速度 有關(guān)。令 而轉(zhuǎn)子的自振頻率只與轉(zhuǎn)子的質(zhì)量和剛度系數(shù)有關(guān)，與初始條件無關(guān)，即與激振力大小無關(guān)，由式（5.8.2）得自振頻率計算式：其解為：1cospxA (5.8.4)式中 -轉(zhuǎn)子一價自振圓頻率1p設(shè) 時， ， ，可解得：00 xx022001pAx001tanpx 5.8 汽輪發(fā)電機(jī)組的振動汽輪發(fā)電機(jī)組的振動(5.8.5)00000Ax時，則，1131148222pkEIfmml0 單個圓盤轉(zhuǎn)子由于質(zhì)量不平衡引起的振動單個圓盤轉(zhuǎn)子由于質(zhì)量不平衡引起的振動5.8 汽輪發(fā)電機(jī)組的振動汽輪發(fā)電機(jī)組的振

28、動 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的質(zhì)心與其軸線幾何中心之間總會有偏心距e存在，當(dāng)轉(zhuǎn)子以角速度旋轉(zhuǎn)時，偏心產(chǎn)生的離心力作用在轉(zhuǎn)子上，使軸產(chǎn)生彈性變形，造成轉(zhuǎn)子發(fā)生強(qiáng)迫振動。運(yùn)動微分方程：222cosxd xmk xmetd222sinyd ymk ymetd設(shè)在系統(tǒng)橫向各向同性，即 ，則上兩式的解xykkk12cossincosppxxccA 34cossinsinppyyccA cosxxAsinyyA對上式進(jìn)行簡化得（5.8.8）S點(diǎn)在x、y軸方向的運(yùn)動微分方程式：5.8 汽輪發(fā)電機(jī)組的振動汽輪發(fā)電機(jī)組的振動5.8 汽輪發(fā)電機(jī)組的振動汽輪發(fā)電機(jī)組的振動22222xypm eeAAAArkm將上式代入原方程：2

29、2xxmeAkm22yymeAkm兩種運(yùn)動的合成為：5.8 汽輪發(fā)電機(jī)組的振動汽輪發(fā)電機(jī)組的振動 無阻尼轉(zhuǎn)子振動的幅頻特性與臨界轉(zhuǎn)速無阻尼轉(zhuǎn)子振動的幅頻特性與臨界轉(zhuǎn)速00A，00()pAe，與 同向()pA，無阻尼時22222()()ppm AekAeAk m 把某些介質(zhì)對汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動及振動產(chǎn)生的阻礙作用稱為阻尼。阻尼的存在對轉(zhuǎn)子振動起著抑制和衰減的作用。 ）： ）： ）： ）：Ae ，(自動定心)有阻尼時的幅頻特性有阻尼時的幅頻特性 運(yùn)動微分方程：222cosxxd xdxmck xmedd222sinyyd ydymck ymedd 沒有力平衡，振幅被放大，在與有阻尼的情況下，因阻尼力平

30、衡的作用，振幅達(dá)到一個極值，極值大小決定于阻尼。 臨界轉(zhuǎn)速(另一定義):偏心力引起的激振力頻率等于橫向自振力頻率。5.8 汽輪發(fā)電機(jī)組的振動汽輪發(fā)電機(jī)組的振動5.8 汽輪發(fā)電機(jī)組的振動汽輪發(fā)電機(jī)組的振動22222212pppeA222arctan1pp在 取不同值時， 的關(guān)系曲線：（圖）A與）：）：）：）：00A，00()pAe時，與 同向2peA時，Ae ，如各向同性， ， 。解：令xycccxykkk2ccc ccmk阻尼系數(shù)，cosxAsinyA222arctan1pp）： ，所以有阻尼時，轉(zhuǎn)子振幅極大值對應(yīng)的臨界角速度 。 5.8 汽輪發(fā)電機(jī)組的振動汽輪發(fā)電機(jī)組的振動max2111 2

31、pAp時，1cp 單圓盤轉(zhuǎn)子的相頻特性單圓盤轉(zhuǎn)子的相頻特性22cosmAmekA2sinmecA解得：）：）：）：）：00，002p，2p，2p，）： ， 轉(zhuǎn)子找動平衡兩個線形條件轉(zhuǎn)子找動平衡兩個線形條件 *4在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、阻尼系數(shù)一定時： 轉(zhuǎn)子振動振幅與不平衡質(zhì)量大小成正比； 偏心離心力超前振幅的相位角為一常數(shù)。 5.8 汽輪發(fā)電機(jī)組的振動汽輪發(fā)電機(jī)組的振動 剛性轉(zhuǎn)子動平衡原理及剛性轉(zhuǎn)子動平衡原理及模擬實(shí)驗?zāi)M實(shí)驗系統(tǒng)系統(tǒng)說明說明二、汽輪發(fā)電機(jī)組的軸系扭振二、汽輪發(fā)電機(jī)組的軸系扭振 汽輪發(fā)電機(jī)組的軸系扭振原因是軸承中心，轉(zhuǎn)子軸心，旋轉(zhuǎn)中心三者不在同一直線上。電網(wǎng)和汽輪發(fā)電機(jī)組的非正常運(yùn)行都可能導(dǎo)致軸系扭振，其中次同步共振、超同步共振以及短路引起的扭振對軸系的威脅最大。5.8 汽輪發(fā)電機(jī)組的振動汽輪發(fā)電機(jī)組的振動一一) ) 電網(wǎng)與汽輪發(fā)電機(jī)組的非正常運(yùn)行方式電網(wǎng)與汽輪發(fā)電機(jī)組的非正常運(yùn)行方式 1.1.第一類非正常運(yùn)行方式第一類非正常運(yùn)行方式 在失磁異步運(yùn)行、電壓及頻率偏差、強(qiáng)行勵磁、正相運(yùn)行以調(diào)峰等非正常方式下運(yùn)行，發(fā)電機(jī)氣隙中電磁力矩基本上不