[发明专利]一种挠性板支承给水泵汽轮机稳定性判定方法

说明书

技术领域

本发明属于汽轮机技术领域，特别涉及一种挠性板支承给水泵汽轮机稳定性判定方法。

背景技术

目前汽轮机本体的支承方式主要有猫爪支承和挠性板支承两种，电站发电汽轮机以及工业汽轮机主要采用猫爪支承，电站给水泵汽轮机多采用挠性板支承。随着电站主机参数的提高，管系载荷作用下的汽轮机支承稳定性问题逐渐成为工程实际中专注的对象，它关系着整个机组的安全稳定运行。

对于猫爪支承的汽轮机，早期一些工程师按照传统的方法对其支承稳定性进行了讨论并给出了判定准则。上海汽轮机有限责任公司的工程师通过对作用在汽轮机高压汽缸各接口上载荷的综合分析，推导出高压缸稳定性方程，提出猫爪支承的汽轮机稳定性准则。哈尔滨汽轮机有限责任公司的技术人员利用力的平移原理，将作用于汽缸上的所有外部管道施加给汽缸的载荷平移到选定的座标轴上，通过对汽缸猫爪处由重力引起的支反力和管系引起的支反力进行比较，核定汽轮机是否稳定。

随着电站主机参数的提高，给水泵汽轮机需要更大的功率，进、排汽量也会相应增加。这就必然引起管系载荷的相应增大，这些载荷达到一定程度就有可能使得汽轮机失稳，进而破坏汽轮机的动静间隙，引发安全事故。因此，对挠性板支承的给水泵汽轮机进行分析计算，建立管系载荷作用下的汽轮机支承稳定性判定方法具有重要的工程应用价值。

给水泵汽轮机多采用挠性板支承，该结构力学边界条件较为复杂，一方面，在汽缸管系载荷和温度场的综合作用下，挠性板支承结构在垂直于板面方向容易发生挠曲变形，产生轴向偏心位移；另一方面，由于部分给水泵汽轮机自带冷凝器，巨大的真空力会使得支承结构的垂直负荷成倍的增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种挠性板支承给水泵汽轮机稳定性判定方法，该方法是用来判定采用挠性板结构支承的给水泵汽轮机在与其汽缸相连的管系载荷作用下的支承稳定性的方法，该方法也可以用来作为校核汽缸管系载荷的依据。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

1）利用非线性有限元计算得到汽轮机单个挠性板支承结构在不同初始偏心位移e时的载荷-位移曲线，根据载荷-位移曲线拟合得到汽轮机单个挠性板支承结构的极限载荷F_cr与初始偏心位移e的函数关系F_cr＝f(e)；

2）计算各个工况下汽轮机单个挠性板支承结构的支反力R，以及汽轮机单个挠性板支承结构垂直于板面方向的偏心位移E；

3）将步骤2）得到的偏心位移E作为初始偏心位移e，将偏心位移E带入函数关系F_cr＝f(e)得到单个挠性板支承结构的极限载荷F_cr；

4）汽轮机整体支承稳定性的判据为：

（a）e<[e]，[e]表示由汽轮机制造厂所提出的最大许用初始偏心位移；

（b）R>0；

（c）R＜F_cr；

根据上述判据对挠性板支承汽轮机的稳定性进行判定，若上述判据（a）、（b）以及（c）同时成立，则挠性板支承汽轮机的稳定性处于安全状态，否则，挠性板支承汽轮机的稳定性处于失稳状态。

所述汽轮机单个挠性板支承结构包括三组，分别为汽轮机前端挠性板支承结构以及两侧挠性板支承结构。

所述支反力R按照以下公式计算：