專利名稱：一種撓性板支承給水泵汽輪機穩定性判定方法
技術領域：
本發明屬于汽輪機技術領域，特別涉及一種撓性板支承給水泵汽輪機穩定性判定方法。
背景技術：
目前汽輪機本體的支承方式主要有貓爪支承和撓性板支承兩種，電站發電汽輪機以及工業汽輪機主要采用貓爪支承，電站給水泵汽輪機多采用撓性板支承。隨著電站主機參數的提高，管系載荷作用下的汽輪機支承穩定性問題逐漸成為工程實際中專注的對象，它關系著整個機組的安全穩定運行。對于貓爪支承的汽輪機，早期一些工程師按照傳統的方法對其支承穩定性進行了討論并給出了判定準則。上海汽輪機有限責任公司的工程師通過對作用在汽輪機高壓汽缸·各接口上載荷的綜合分析，推導出高壓缸穩定性方程，提出貓爪支承的汽輪機穩定性準則。哈爾濱汽輪機有限責任公司的技術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行比較，核定汽輪機是否穩定。隨著電站主機參數的提高，給水泵汽輪機需要更大的功率，進、排汽量也會相應增力口。這就必然引起管系載荷的相應增大，這些載荷達到一定程度就有可能使得汽輪機失穩，進而破壞汽輪機的動靜間隙，引發安全事故。因此，對撓性板支承的給水泵汽輪機進行分析計算，建立管系載荷作用下的汽輪機支承穩定性判定方法具有重要的工程應用價值。給水泵汽輪機多采用撓性板支承，該結構力學邊界條件較為復雜，一方面，在汽缸管系載荷和溫度場的綜合作用下，撓性板支承結構在垂直于板面方向容易發生撓曲變形，產生軸向偏心位移；另一方面，由于部分給水泵汽輪機自帶冷凝器，巨大的真空力會使得支承結構的垂直負荷成倍的增加。
發明內容
本發明的目的在于提供一種撓性板支承給水泵汽輪機穩定性判定方法，該方法是用來判定采用撓性板結構支承的給水泵汽輪機在與其汽缸相連的管系載荷作用下的支承穩定性的方法，該方法也可以用來作為校核汽缸管系載荷的依據。為達到上述目的，本發明采用了以下技術方案I)利用非線性有限元計算得到汽輪機單個撓性板支承結構在不同初始偏心位移e時的載荷-位移曲線，根據載荷-位移曲線擬合得到汽輪機單個撓性板支承結構的極限載荷Fra與初始偏心位移e的函數關系Fra = f (e)；2)計算各個工況下汽輪機單個撓性板支承結構的支反力R，以及汽輪機單個撓性板支承結構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帶入函數關系Fcr = f (e)得到單個撓性板支承結構的極限載荷Fra ；
4)汽輪機整體支承穩定性的判據為(a) e< [e], [e]表不由汽輪機制造廠所提出的最大許用初始偏心位移；(b)R>0;(c) R < Fcr;根據上述判據對撓性板支承汽輪機的穩定性進行判定，若上述判據(a)、(b)以及(C)同時成立，則撓性板支承汽輪機的穩定性處于安全狀態，否則，撓性板支承汽輪機的穩定性處于失穩狀態。所述汽輪機單個撓性板支承結構包括三組，分別為汽輪機前端撓性板支承結構以及兩側撓性板支承結構。所述支反力R按照以下公式計算
權利要求
1.一種撓性板支承給水泵汽輪機穩定性判定方法，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單個撓性板支承結構在不同初始偏心位移e時的載荷-位移曲線，根據載荷-位移曲線擬合得到汽輪機單個撓性板支承結構的極限載荷Fcr與初始偏心位移e的函數關系Fra = f (e)； 2)計算各個工況下汽輪機單個撓性板支承結構的支反力R，以及汽輪機單個撓性板支承結構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帶入函數關系Fra=f(e)得到單個撓性板支承結構的極限載荷Fra ； 4)汽輪機整體支承穩定性的判據為 (a)e<[e], [e]表示由汽輪機制造廠所提出的最大許用初始偏心位移； (b)R>0 ； (c ) R < Fcr ； 根據上述判據對撓性板支承汽輪機的穩定性進行判定，若上述判據(a)、(b)以及(c)同時成立，則撓性板支承汽輪機的穩定性處于安全狀態，否則，撓性板支承汽輪機的穩定性處于失穩狀態。
2.根據權利要求I所述一種撓性板支承給水泵汽輪機穩定性判定方法，其特征在于所述汽輪機單個撓性板支承結構包括三組，分別為汽輪機前端撓性板支承結構以及兩側撓性板支承結構。
3.根據權利要求I所述一種撓性板支承給水泵汽輪機穩定性判定方法，其特征在于所述支反力R按照以下公式計算
4.根據權利要求3所述一種撓性板支承給水泵汽輪機穩定性判定方法，其特征在于所述偏心位移E按照以下公式計算
全文摘要
本發明公開了一種撓性板支承給水泵汽輪機穩定性判定方法，用來判斷在不同工況下給水泵汽輪機汽缸受到管系載荷作用時的支承穩定性。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的撓性板支承結構，通過對比支承結構的承載能力和實際載荷結合工程實際來判斷給水泵汽輪機的支承穩定性。該方法適用于電力、供熱、石油天然氣等相關行業所有采用撓性板支承的汽輪機的穩定性判定以及與汽輪機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 優先權日2012年9月19日
發明者袁奇, 樊星, 余沛坰, 徐進峰 申請人:西安交通大學