Динамическая надежность элементов валопровода энергетических турбогенераторов при внезапных изменениях нагрузки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.01, кандидат технических наук Мандрыка, Э.С.

• Мандрыка, Э.С.
• кандидат технических наук
• 1983

Оглавление диссертации кандидат технических наук Мандрыка, Э.С.

I .ВВЕДЕНИЕ.

2. МЕТОД РАСЧЕТА НЕСТАЦИОНАРНЫХ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ ВАЛОПРОВОДА ТУРБОАГРЕГАТА

2.1. Расчетная схема валопровода

2.2. Уравнения движения валопровода при крутильных колебаниях.

2.3. Учет рассеивания энергии крутильных колебаний

2.4. Уравнения движения системы "вал-лопатки"

2.5. Определение напряжений в рабочих лопатках при крутильных колебаниях валопровода

2.6. Алгоритм решения уравнений движения системы "вал-лопатки"

2.6.1. Определение собственных частот и форм

2.6.2. Расчет вынужденных колебаний

2.6.3. Виды внезапных изменений нагрузки

3. РАСЧЕТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ВАЛОПРОВОДА ПРИ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЯХ

3.1. Спектры собственных частот крутильных колебаний валопровода.

3.2. Динамические напряжения в элементах валопровода при различных видах внезапных изменений нагрузки

3.2.1. Напряженность элементов валопровода при внезапном коротком замыкании

3.2.2. Исследование напряженного состояния валопровода при внезапном коротком замыкании с последующим отключением поврежденной линии

3.2.3. Напряженность элементов валопровода при работе генератора в режиме качания

3.2.4. Анализ характера нестационарных крутильных колебании валопровода

3.2.5. Влияние рассеивания энергии колебаний в валопроводе и затухания возмущающего электромагнитного момента.

3.2.6. Пути повышения динамической надежности элементов валопровода при внезапных изменениях нагрузки.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ ВАЛОПРОВОДА

МЕТОДОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО 1.ЮДШЛИР0ВАНШ.

4.1. Электрическая аналогия крутильных колебаний

4.2. Методика построения электрической модели валопровода

4.3. Результаты исследования крутильных колебаний на электрических моделях валопровода турбоагрегата

4.4. Исследование влияния различных факторов на динамическую надежность валопроводов при внезапных изменениях нагрузки

4.4.1. Влияние податливости участка, валопровода между генератором и турбиной.

4.4.2. Влияние величины массового момента инерции ротора генератора

4.4.3. Переходные процессы в валопроводе, имеющем нелинейный упругий элемент о.ЗКСПЕРИл11НТАЛЫЛ1Е ИССЛЕДОВАНЫ Д!П1А:,ЖЕС1аК ПРОЦЕССОВ В ВАЛОПРОВОДЕ ПРИ КРУ1Г1ЛБННХ К0ЛЕШЕ1ЯХ.

5.1. Краткое описание поделеь тлопровода.

5.2. Результаты экспериментальных после,прваний моделей водопровода.I8S

5.3. Опыт трехфазного внезапного короткого замыкания на турбоагрегате К-300-240 ПО ITS + ТГБ-500 "Электротязжаш".IS

5.4. Сравнение результатов экспериментальных и расчетных исследований

6. ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Динамическая надежность элементов валопровода энергетических турбогенераторов при внезапных изменениях нагрузки»

Наша страна вышла на новые рубежи строительства коммунизма. ХХЛ съезд КПСС утвердил программу экономического и социального развития СССР на 11-ю пятилетку и период до 1990 года.

Безусловной предпосылкой решения всех народнохозяйственных задач - и производственных, и социальных - является развитие тяжелой индустрии, - отмечено в отчетном докладе ЦК КПСС ХХУ1 съезду. - Особенно это касается ее базовых отраслей, и в первую очередь - топливно-энергетических".

Дальнейшее развитие энергетической базы СССР в решающей мере будет определяться вводом энергоблоков большой единичной мощности на ГРЭС и АЭС. Мощность только атомных электростанций в 11-й пятилетке возрастет на 24-25 миллионов киловатт, и это будет достигнуто главным образом за счет установки турбоагрегатов единичной мощностью 1000 МВт.

Рост выработки электроэнергии предусматривает дальнейшее количественное и качественное развитие систем передачи ее потребителям. К концу 1985 года установленная мощность электростанций, объединенных в Единую Электрическую Систему СССР, превысит 300 миллионов киловатт, а годовое производство электроэнергии составит 94% общей выработки в стране.

Развитие современной энергетики по пути совершенствования конструкций турбоагрегатов и повышения их мощности, роста энергоемкости потребителей и напряженности передающих электролиний немыслимо без обеспечения высокой надежности работы всех элементов энергетического оборудования.

Наиболее высокие требования в настоящее время предъявляются к надежности основного оборудования и прежде всего к турбоагрегату, включающему турбину и электрогенератор.

Необходимость исследования динамической напряженности элементов валопровода турбоагрегата при внезапных изменениях нагрузки обусловлена требованиями обеспечения надежности работы при анормальных режимах.

Особенно тяжелыми из этих режимов являются внезапные короткие замыкания, несинхронные включения генератора в электрическую сеть, отключение электрической линии, поврежденной коротким замыканием вблизи электростанции, и другие, сопровождающиеся значительными по величине изменениями нагрузки.

Валопровод турбоагрегата, работающего в режиме внезапных изменений нагрузки, испытывает воздействие переменных скручивающих моментов, величина которых может в несколько раз превосходить значение номинального крутящего момента. Возникающие в этом случае крутильные колебания валопровода и изгибные колебания лопаток большой длины вызывают значительное повышение динамических напряжений в таких ответственных элементах агрегата как шейки роторов и прикорневые сечения рабочих лопаток последней ступени части низкого давления.

Недостаточная динамическая надежность указанных выше элементов турбоагрегата при работе последнего в режиме внезапных изменений нагрузки может явиться причиной серьезных аварий. Так, при поломке на участке вала между генератором и турбиной, испытывающего наибольший скручивающий момент, происходит отсоединение ротора генератора, составляющего значительную часть массы всего валопровода. Это в свою очередь создает реальную угрозу угона турбины и, как следствие, тяжелейшие повреждение ее.

При определенных условиях крутильные колебания валопровода могут вызвать обрыв лопаток большой длины, что само по себе является серьезной аварией. В то же время обрыв таких лопаток приводит к значительной внезапной разбалансировке ротора, и как показывает опыт, может привести к дальнейшим повреждениям турбоагрегата, вплоть до практически полного разрушения его / 1,2,3, 4/.

Опыт эксплуатации энергетического оборудования дает достаточно примеров повреждения турбоагрегатов вследствие возникновения крутильных колебаний валопровода.

Так, в 1972 г. на шести турбоагрегатах мощностью 200 мВт Томусинской и близлежащих ГРЭС в течение 1-7 минут произошла поломка валов возбудителей.Расследованне аварии показало, что причиной повреждений явился режим асинхронного хода (качания), продолжавшийся около 8 минут. Действующий при этом на бочку генератора переменный скручивающий момент (частота ~ 5 Гц)вызвал резонансные крутильные колебания возбудителя с недопустимо большим уровнем динамических напряжений в вале возбудителя.

Недостаточная прочность на кручение элементов турбоагрегата и многократные несинхронные включения в электрическую систему послужили причиной поломки валов на двух газотурбинных установках энергокомпании Consumers Power (США) / 5 /.

В результате возникновения в электрической системе с продольной емкостной компенсацией низкочастотных колебаний режима имели место два случая поломки валов турбоагрегатов на электростанции Мохав (США) / 6,7 /.

Наличие частоты 120 Гц в спектре крутильных колебаний валопровода одного из турбоагрегатов фирмы Вестингауз явияось причиной серии поломок рабочих лопаток турбины. Указанные повреждения были устранены путем отстройки валопровода от крутильной частоты 120 Гц / 8 /.

Проблема обеспечения динамической надежности элементов валопровода при работе турбоагрегата в режиме переменных нагрузок уже длительный период не утрачивает своей актуальности. Это объясняется несколькими факторами.

Основной тенденцией развития современной энергетики является рост единичной мощности турбоагрегатов. При этом существенно увеличивается удельная нагруженность элементов ротора, возрастает величина возмущающих моментов при анормальных режимах.

Постоянное увеличение выработки электроэнергии, необходимость передачи огромных мощностей на дальние расстояния потребовали создания разветвленной системы, объединяющей большое число как источников, так и потребителей электроэнергии. В этих условиях работа каждого агрегата существенным образом зависит от процессов, происходящих в электрической системе. В то же время от поведения генераторов электроэнергии при различного рода отклонениях от установившегося режима системы в большой степени зависит надежная работа энергосистемы.

Возникающие в мощных системах отклонения, обусловленные как нормальными эксплуатационными режимами, так и аварийными, вызывают изменения нагрузки. Следствием этого является появление дополнительных крутящих моментов в валопроводах турбоагрегатов.

По мере увеличения мощности энергосистем и усложнения задач по управлению их работой возникают принципиально новые физические процессы, существенным образом влияющие на надежность функционирования не только отдельных агрегатов, но и всей системы в целом.

Одним из таких процессов является режим изменения нагрузки вследствие отключения поврежденной внезапным коротким замыканием линии волизи генератора, работающего параллельно с электрической сетью. Проблема отключения линии при внезапном коротком замыкании впервые была поставлена в СССР / 9 ДО,11 /. В настоящее время она серьезно исследуется также специалистами зарубежных стран / 12,13,14,15,16 /.

Успешное решение задачи обеспечения высокой надежности работы турбоагрегатов при различного рода изменениях нагрузки невозможно без глубокого теоретического и экспериментального исследования динамических процессов, происходящих в наиболее напряженных элемен тах вал опр ов ода.

Экспериментальные и теоретические работы по исследованию крутильных колебаний были обусловлены практическими потребностями развития промышленности. Наиболее остро проблема крутильных колебаний была поставлена в период бурного развития двигателей внутреннего сгорания и прежде всего значительного роста их мощности.

Периодически изменяющиеся усилия от давления газов в цилиндрах, передаваемые через кривошипный механизм на коленчатый вал, служили причиной возникновения интенсивных крутильных колебаний валов и нередко приводили к повреждению последних.

Этот период отмечен углубленным изучением теоретических основ расчетных методов исследования динамики коленчатых валов.

Большой вклад в исследование и разработку инженерных методов расчета крутильных колебаний внес В.П.Терских / 17,18,19 /. Предложенный им в 30-х годах метод цепных дробей оказался весьма удобным в применении к практическим расчетам даже достаточно сложных систем установок двигателей внутреннего сгорания.

В 40-х годах интенсивное развитие получают методы исследования динамических процессов в валах, основанные на электромеханической аналогии / 20,21,22,23,24,25 /. Обладая физической наглядностью и удовлетворительной для того времени точностью, эти методы сыграли определенную роль в решении проблемы крутильных колебаний.

Перечисленные начальные этапы теоретических разработок и исследований относились к стационарным крутильным колебаниям. В этом случае наибольший интерес представляют резонансные условия, а основной задачей является устранение опасных с точки зрения прочности резонансов.

Дальнейшее развитие исследований крутильных колебаний связано с проблемой обеспечения динамической надежности валопровода турбоустановок, служивших приводом электрогенераторов. Механические характеристики таких валопроводов имеют существенное отличие от валов двигателей внутреннего сгорания. Прежде всего это касается значительной протяженности валопровода и наличия в нем участков с большими массовыми моментами инерции. Отличительной особенностью является также и силовое воздействие на вало-провод. Внешний возмущающий момент определяется различными видами анормальных режимов работы электрогенератора. При этом характерным для указанных скручивающих моментов является их внезапное возникновение и наличие в них как постоянной составляющей, так и переменной составляющей, которые, кроме того, со временем затухают. Следовательно, для валопровода энергетического турбоагрегата наиболее типичным является возникновение нестационарных крутильных колебаний.

Первые расчетные исследования напряженного состояния валопровода турбоагрегата базировались на упрощенной математической модели, представлявшей валопровод в виде двух или трехмассовых систем / 26,27 /.

В дальнейшем рядом авторов и прежде всего В.М.Фридманом были разработаны методы более точных расчетов, основанных на решении задачи движения многомассовой системы при крутильных колебаниях / 28,29,30,31,32,33,34/.Указанные методы позволили составить программы для ЭЦВМ и получать щенку напряженного состояния участков валопровода турбоагрегата при крутильных колебаниях вследствие различных видов внезапного короткого замыкания.

Авария на Новочеркасской ГРЭС / I /, первопричиной которой послужило короткое замыкание на низкой стороне трансформатора, а следствием обрыв части лопаток последней ступени ЧНД и разрушение валопровода в нескольких местах, поставила в ряд актуальных проблему динамической надежности рабочих лопаток большой длины при крутильных колебаниях ротора. Начальный этап разработки методов определения напряженного состояния рабочих лопаток был основан на приближенной расчетной схеме / 31,33,35,36 /. Суть ее состояла в том, что при решении задачи вынужденных крутильных колебаний валопровода вначале находится закон углового перемещения диска, несущего лопатки, в предположении абсолютной жесткости последних. Затем по определенному указанным способом закону движения диска выполнялся расчет динамических напряжений в лопатках.

Выполненные таким образом вычисления для ряда вариантов вало-проводов показали, что приближенная расчетная схема не позволяет дать правильную оценку прочности лопаток, так как она не учитывает взаимосвязь крутильных колебаний вала и колебаний длинных лопаток.

Метод расчета системы "вал-лопатки" с учетом совместных колебаний валопровода и лопаток впервые был разработан В.А.Андреевым / 37,38 / ив дальнейшем получил развитие в работах Ю.П.Косино-ва и автора / 39,40,41,42 /.Практическая реализация этих методов в программах расчета на ЭВМ дала возможность оценивать динамические напряжения в элементах турбоагрегата в условиях возникновения крутильных колебаний, учитывая при этом как рассеивание энергии в механической системе, так и затухание возмущающего скручивающего момента.

Рассматривая решение задачи крутильных колебаний валопровода турбоагрегатов в теоретическом плане, целесообразно также рассмотреть пути практического решения ее. В этом смысле можно отметить несколько различных направлений как в самой методике, так и в ее реализации при разработке алгоритма расчета нестационарных крутильных колебаний.

Так, например, А.В.Дебагяя выбрал путь численного интегрирования по методу Рунге-Кутта / 31,32 /. Этот метод не нашел распространения в конкретных расчетах, так как требовал чрезвычайно малого шага по времени в процессе численного интегрирования ( дЬ = 0,00001 с ), большой продолжительности счета и давал накопление значительной погрешности.

Более практичным оказался метод разложения вынужденных крутильных колебаний системы по ее собственным формам / 30,37,28, 41,43,44,45 /. Но и при этом методе в задаче определения собственных частот и форм колебаний системы наметились два методологических подхода. В работах В.А.Андреева задача определения собственных частот и форм решена на основе метода динамических жесткостеи / 17,46 /, а в работах, например, Ю.П.Косинова и автора использован метод Крылова-Толле / 47 /, который, как показала практика, более удобен при составлении алгоритма расчета и лишен некоторых вычислительных трудностей, присущих методу динамических жесткостей.

Говоря о теоретических и расчетных исследованиях динамических процессов в валопроводе при крутильных колебаниях, следует отметить, что в решении этой проблемы СССР занимает ведущее место. Публикации в зарубежной технической литературе по данной проблеме в той постановке, которая в СССР была сформулирована и практически решена к концу 60-х годов, появились только в конце 70-х годов / 48,49,50,51 /.

Значительное место при решении проблемы крутильных колебаний валопровода турбоагрегата отведено экспериментальным исследованиям. Такие исследования проводились как на натурных агрегатах, так и на модельных установках / 7,8,49,51,52,53,54,55,56,57,58, 59/. Эти эксперименты позволили не только получить непосредственные данные о напряжениях в элементах валопроводов, изучить физические процессы в системе, но и отработать методику измерений, а также опробировать расчетные методы оценки динамического состояния валопровода при работе турбоагрегата в режимах внезапных изменений нагрузки.

В последние годы исследованиями, проведенными в СССР / 9,10, 11,57,60 /, а затем и ведущими зарубежными фирмами, выявлен ряд режимов работы мощных электрических систем, характеризующихся значительными изменениями нагрузки на турбоагрегаты. Одним из таких режимов является внезапное короткое замыкание вблизи генератора, работающего параллельно с электрической сетью, и последующее автоматическое отключение поврежденной коротким замыканием линии.

Как показали расчеты / 9 /, электромагнитный момент, действующий на бочку генератора при указанном режиме, может заметно превосходить момент, возникающий в случае ВКЗ на выводах генератора.

Этой проблеме посвящен ряд работ, опубликованных в зарубежной печати / 12,13,14,15,16,49,50,61,62,63 /.

К настоящему времени накоплен большой объем данных по эксплуатации турбоагрегатов, исследованиям на моделях и натурных агрегатах, а также результатов расчетных исследований динамичексих процессов в элементах валопровода при внезапных изменениях нагрузки.

Тем не менее пока еще не определился окончательно единый подход к вопросу о нормировании допустимого уровня динамических напряжений в валах при крутильных колебаниях. Так, по японским стандартам требуется, чтобы вал выдерживал кратковременный двухкратный номинальный момент при работе на номинальной нагрузке / 6, 64/. В практике отечественного турбостроения принято нормирование по максимальному напряжению при внезапном коротком замыкании на выводах генератора,или по предельному скручивающему моменту в наиболее опасном сечении валопровода /41, 43 /.

Нет общего мнения и о том, какой из видов внезапного изменения нагрузки следует выбрать для оценки прочности валопровода.

Существуют различные точки зрения и в отношении характера нестационарных крутильных колебаний. Это, например, касается оценки демпфирующих свойств валопроводов турбоагрегатов. В ряде статей указывается на слабое затухание крутильных колебаний / 65,66 /. В то же время по данным других авторов демпфирование при указанных колебаниях достаточно значительно / 7,49 / и должно учитываться при расчетах.

В данной диссертационной работе рассмотрены следующие задачи:

- разработка методики и универсального алгоритма расчета напряженного состояния элементов Еалопровода турбоагрегата для различных режимов внезапного изменения нагрузки, в том числе отключения внезапного короткого замыкания и режима качания;

- исследование характера динамических процессов в валопроводе при различных видах внешнего возмущающего момента;

- определение наиболее напряженных элементов валопровода турбоагрегата при крутильных колебаниях, включая рабочие лопатки большой длины;

- исследование влияния конструктивных факторов на динамическую надежность валопровода при работе в режиме внезапных изменении нагрузки;

- анализ возможных путей снижения напряженности элементов вало-провода при крутильных колебаниях;

- разработка методики исследования крутильных колебаний валопро-вода методом электромеханической аналогии;

- сопоставление трех методов исследования динамики валопровода при крутильных колебаниях - расчетного, механического моделирования и электромеханической аналогии.

Диссертация состоит из шести разделов.

Во втором разделе рассмотрена математическая модель крутильных колебании валопровода и дано описание метода расчета собственных частот и форм, а также напряжений в элементах валопровода турбоагрегата при нестационарных крутильных колебаниях системы "вал-лопатки".

Третий раздел содержит данные расчетного исследования напряженного состояния элементов валопровода при различного рода внешних возмущающих моментах, анализ характера динамических процессов в системе "вал-лопатки" и влияния ряда факторов на динамическую надежность.

Четвертый раздел посвящен исследованию крутильных колебаний валопровода методом электромеханической аналогии.

Данные экспериментальных исследований, а также сопоставление результатов математического, электрического и механического моделировании нестационарных крутильных колебании валопровода приведены в пятом разделе.

В шестом разделе даны выводы, базирующиеся на анализе результатов исследования нестационарных крутильных колебаний валопровода турбоагрегата. Выводы содержат рекомендации по повышению динамическои надежности элементов валопровода при внезапных изменениях нагрузки.

Заключение диссертации по теме «Котлы, парогенераторы и камеры сгорания», Мандрыка, Э.С.

ВЫВОДЫ

6.1. Разработаны уточненный метод и алгоритм расчета напряженного состояния элементов валопровода турбоагрегата при нестационарных крутильных колебаниях, возникающих вследствие внезапных изменений нагрузки. Метод позволяет учитывать основные конструктивные особенности современных турбоагрегатов и различный характер изменения нагрузки.

6.2. Впервые выполнена оценка динамической надежности отечественных турбоагрегатов большой мощности в условиях отключения внезапного короткого замыкания.

6.3. Усовершенствована методика исследований нестационарных крутильных колебаний с помощью электрического моделирования. При этом предложена схема формирования аналога возмущающего момента, применена поэлементная настройка модели, повышающая точность моделирования, введена в схему цепочка - аналог лопаток.

6А, Сопоставлением результатов расчета, экспериментов на натурном агрегате и крупномасштабных многомассовых моделях, а также электромоделирования подтверждена достоверность разработанного метода расчета.

6.5. Выполнено расчетное исследование динамических процессов б валопроводе для отечественных турбоагрегатов мощностью 100,200,300,500,800,1000 и 1200 МВт при различных видах внезапного изменения нагрузки, в результате которого установлено:

6.5.1. Спектр собственных частот, определяющих качественный характер нестационарных колебаний валопровода и его напряженное состояние, находится в диапазоне от нескольких герц до нескольких десятков герц и в ряде случаев имеет частоты близкие частотам переменных составляющих внешнего возмущаю

- 202 щего момента (5 Гц при режиме качания; 50 и 100 Гц при режимах ВКЗ).

6.5.2. Собственные частоты системы "вал-лопатки", определяемые упруго-массовыми характеристиками рабочих лопаток большой длины, превосходят парциальную частоту этих лопаток.

6.5.3. При нестационарных крутильных колебаниях, вызванных внезапными изменениями нагрузки, максимальный скручивающий момент возникает на участке валопровода между генератором и турбиной. Наиболее напряженными при крутильных колебаниях явлйются шейки роторов.

6.5Л. Наибольшие динамические напряжения испытывают лопатки последней ступени ближайшего к генератору ротора низкого давления.

6.5.5. При режимах внезапного изменения нагрузки возможно совпадение собственной частоты крутильных колебаний валопровода с частотой возмущающего электромагнитного момента. В этом случае создается условие резонанса, который в силу кратковременности действия внешнего возмущения (кроме режима качания) не успевает развиться. Опасность резонансных условий должна в каждом конкретном случае оцениваться по результатам расчета, выполненного с учетом потерь на трение и затухания электромагнитного момента.

6.5.6. При отсутствии резонансных условий расчет напряженного состояния элементов валопровода можно производить без учета потерь на трение и затухания электромагнитного скручивающего момента.

6.5.7. С целью исключения возможности резонанса при работе генератора в режиме качания спектр валопровода не должен содержать частот, близких 5 Гц.

6.5.8. При отключении линии, поврежденной вблизи генератора внезапным коротким замыканием, динамические напряжения в шейках роторов могут быть больше, чем при наиболее тяжелых режимах внезапного короткого замыкания на выводах генератора.

6.5.9. Оценка динамической надежности валопровода турбоагрегата при крутильных колебаниях должна выполняться для режимов двухфазного, трехфазного внезапного короткого замыкания и режима отключения короткого замыкания.

6.5.10. В системе "вал-лопатки" возможно существование условия перекачки энергии крутильных колебаний от вала к лопаткам и обратно. Таки.е условия могут явиться причиной повышенных напряжений в лопатках.

6.5.11. Выполнена расчетная оценка напряженного состояния элементов валопровода турбоагрегатов ПВК-200, К-300-240, К-500-240, К-800-240, K-I200-240, K-I000-60/I500. Для основных отечественных турбоагрегатов максимальный скручивающий момент в валопроводе при внезапном коротком замыкании не превосходит 5,5 Мном.

По данным расчетов и опыта эксплуатации указанные турбоагрегаты обладают достаточной динамической надежностью в условиях внезапного короткого замыкания.

6.6. Выполнен анализ влияния различных конструктивных факторов на динамические процессы в валопроводе при внезапных изменениях нагрузки, позволивший наметить возможные пути снижения напряженности элементов турбоагрегата.

6.6.1. Уменьшение массового момента инерции ротора генератора приводит к росту скручивающего момента в участках валопровода и напряжений в лопатках при внезапных изменениях нагрузки.

- 2046.6.2. Для нерезонансных условий наиболее целесообразным мероприятием, повышающим динамическую надежность валопровода при крутильных колебаниях, является увеличение диаметра наиболее напряженного участка.

6.6.3. При недопустимо высоких напряжениях в валопроводе, возникающих в условиях неустановившегося резонанса, повышение динамической надежности может быть достигнуто как за счет увеличения диаметра перенапряженного участка, так и путем частотном отстройки валопровода.

6.6Л. При резонансных условиях, сопровождающихся высокими напряжениями в лопатках из-за большой амплитуды угловых перемещений диска, снижение динамических напряжений в лопатках может быть достигнуто прежде всего за счет отстройки валопровода от резонансной частоты.

6.6.5. Применение с целью повышения динамической надежности различного рода элементов, разъединяющих турбину при достижении определенного значения скручивающего момента (специальные муфты, срезающиеся болты и др.), для турбоагрегатов большой мощности нецелесообразно, так как это создает повышенную опасность угона турбины при внезапном изменении нагрузки.

6.6.6. Использование на участке вала между генератором и турбиной нелинейных элементов, допускающих сухое трение или деформируемых за пределами упругости, позволяет существенно снизить динамические напряжения в валопроводе при нестационарных крутильных колебаниях, вызванных внезапным изменением нагрузки.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Мандрыка, Э.С., 1983 год

1. Вассерберг О.Г., Прохоров Ю.А. и др. Технические материалыдополнительного осмотра на ЛМЗ ротора низкого давления турбины К-300-240 ХТГЗ, установленной на Новочеркасской ГРЭС, станционный № I. ЛМЗ, 1968. 83 с.

2. Шегляев А.В., Костюк А.Г. Действие внезапной разбалансировкина ротор турбоагрегата. "Теплоэнергетика", 1969, lb 8, с. 5-10.

3. Розенблюм В.И., Олимпиев В.И. Прочность валов турбомашин привнезапных аварийных разбалансировках. "Энергомашиностроение", 1974, № I, с.1-3.

4. Костюк А.Г., Шатохин В.Ф. Расчет переходных колебаний валопроводов при внезапной разбалансировке. Труды МЭИ, 1972, К 99, с. 120-128.

5. Busche Р.А., Кгаизе р.С., Hollopeter W.C. Hesults of aninvestigation into the torsional shaft failure of a 21 Ш combustion turbine. "IEEE Power .ting. Soc. Text "A" Paps Winter Meet, Hew York, N.Y., 1980". New York, N.Y., 1980. 117.

6. Алексеев Б.А. Усилия в валопроводе турбоагрегата при переходных процессах в сети . Электрические станции. 1980, № 3, с. 40-44.

7. Казовский Е.Я., Насибов А.В., Рубисов Г.В. Переходные процессы при отключении кратковременных КЗ синхронных машин. "Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт". 1972, № 5, с.37-46.

8. Казовский Е.Я., Рубисов Г.В. Переходные процессы в синхронноймашине, работающей параллельно с сетью, при отключении кратковременных замыканий. "Электротехника", 1975, № 12, с. 3-7.

9. Казовский Е.Я., Рубисов Г.В. Переходные процессы при отключении несимметричных коротких замыканий генератора, включенного в мощную сеть. "Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт". 1975, № 3, с. 18-25.

10. Терских В.П. К расчету крутильных колебаний. Вестник инженеров и техников. 1930, № 12, с. 18-23.

11. Терских В.П. Метод цепных дробей в применении к исследованиюмеханических систем, т.1. Ленинград, Судпромгиз, 1955, 375 с.

12. Терских В.П. Расчет крутильных колебаний силовых установок.1. Машгиз, 1953.

13. Гутенмахер Л.И. Электрическое моделирование. Изд-во АН СССР,1943, 126 с.

14. Гутенмахер Л.И. Электрическое моделирование. Изд-во АН СССР,1949, 135 с.

15. Тетельбаум И.М. Электромоделирование крутильных колебанийвалов поршневых двигателей. Труды ЦИАМ, 1945, № 87, с.22--27.

16. Тетельбаум И.М. Исследование крутильных колебаний валов поршневых двигателей путем электрического моделирования. Изд. БНТ МАП СССР, 1948. 32 с.

17. Тетельбаум И.М. Электрическое моделирование. Физматгиз,1959,319 с.

18. McCann G.D., Warrwn С.Е», Criner Н.Е. Determination of

19. Transient Shaft Torques in Turbine Generators by Means of the Electrical-Mechanical Analogy "Tranactions of the

20. American Institute of Electrioal Engineers", 1945, v.64,p.96-102.

21. Титов B.B., Хуторецкий Г.М., Загородная Г.А. и др. Турбогенераторы. Расчет и конструкция. Изд-во "Энергия", 1967, 895 с.

22. Stupp К. Berechnung von KurzschluBmomenten in gekoppelten

23. Wellensystemen. Siemens Zeitschrift, 41,1967^, Beiheft "Dampfturbinen groBer Leistung", S.215-222.

24. Фридман В.М., Будникова Т.В., Загородная Г.А. Крутильные колебания вала турбоагрегата при ВКЗ. "Вестник электропромышленности", 1961, № 2, с. 14-17.

25. Андреев В.А., Фридман В.М. Расчетные исследования крутильныхколебаний валопровода и колебаний лопаток турбоагрегатов при внезапном коротком замыкании. Отчет ЛПИ им.М.И.Калинина , № 4321, Л. , 1969, 55 с.

26. Берляяд В.И., Косинов Ю.П. и др. Расчет крутильных колебанийроторов турбины и генератора при ВКЗ. "Энергомашиностроение" Д969, № 6, с. 14-18.

27. Дабагян А.В., Шипулина Л.В. Расчет крутильных колебаний роторов турбогенераторных установок при коротком замыкании. "Электротехника", 1970, № I, с. 18-23.

28. Дабагян А.В., Шипулина Л.В., Майстровская Л.М. Крутильныеколебания системы роторов турбоагрегата при коротком замыкании. "Техника , кибернетика" (Харьковское отделение), Киев,1969, № 4, с. 17-22.

29. Косинов Ю.П. К расчету напряжений в рабочих лопатках последних ступеней паровых турбин при крутильных колебаниях роторов "Теплоэнергетика", 1971, Ш 2, с. 27-30.

30. Берляяд В.И., Косинов Ю.П. К оценке прочности валопроводатурбоагрегата при внезапном коротком замыкании. "Теплоэнергетика", 1973, №11, с. 64-67.

31. Андреев В.А. ,Вертиполох Н.И. Колебания валопровода и лопатокпаротурбоагрегата в режиме внезапного короткого замыкания. Труды ЛПИ им.М.И.Калинина "Механика и процессы управления. Вычислительная математика", Л., 1971, }Ь 318, 36-42.

32. Косинов Ю.П. Свободные и вынужденные колебания рабочих лопаток турбомашин (переходный процесс).В сб."Динамика и прочность машин", X. ,Из-во ХГУ, 1972, № 15, с. 25-29.

33. Андреев В.А. Совместные колебания вала и лопаток ротора паротурбоагрегата в режиме внезапного короткого замыкания. "Машиностроение", АН СССР, 1970, }*?. 6, с. 3-10.

34. Андреев В.А. Совместные колебания вала и лопаток ротора паротурбоагрегата в переходных режимах. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Л., 1970 (ЛПИ ш.М.И.Калинина). 23 с.

35. Косинов Ю.П. ,Филиппов А.П. Колебания роторов турбоагрегатовпри коротком замыкании генератора. "Теплоэнергетика". 1974, 1Ь 6, с. 70-73.

36. Филиппов А.П., Косинов Ю.П. Свободные крутильные колебаниясистемы "вал-диск-лопатки" роторов турбоагрегатов. "Машиностроение", 1973, №3, с. 23-28.

37. Мандрыка Э.С., Моногаров Ю.И. Расчет валопровода турбоагрегата на внезапное короткое замыкание.РТМ 24.021Д3-73, 44 с.

38. Моногаров Ю.И., Мандрыка Э.С. Оценка прочности валопроводовэнергетических турбоагрегатов при внезапном коротком замыкании. "Энергомашиностроение", 1974, № 3, с. 21-22.

39. Мандрыка Э.С., Герцберг Е.Я. Расчет валопровода турбоагрегата на внезапное короткое замыкание. РТМ 24.021.06-72, 38 с.

40. Фридман В.М., Андреев В.А. Расчетные исследования совместныхколебаний лопаток и валов турбоагрегатов при внезапном коротком замыкании. Отчет ЛПИ ш.М.И.Калинина, № 5215, 1970. 68 с.

41. Фридман В.М., Андреев В.А. Расчет совместных колебаний валопровода и лопаток паротурбогенератора в режиме внезапного короткого замыкания с учетом затухания. Отчет ЛПИ им.М.И.

42. Калинина, № 6328, 1970, 54 с.

43. Дондошанский В.К. Расчет колебаний упругих систем на электронных вычислительных машинах. Из-во "Машиностроение",М.,1965, 367 с.

44. Бабаков И.М. Теория колебаний. Из-во "Наука", 1968, 560 с.

45. Hamey D.G., Kung G.C. Important parameters in consideringtransient torques on turbine-generator shaft systems. "JESS Trans. Power Appar. and Syst.",l980,99,H1,p.311-317.

46. Umans S.D., Dunlop R.D.,Horowits S.H., Parikh A.C.Turbinegenerator shaft torques and fatigue. Part I. Simulation methods and fatigue analysis. "JEEE Trans. Power Appar» and System", 1979, 98, N 6, 2299-2307.

47. Моногаров Ю.И., Мандрыка Э.С. Экспериментальное определениенапряженного состояния валопровода турбоагрегата при внезапном коротком замыкании на вращающейся модели. Труды ЦКТИ, 1974, вып. 122, с. 99-106.

48. Моногаров Ю.И., Мандрыка Э.С. Экспериментальное исследованиенапряжении в валопроводе и рабочих лопатках турбоагрегата при внезапном коротком замыкании. "Теплоэнергетика", 1975, В 3, с. 87-89.

49. Олимпиев В.И.,Моногаров Ю.И. Расчетно-экспериментальное исследование колебаний валопроводов мощных турбоагрегатов при внезапном изменении нагрузки. Отчет ЦКТИ им.И.И.Ползунова № 046905/0-6283,1970, 22 с.

50. Олимпиев В.И., Гурский Г.Л.,Орлов И.И., Мандрыка Э.С.,Моногаров Ю.И., Шемояаев А.С. Испытание турбины К-300-240 на Зми-евской ГРЭС (ТГ- № 8) при коротком замыкании. Отчет ЦКТИ им.Ползунова,^ 046926/-0-6275, 1970. 36 с.

51. Розенблюм В.И. ,Олимпиев В.И. ,Герцберг Е.Я. ,Моногаров Ю.И.

52. Экспериментальное иссленование на модели и расчет динамических явлений в многопролетных роторах при коротком замыкании. Отчет ЦКТИ им.И.И.Ползунова, № 046807/0-5861,1969.29с.

53. Остроумов Э.Е., Рубисов Г.В. Исследование крутящего момента вшейке вала турбоагрегата при отключении внезапного переходного короткого замыкания. ЭП Электрические машины, Реф.Н.Т. Сборник J& II (57), 1975, с. 21-23.

54. Косинов Ю.П.,Моногаров Ю.И.,Мандрыка Э.С. Расчетно-экспериментальное исследование колебаний роторов турбоагрегата в режиме короткого замыкания генератора. "Теплоэнергетика",1975, № 8, с. 15-18.

55. Dunlop R.D., Horowitz S.H., Parikh А.С., Jackson М.С.,

56. Ttaans 3.D. Turbine-generator shaft torques anf fatigue. Part II.- impact of system disturbances and high speed reclosure. "JEEE Trans. Power Appar. and Syst." 1979,38, N 6, 2308-23U.

57. Мандрыка Э.С. Надежность валопровода турбоагрегата при внезапном коротком замыкании с последующим отключением поврежденной линии. Труды ЦКТИ,1978, вып. 155, с.33-39.

58. M.Canay.Beangruchung von Turbosatzen bei elektrischenstorungen. BB Mitt, 1975, N 9, S.435-444.

59. Conf. Vol. 40" Chicago, Jli, 1978, p.1378-1389.

60. Хицуме. Неустановившиеся крутильные колебания валов паровойтурбины и генератора, вызванные быстродействующим повторным включением линии электропередачи. Transactions of the ASMS. 1976,серия В 98 Ш,с.968-979.

61. Урусов И.Д.,Калина М.М. Проблемы прочности при крутильныхколебаниях в валопроводах турбоагрегатов. Известия АН СССР "Энергетика и транспорт".1980, № I, с. 26^35.

62. Bblderl P., Eulig Т., Lambrecht D. Beurteilung der Torsionsbeanspruchung in den wellen топ Turbosatzen bei wieder-holt euftretenden storungen im Laufe der Betriebszeit. uElektFOtechn.Z,,, 1975, A96,H 4. S. 172-177.

63. Курош А.Г. Курс высшей алгебры. Физматгиз, 1959, 431 с.

64. Дёч Г. Руководство к практическому применению преобразования Лапласа иг- преобразования, "Наука",1971, 288 с.

65. Коря Г., Корн Т. Справочник по математике "Наука", М.,1978, 831 с.

66. Прочность, устойчивость, колебание, Справочник под редакцией И. А .Б иргера и Я.Г.Паповко. "Машиностроение", т.1, М., 1968, 831 с.

67. Расчет собственных частот и форм колебаний длинных лопаток.1. PTM-I08.026.05-79, 48 с.

68. Левин А.В, Рабочие лопатки и диски паровых турбин. Госэнергоиздат, Л.-М., 1953, 624 с.

69. Шнейдман А.Е., Тржецинский А.В., Лупилов Л.И. Определениечастот изгибных колебаний вращающихся закрученных лопаток "Энергомашиностроение", 1964, № 3, с. 8-12.

70. Листвинская Л.Н., Лабковская Н.Я. Изгибно-крутильные колебания длинных лопаток. Труды ЦКТИ им. И.И.Ползунова, 1965, вып. 60, с.122-126.

71. Тржецинский А.В., Шнейдман А.Е. Определение частот изгибныхколебаний лопаток и критических скоростей многоопорных" роторов. "Энергомашиностроение", 1962, № 9, с. 8-16.

72. Крылов А.Н. Лекции о приближенных вычислениях. Гостехиздат.1. М.-Л., 1950, 400 с.

73. Казовский Е.Я., Данилевич Я.Б., Катарский Э.Г., Рубисов Г.В.

74. Анормальные режимы работы крупных синхронных машин. Изд-во "Наука", 1969, 429 с.

75. Лютер Р.А. Расчет момента вращения синхронных машин прикоротком замыкании. Сборник "Электросила". Госэнергоиздат, 1959, }Ь 7, с. 79-86.

76. Шубенко-Шубин Л.А. Прочность паровых турбин. "Машиностроение",1. М., 1973, 456 с.

77. Нормы на вибрационную отстройку лопаток паровых турбин.1. РТМ 108.021.03-77, 4 с.

78. Исследование токов и вращающих моментов при отключении трехфазного к.з. турбогенератора, включенного в сеть конечной мощности. Техническая информация, № 10-69.35, ВНИИЭМ, 1974, 21 с.

79. Jouce J.S., Kulig Т., bambreoht и. Torsional Fatigue of

80. Мандрыка Э.С., Консон Е.Д. Шпоночное соединение вала с полумуфтой в турбоагрегате. Авторское свидетельство №501200.

81. Гарднер М.Ф., Бэряс Д.Л. Переходные процессы в линейных системах с сосредоточенными постоянными. Физматгиз, Москва, 1961, 551 с.

82. Понтрягин Л.С. Обыкновенные дифференциальные уравнения.

83. Изд-во "Наука", Москва, 1970, 331 с.

84. Жерве Г.К. Промышленные испытания электрических машин. Госэнергоиздат, 1959, 504 с.

85. Заблоцкий И.Е., Коростелев Ю.А. Дискретнофазовый метод бесконтактного измерения вибрации лопаток турбомашин. "Электромашиностроение", 1970, № I, с. 11-14.

86. Филиппов А.П. Колебания механических систем. "Науковадумка", Киев, 1966, 716 с.