（福建福清核电有限公司 福建福清 350318）
摘要：近年来，我国的核电事业获得了较大程度的发展。在本文中，将就核电1000MW机组汽轮机高中压转子弯曲振动特性进行一定的研究。
关键词：核电1000MW；机组汽轮机；高中压转子；弯曲振动特性
1 引言
在我国鼓励新能源、清洁能源应用的今天，我国的核电产业具有了较好的发展前景。在核电发电当中，核电汽轮机是一项重点设备，虽然其具有较低的蒸汽参数，但在实际运行当中，如径向温度场不均匀，也将因热弯曲情况的出现导致动静碰磨问题的出现，甚至会导致永久弯曲事故的发生。对此，即需要能够做好其弯曲振动特性的研究，以此机组的稳定安全运行提供参考。
2 机组概况
某核电厂1000MW机组，使用HN1089单轴汽轮机以及TA 1100-78型发电机，以静态无刷励磁。轴系方面，包括有2个低压转子、1个发电机转子以及1个高中压转子，不同转子根据支撑方式8个可倾瓦轴承组成。高中压转子当中，其高压部分为整锻轴，即在以整体方式锻造形成后使用车床加工其叶轮部分。轴系基础方面，由12根立柱、1块基础台板与底板组成，具有76个TK弹簧隔振器。
3 轴系动力学计算
3.1 模型与计算方式
对于汽轮发电机组轴系来说，其是一个具有连续质量分布特征的弹性系统，具有多个自由度，在实际对其开展理论分析时，具有着较为复杂的特点。对此，在对其进行离散化处理之后，则可以将其视作为有限自由度系统进行分析。同传递矩阵法相比，该方式具有着更高的力学计算精度。在本研究当中，通过旋转机械动力学软件对其开展动力学分析，首先，对其8个支撑轴进行建模计算，以此获得动静特性参数。之后，再将其进行子模化处理，计入基础参振质量、阻尼以及刚度：第一，弹簧基础模化。该机组使用的为弹簧减震基础，在具体建模当中，将隔振器上方水泥台板以及固定设备作为基础参振质量进行计算，隔振器动刚度为基础动刚度，并做好隔振器阻尼的计入；第二，支撑轴承模化。该技术使用的3瓦块可倾瓦支撑轴承，几个轴承之间的结构相位相比，但在具体张角、槽角以及宽度方面存在着一定的差异，需要在具体建模当中做好考虑与研究。在对轴承特性进行分析后，即能够获得该轴承的特性系数以及油膜压力分布；第三，轴系模化。在具体轴系建模当中，需要将转子实现为离散数学模型的模化处理，模型由具有弹性、分布质量轴段以及离散叶轮组成。其中每个轴端由内径、等效质量外径、长度以及弹性模量参数对其特性进行表征；第四，动力学模型。在本研究中，通过动力学模型对减震弹簧基础在该过程当中受到的影响进行计算，该模型如下图所示：
图1
在上图中，mi为转子在支座i位置的集中质量，ki与ri为油膜刚度与阻尼系数，kfi与rfi为基础刚度系数与阻尼系数，mfi为基础参振质量。
3.2 转子不平衡相应计算
在本研究当中，转子弯曲情况为塑性变形，并不会对弹性恢复力形成。根据模态分析后了解到：第一，转子振动响应情况的存在是不同阶振动模态的叠加，当弯曲变形当中具有更大某阶振动模态比例时，该系统在该阶临界位置则将具有更为明显的响应；第二，根据转子振动相应各阶振动模态以对应阶平衡配重方式处理。通过该处理方式的应用，即能够最大程度对转子弯曲引起的力矩以及偏心力进行消除；第三，对弯曲转子某阶模态进行平衡处理，在使其弯曲响应同加重响应表达式相等之后即能够实现对应加重参数的获得。而该加重参数的存在，也将使得该振动相应当中弯曲、加重响应其中的一项参数较大。
2.3 高中压转子加配重后振动响应
对于高中压转子来说，当其处于正常运行状态下，将仅仅经历1阶临界转速区，在最大弯曲量点位置，则处于中间过桥汽封处，弯曲曲线同1阶振型较为接近。在本研究当中，对高中压转子在两端同相位对1kg加重情况下轴系的振动响应进行研究，从结果当中发现，当对转子两端进行同相位加重处理时，即能够形成对转子1阶振型的激发，而在两端各加1kg时，轴承的最大振动峰值将达到20μm左右。中部加重方面，当对其进行2kg集中加重、在两端同相位位置进行1kg加重处理时，其对转子不平衡力矩的提供在同一个平面下相等。而在经过进一步计算后了解到，发现中部集中高中压不平衡情况的存在有很大几率对转子的1阶振型进行激发，且具有更大的振动响应。
2.4 高中压转子弯曲轴系振动相应
当转子发生弯曲情况时，则将形成不同的弯曲曲线，但其具体形式同转子1阶振型较为相似。当以1阶振型发生平面弯曲时，转子振动相应过临界转速振幅在450μm，在额定转速下，其振幅在200μm以上。而经过两侧动平衡通道的两端加重处理后发现，中、高压侧的最大加重量为6.714kg以及3.536kg，即在完成加重之后，其具体振动响应存在着远远超出振动限值的情况。在经过计算后发现，当转子两端对最大配重加装处理后，要想使其振动峰值在250μm以下，且额定转速在130μm以下时，重心位置最大弯曲量即为0.06mm。在该情况下，则徐璈在现场做好揭缸检查，联系其具体故障发生情况确定是否需要进一步加重处理或者进行维修，但对于该种处理方式来说，则将因此增加工期，使电厂受到较大的经济损失。而对于同容量100MW火电机组，当其转子弯曲梁在0.1mm时，则可以通过不揭缸方式在现场进行加重处理，在实现振幅降低的基础上使其能够处于合理范围当中。此外，当机组在停机以及运行启动过程当中，如其盘车装置因故障问题的存在不能够正常工作，转子在静止状态下，因受到自身较大质量以及温度场方面的影响，则很可能因此发生弯曲情况，而只有当其弯曲梁在0.06mm以内时，才能够通过揭缸加重方式的应用实现平衡，对此，即需要能够做好日常把握，避免转轴弯曲问题的发生。
4 结束语
在上文中，我们对核电1000MW机组汽轮机高中压转子弯曲振动特性进行了一定的研究，在实际工作中，需要做好转子弯曲情况控制，保障其稳定运行。
参考文献：
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论文作者:田培民,范继勋
论文发表刊物:《电力设备》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/4
标签：转子论文; 弯曲论文; 核电论文; 机组论文; 汽轮机论文; 中压论文; 基础论文; 《电力设备》2017年第14期论文;