核電站汽輪發電機組拾振裝置制造方法

核電站汽輪發電機組拾振裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及核電站中的發電機【技術領域】，提供一種核電站汽輪發電機拾振裝置，包括可固定于發電機后端軸瓦上的拾振架以及設于所述拾振架上用于采集發電機后端軸瓦軸振和瓦振情況的測量機構，所述拾振架上設有配重塊。本實用新型提供的拾振裝置，較原有的結構，于拾振架上設置一配重塊，通過設置配重塊，降低拾振架的固有頻率，從而使其避開了共振區間，保證在拾振環節能測量到軸瓦真實的振動情況，這種拾振裝置結構，使用穩定，便于制作與現場安裝，節省時間，成本低。
【專利說明】核電站汽輪發電機組拾振裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及核電站中的發電機【技術領域】，更具體地說，是涉及用于核電站汽輪發電機組拾振裝置。
【背景技術】
[0002]壓水堆電站，其工作原理是:主泵將高壓冷卻劑送入反應堆，冷卻劑把核燃料放出的熱能帶出反應堆，并進入蒸汽發生器，通過數以千計的傳熱管，把熱量傳給管外的二回路水，使水沸騰產生蒸汽。冷卻劑流經蒸汽發生器后，再由主泵送入反應堆，這樣來回循環，不斷地把反應堆中的熱量帶出并轉換產生蒸汽。從蒸汽發生器出來的高溫高壓蒸汽，推動汽輪發電機組發電。
[0003]如圖1所示，為二回路汽輪發電機組的軸系布置示意圖，其包括依次連接的高中壓缸11、第一低壓缸12、第二低壓缸13以及發電機14。其中，高中壓缸11包括前端I與后端2，第一低壓缸12包括前端3與后端4，第二低壓缸13包括前端5與后端6，發電機14包括前端7與后端8。高中壓缸11的后端2與第一低壓缸12的前端3連接，第一低壓缸12的后端4與第二低壓缸13的前端5連接，第二低壓缸13的后端6與發電機14的的前端7連接。在滿功率運行狀態下，蒸汽發生器產生的飽和蒸汽由主蒸汽管道先送到汽輪機的高壓汽室以調節進入高壓缸的蒸汽量，從高壓汽室出來的蒸汽通過環形蒸汽管道進入高中壓缸11中膨脹做功。高中壓缸11的排汽一部分送往除氧器，大部分通過冷再熱管道排往位于低壓缸兩側的兩臺汽水分離再熱器里進行汽水分離，從汽水分離再熱器出來的過熱蒸汽經管道分別送入第一低壓缸12和第二低壓缸13內繼續膨脹做功。在膨脹做功過程中，帶動發電機14的轉子在定子中旋轉，做切割磁力線的運動，從而產生感應電勢，通過接線端子引出，接在回路中，便產生了電流。
[0004]自調試期間首次沖轉以來，兩臺機組都存在在線8瓦(即發電機14后端8處的軸瓦，簡稱為8瓦)振動偏高，并且大幅波動的情況。在商運以后滿功率運行期間，8瓦在線振動傳感器在KICXPlant Computer Information & Control,電站計算機信息和控制系統)上的顯不值明顯偏大，其瓦振曾超過 ISO (International Standardization Organization,國際標準化組織)國際標準，軸振也偶爾超廠家控制標準限值。
[0005]針對上述問題，工作人員通過氫溫、SRI(Conventional Island Closed CoolingWater,常規島閉路冷卻水系統)水溫、勵磁機風溫調節等一系列試驗驗證，并結合現場測量外端蓋振動與內端蓋在線探頭處的振動趨勢比對，以及出現擾動時兩處信號的相關性分析，判斷在線探頭處振動異常情況為虛假信號。這表明在線傳感器通過板卡送到KIC的信號不可靠，不能真實的反映發電機軸瓦的真實振動水平，這樣主控運行人員對發電機重要參數失去監視，嚴重威脅機組安全。同樣，由于未檢測到軸瓦的真實振動情況，也無法對振動采取行之有效的消除措施。
實用新型內容[0006]本實用新型所要解決的技術問題在于克服現有技術之缺陷，提供一種核電站汽輪發電機組拾振裝置，這種拾振裝置結構簡單，便于制作，且成本低，使用穩定，不會出現共振現象，可測量到軸瓦的真實振動情況。
[0007]為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是:提供一種核電站汽輪發電機組拾振裝置，包括可固定于發電機后端軸瓦上的拾振架以及設于所述拾振架上用于采集發電機后端軸瓦軸振和瓦振情況的測量機構，所述拾振架上設有配重塊。
[0008]進一步地，所述拾振架包括直立的支撐板以及設于所述支撐板一側頂部且可與發電機后端軸瓦固定連接的固定板，所述配重塊設于所述支撐板下部，所述配重塊與所述固定板位于同側，所述測量機構設于所述支撐板的另一側。
[0009]具體地，所述配重塊包括與所述支撐板固定的楔形板及設于所述楔形板上的配重本體。
[0010]具體地，所述配重塊為實心金屬塊。
[0011]進一步地，還包括分別設于所述支撐板左、右側邊邊緣的加強筋板。
[0012]更進一步地，所述加強筋板由上至下厚度逐漸變薄。
[0013]具體地，所述測量機構包括分別設于所述支撐板另一側上部與下部的瓦振測量機構與軸振測量機構。
[0014]具體地，所述瓦振測量機構包括與所述支撐板水平連接的第一托板以及固定于所述第一托板上的瓦振傳感器。
[0015]具體地，所述瓦振測量機構還包括支撐筋板，所述支撐筋板的一端固定于所述第一托板底部，所述支撐筋板的另一端固定于所述支撐板上。
[0016]具體地，所述軸振測量機構包括與所述支撐板水平連接的第二托板以及固定于所述第二托板上的軸振傳感器。
[0017]本實用新型提供的核電站汽輪發電機組拾振裝置，較原有的結構，增設一配重塊，通過設置配重塊，降低拾振架的固有頻率，從而使其避開了共振區間，保證在拾振環節能測量到軸瓦真實的振動情況，這種拾振裝置，使用穩定，便于制作與現場安裝，節省時間，成本低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型中二回路汽輪半速發電機的軸系布置示意圖；
[0019]圖2是本實用新型實施例提供的拾振裝置的主視圖；
[0020]圖3是本實用新型實施例提供的拾振裝置的側視圖；
[0021]圖4是本實用新型實施例提供的配重塊的主視圖；
[0022]圖5是本實用新型實施例提供的配重塊的側視圖。
【具體實施方式】
[0023]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0024]參照圖2、圖3，為本實用新型實施例提供的核電站汽輪發電機組拾振裝置，其包括拾振架100以及設于拾振架100上用于采集發電機后端軸振和瓦振情況的測量機構200。拾振架100上設有配重塊300。
[0025]具體地，拾振架100包括直立的支撐板110以及水平設于支撐板110 —側頂部的固定板120，配重塊300設于支撐板110下部且與固定板120位于同側，測量機構200設于支撐板的另一側。本實施例中，拾振裝置通過固定板120與半速發電機勵端軸瓦固定連接，形成剛性結構。此處，半速發電機是相對全速發電機而言的，是指汽輪機組正常運行時的轉速是全速發電機的一半。當固定板120與半速發電機勵端軸瓦固定之后,整個拾振架100相當于一個簡支梁，一點固定，一端自由。通過對拾振架100工作狀態和發電機進行狀態下進行模擬仿真，包括相應的靜、動態分析計算，來評價其性能。而本實施例中，于支撐板110下部設置一配重塊300，降低拾振架100的固有頻率，從而使其避開了共振區間，從而消除發電機軸瓦的振動。這種拾振架100結構，便于制作與現場安裝，節省時間，不需對發電機進行開缸檢查，降低維修成本。
[0026]具體地，參照圖4、圖5，配重塊300包括楔形板310及設于楔形板310上的配重本體320。具體安裝時，楔形板310與支撐板110的下部固定連接，而配重本體320則起到配重作用。本實施例中，將配重塊300設計為這種結構，一方面，楔形板310傾斜的端面便于固定，另一方面，配重本體320結構規則，其位于外側不影響拾振裝置整體外形結構。
[0027]作為優選的實施例，拾振架100還包括分別設于支撐板110左、右側邊邊緣的加強筋板130。這里設置加強筋板130，一方面增強了支撐板110的剛度，另一方面加強筋板130同時也位于固定板120的下方，對固定板120也起到支撐作用。且由圖3可以看出，加強筋板130由上至下厚度逐漸變薄，這樣，通過加強筋板130自身結構增強其抗變形能力，進而起到更好的加強作用。
[0028]具體地，測量機構包括分別設于所述支撐板另一側上部與下部的瓦振測量機構210與軸振測量220機構。瓦振測量機構210用于間接地測量半速發電機勵端軸瓦的瓦振情況，軸振測量機構220用于間接地測量半速發電機勵端軸瓦的軸振情況。
[0029]本實施例中，瓦振測量機構210包括與支撐板110水平連接的第一托板211以及固定于第一托板211上的瓦振傳感器212。瓦振傳感器212用于對半速發電機勵端軸瓦的瓦振情況進行測量。通過采集到的瓦振情況，與發電機前端正常瓦振情況對比，便于分析發電機后端振動異常原因。
[0030]進一步地，瓦振測量機構210還包括支撐筋板213。支撐筋板213為兩塊。各支撐筋板213的形狀為直角三角形狀，各支撐筋板213的一直角邊固定于第一托板211底部，另一直角邊固定于支撐板110上。設置支撐筋板213對第一托板211起到支撐作用，使其更穩固，從而保證置于第一托板211上的瓦振傳感器212能正常穩定地工作。
[0031]本實施例中，軸振測量機構220包括與支撐板110水平連接的第二托板221以及固定于第二托板221上的軸振傳感器222。軸振傳感器222用于對半速發電機勵端軸瓦的軸振情況進行測量。同樣的，通過采集到的軸振情況，與發電機前端正常軸振情況對比，便于分析發電機后端振動異常原因。
[0032]本實施例中，固定板120用于與半速發電機勵端軸瓦固定。固定板120上設有安裝孔(圖中未示出)。具體地，安裝孔為螺栓孔，固定板120通過由螺栓孔穿過的螺栓與速發電機勵端軸瓦固定連接，形成剛性結構。采用螺栓固定，不僅保證固定效果，且便于折、裝。[0033]本實施例中，增加配重塊300的目的主要是通過增加支架重量，來改變整個拾振架100的振動特性。因此，選擇配重塊300的材料顯得比較重要。優選地，配重塊300的材料選擇均勻的實心金屬塊；同時，為了防止增加的配重塊300與拾振架100連接處發生腐蝕，優選與拾振架100相同的材料。
[0034]配重塊300的安裝位置為拾振架100底部側面。將配重塊300固定于此，主要是考慮了以下幾點因素:
[0035]1、位置是否接近拾振架100的〃振動節點〃位置；
[0036]2、安裝后是否會破壞原拾振架100的剛度；
[0037]3、現場是否容易安裝；
[0038]4、能否安裝牢固。
[0039]綜合以上四點考慮，最終確定所述配重塊300的安裝位置為支撐板110底部側面。
[0040]作為具體的實施例，配重塊300的安裝，必須保證牢固可靠，以防止在設備運行中發生意外脫落的現象，因此選擇最牢固的焊接方式使其與支撐板110緊密固定。
[0041]同時，作為配重塊300，其配重的質量為多少，也是在維修拾振架100時需要考慮的問題。由于增加配重塊300的目的是降低拾振架100的固有頻率，為降低這固有頻率，則先要計算出拾振架100原有的固有頻率。本實施例中，采用CAE軟件及有限元分析軟件計算拾振架100的固有頻率f。
[0042]具體地，利用CAE軟件時包括以下步驟:
[0043](I):建立所述拾振架的幾何模型，并將所述幾何模型轉化為有限元模型。此步驟中，在參數化的幾何造型系統中，設計參數的作用范圍是幾何模型。但幾何模型不能直接用于進行分析計算，需要將其轉化為有限元模型，才能為分析優化程序所用。在有限無模型建立中，可以利用CAE軟件的有限元分析模塊一有限單元庫，材料庫及相關算法，約束處理算法，有限元系統組裝模塊，靜力、動力、振動、線性與非線性解法庫。
[0044](2):對所建立的有限元模型進行網格劃分。網格劃分類型可以采用二階實體四面體單元。在大多數實體造型系統中，實體模型的機內表達由構造實體幾何(CSG，constructive solid geometry)樹和邊界表示(B-Rep)結構共同完成。通過邊界表示結構，可得到對形體幾何拓撲信息的層次化的描述。該描述涵蓋了組成形體的所有幾何拓撲對象，如體、面、環、邊和頂點等，及它們之間的鄰接和歸屬關系，這就為拾振裝置的有限元網格控制數據及屬性數據的定義提供了載體。基于邊界表示的有限元網格控制數據及屬性數據的定義過程是:交互定義有限元網格控制數據及屬性數據，如網格剖分尺寸、荷載的類型與大小等；選擇目標幾何拓撲元素，如體、面、環、邊和頂點等；建立定義數據與目標幾何元素的關聯，并附加在邊界表示數據結構中。
[0045](3):確定有限元模型的網格數量。網格數量的多少將影響計算結果的精度和計算規模的大小。一般來講，網格數量增加，計算精度會有所提高，但同時計算規模也會增加，所以在確定網格數量時應權衡兩個因數綜合考慮。
[0046]網格較少時增加網格數量可以使計算精度明顯提高，而計算時間不會有大的增力口。當網格數量增加到一定程度后，再繼續增加網格時精度提高甚微，而計算時間卻有大幅度增加。所以應注意增加網格的經濟性。實際應用時可以比較兩種網格劃分的計算結果，如果兩次計算結果相差較大，可以繼續增加網格，相反則停止計算。[0047]在決定網格數量時應考慮分析數據的類型。在靜力分析時，如果僅僅是計算結構的變形，網格數量可以少一些。如果需要計算應力，則在精度要求相同的情況下應取相對較多的網格。同樣在響應計算中，計算應力響應所取的網格數應比計算位移響應多。在計算結構固有動力特性時，若僅僅是計算少數低階模態，可以選擇較少的網格，如果計算的模態階次較高，則應選擇較多的網格。在熱分析中，結構內部的溫度梯度不大，不需要大量的內部單元，這時可劃分較少的網格。
[0048](4):根據數據變化梯度，確定有限元模型的網格疏密。網格疏密是指在結構不同部位采用大小不同的網格，這是為了適應計算數據的分布特點。在計算數據變化梯度較大的部位(如應力集中處)，為了較好地反映數據變化規律，需要采用比較密集的網格。而在計算數據變化梯度較小的部位，為減小模型規模，則應劃分相對稀疏的網格。這樣，整個結構便表現出疏密不同的網格劃分形式。
[0049](5):根據所述拾振架實際的尺寸、材料、焊接與安裝固定方式，定義邊界條件，并計算固有頻率f。模型中控制研究對象之間平面、表面或交界面處特性的條件，由此確定跨越不連續邊界處場的性質。邊界條件指在運動邊界上方程組的解應該滿足的條件。
[0050](6):采用有限元分析軟件計算固有頻率f。首先采用有限元分析軟件對構造的拾振架的有限元模型進行動力特性分析，具體原理為:將拾振架系統用一組多自由度系統的振動二階常系數線性微分方程來描述，固有頻率計算時不考慮激勵，故方程為齊次，[M]為質量矩陣，[C]為阻尼矩陣，[K]為剛度矩陣，{x}為位移矢量:
【權利要求】
1.一種核電站汽輪發電機組拾振裝置，包括可固定于發電機后端軸瓦上的拾振架以及設于所述拾振架上用于采集發電機后端軸瓦軸振和瓦振情況的測量機構，其特征在于:所述拾振架上設有配重塊。
2.如權利要求1所述的核電站汽輪發電機組拾振裝置，其特征在于:所述拾振架包括直立的支撐板以及設于所述支撐板一側頂部且可與發電機后端軸瓦固定連接的固定板，所述配重塊設于所述支撐板下部，所述配重塊與所述固定板位于同側，所述測量機構設于所述支撐板的另一側。
3.如權利要求2所述的核電站汽輪發電機組拾振裝置，其特征在于:所述配重塊包括與所述支撐板固定的楔形板及設于所述楔形板上的配重本體。
4.如權利要求1或2所述的核電站汽輪發電機組拾振裝置，其特征在于:所述配重塊為實心金屬塊。
5.如權利要求2所述的核電站汽輪發電機組拾振裝置，其特征在于:還包括分別設于所述支撐板左、右側邊邊緣的加強筋板。
6.如權利要求5所述的核電站汽輪發電機組拾振裝置，其特征在于:所述加強筋板由上至下厚度逐漸變薄。
7.如權利要求2所述的核電站汽輪發電機組拾振裝置，其特征在于:所述測量機構包括分別設于所述支撐板另一側上部與下部的瓦振測量機構與軸振測量機構。
8.如權利要求7所述的核電站汽輪發電機組拾振裝置，其特征在于:所述瓦振測量機構包括與所述支撐板水平連接的第一托板以及固定于所述第一托板上的瓦振傳感器。
9.如權利要求8所述的核電站汽輪發電機組拾振裝置，其特征在于:所述瓦振測量機構還包括支撐筋板，所述支撐筋板的一端固定于所述第一托板底部，所述支撐筋板的另一端固定于所述支撐板上。
10.如權利要求2所述的核電站汽輪發電機組拾振裝置，其特征在于:所述軸振測量機構包括與所述支撐板水平連接的第二托板以及固定于所述第二托板上的軸振傳感器。
【文檔編號】F01D25/04GK203742681SQ201420025033
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年1月15日 優先權日:2013年10月25日
【發明者】劉濤, 蘇鋒杰, 黃前進, 陳勇, 王衛東, 萬平生, 文杰, 孫仁貴, 趙一云, 蘇志剛, 朱才華, 江世剛 申請人:中國廣核集團有限公司, 大亞灣核電運營管理有限責任公司