專利名稱：一種撓性板支承給水泵汽輪機(jī)穩(wěn)定性判定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽輪機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種撓性板支承給水泵汽輪機(jī)穩(wěn)定性判定方法。
背景技術(shù)：
目前汽輪機(jī)本體的支承方式主要有貓爪支承和撓性板支承兩種，電站發(fā)電汽輪機(jī)以及工業(yè)汽輪機(jī)主要采用貓爪支承，電站給水泵汽輪機(jī)多采用撓性板支承。隨著電站主機(jī)參數(shù)的提高，管系載荷作用下的汽輪機(jī)支承穩(wěn)定性問題逐漸成為工程實際中專注的對象，它關(guān)系著整個機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。對于貓爪支承的汽輪機(jī)，早期一些工程師按照傳統(tǒng)的方法對其支承穩(wěn)定性進(jìn)行了討論并給出了判定準(zhǔn)則。上海汽輪機(jī)有限責(zé)任公司的工程師通過對作用在汽輪機(jī)高壓汽缸·各接口上載荷的綜合分析，推導(dǎo)出高壓缸穩(wěn)定性方程，提出貓爪支承的汽輪機(jī)穩(wěn)定性準(zhǔn)則。哈爾濱汽輪機(jī)有限責(zé)任公司的技術(shù)人員利用力的平移原理，將作用于汽缸上的所有外部管道施加給汽缸的載荷平移到選定的座標(biāo)軸上，通過對汽缸貓爪處由重力引起的支反力和管系引起的支反力進(jìn)行比較，核定汽輪機(jī)是否穩(wěn)定。隨著電站主機(jī)參數(shù)的提高，給水泵汽輪機(jī)需要更大的功率，進(jìn)、排汽量也會相應(yīng)增力口。這就必然引起管系載荷的相應(yīng)增大，這些載荷達(dá)到一定程度就有可能使得汽輪機(jī)失穩(wěn)，進(jìn)而破壞汽輪機(jī)的動靜間隙，引發(fā)安全事故。因此，對撓性板支承的給水泵汽輪機(jī)進(jìn)行分析計算，建立管系載荷作用下的汽輪機(jī)支承穩(wěn)定性判定方法具有重要的工程應(yīng)用價值。給水泵汽輪機(jī)多采用撓性板支承，該結(jié)構(gòu)力學(xué)邊界條件較為復(fù)雜，一方面，在汽缸管系載荷和溫度場的綜合作用下，撓性板支承結(jié)構(gòu)在垂直于板面方向容易發(fā)生撓曲變形，產(chǎn)生軸向偏心位移；另一方面，由于部分給水泵汽輪機(jī)自帶冷凝器，巨大的真空力會使得支承結(jié)構(gòu)的垂直負(fù)荷成倍的增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種撓性板支承給水泵汽輪機(jī)穩(wěn)定性判定方法，該方法是用來判定采用撓性板結(jié)構(gòu)支承的給水泵汽輪機(jī)在與其汽缸相連的管系載荷作用下的支承穩(wěn)定性的方法，該方法也可以用來作為校核汽缸管系載荷的依據(jù)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案I)利用非線性有限元計算得到汽輪機(jī)單個撓性板支承結(jié)構(gòu)在不同初始偏心位移e時的載荷-位移曲線，根據(jù)載荷-位移曲線擬合得到汽輪機(jī)單個撓性板支承結(jié)構(gòu)的極限載荷Fra與初始偏心位移e的函數(shù)關(guān)系Fra = f (e)；2)計算各個工況下汽輪機(jī)單個撓性板支承結(jié)構(gòu)的支反力R，以及汽輪機(jī)單個撓性板支承結(jié)構(gòu)垂直于板面方向的偏心位移E ；3)將步驟2)得到的偏心位移E作為初始偏心位移e，將偏心位移E帶入函數(shù)關(guān)系Fcr = f (e)得到單個撓性板支承結(jié)構(gòu)的極限載荷Fra ；
4)汽輪機(jī)整體支承穩(wěn)定性的判據(jù)為(a) e< [e], [e]表不由汽輪機(jī)制造廠所提出的最大許用初始偏心位移；(b)R>0;(c) R < Fcr;根據(jù)上述判據(jù)對撓性板支承汽輪機(jī)的穩(wěn)定性進(jìn)行判定，若上述判據(jù)(a)、(b)以及(C)同時成立，則撓性板支承汽輪機(jī)的穩(wěn)定性處于安全狀態(tài)，否則，撓性板支承汽輪機(jī)的穩(wěn)定性處于失穩(wěn)狀態(tài)。所述汽輪機(jī)單個撓性板支承結(jié)構(gòu)包括三組，分別為汽輪機(jī)前端撓性板支承結(jié)構(gòu)以及兩側(cè)撓性板支承結(jié)構(gòu)。所述支反力R按照以下公式計算
權(quán)利要求
1.一種撓性板支承給水泵汽輪機(jī)穩(wěn)定性判定方法，其特征在于，包括以下步驟 1)利用非線性有限元計算得到汽輪機(jī)單個撓性板支承結(jié)構(gòu)在不同初始偏心位移e時的載荷-位移曲線，根據(jù)載荷-位移曲線擬合得到汽輪機(jī)單個撓性板支承結(jié)構(gòu)的極限載荷Fcr與初始偏心位移e的函數(shù)關(guān)系Fra = f (e)； 2)計算各個工況下汽輪機(jī)單個撓性板支承結(jié)構(gòu)的支反力R，以及汽輪機(jī)單個撓性板支承結(jié)構(gòu)垂直于板面方向的偏心位移E ； 3)將步驟2)得到的偏心位移E作為初始偏心位移e，將偏心位移E帶入函數(shù)關(guān)系Fra=f(e)得到單個撓性板支承結(jié)構(gòu)的極限載荷Fra ； 4)汽輪機(jī)整體支承穩(wěn)定性的判據(jù)為 (a)e<[e], [e]表示由汽輪機(jī)制造廠所提出的最大許用初始偏心位移； (b)R>0 ； (c ) R < Fcr ； 根據(jù)上述判據(jù)對撓性板支承汽輪機(jī)的穩(wěn)定性進(jìn)行判定，若上述判據(jù)(a)、(b)以及(c)同時成立，則撓性板支承汽輪機(jī)的穩(wěn)定性處于安全狀態(tài)，否則，撓性板支承汽輪機(jī)的穩(wěn)定性處于失穩(wěn)狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種撓性板支承給水泵汽輪機(jī)穩(wěn)定性判定方法，其特征在于所述汽輪機(jī)單個撓性板支承結(jié)構(gòu)包括三組，分別為汽輪機(jī)前端撓性板支承結(jié)構(gòu)以及兩側(cè)撓性板支承結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種撓性板支承給水泵汽輪機(jī)穩(wěn)定性判定方法，其特征在于所述支反力R按照以下公式計算
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種撓性板支承給水泵汽輪機(jī)穩(wěn)定性判定方法，其特征在于所述偏心位移E按照以下公式計算
全文摘要
本發(fā)明公開了一種撓性板支承給水泵汽輪機(jī)穩(wěn)定性判定方法，用來判斷在不同工況下給水泵汽輪機(jī)汽缸受到管系載荷作用時的支承穩(wěn)定性。該方法通過線性疊加原理，將有限元計算得到的汽缸載荷等效到汽輪機(jī)的撓性板支承結(jié)構(gòu)，通過對比支承結(jié)構(gòu)的承載能力和實際載荷結(jié)合工程實際來判斷給水泵汽輪機(jī)的支承穩(wěn)定性。該方法適用于電力、供熱、石油天然氣等相關(guān)行業(yè)所有采用撓性板支承的汽輪機(jī)的穩(wěn)定性判定以及與汽輪機(jī)本體相連的管系載荷的校核。
文檔編號G06F17/50GK102902850SQ201210349029
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月19日
發(fā)明者袁奇, 樊星, 余沛坰, 徐進(jìn)峰 申請人:西安交通大學(xué)