1. Вибрация валопровода. Причины возникновения и возможные частоты.

При работе турбины возникает вибрация валопровода, а точнее, всей системы: турбоагрегат-фундамент. В спектре частот колебаний наибольшую амплитуду, обычно, имеет гармоника, частота которой равна частоте вращения ротора (так называемая вибрация оборотной частоты).

Основные причины вибрации:

1. неуравновешенность ротора;

2. расцентровка валопровода, из-за смещения или излома осей ротора, соединенных муфтой.

• Высокочастотная вибрация валопровода, с частотой f=2n (удвоенная частота вращения), источником которой является ротор двухполюсного электрического генератора, такой ротор имеет две обмотки, на противоположных сторонах, вследствие чего его изгибная жесткость в двух взаимно перпендикулярных направлениях может различаться на 30-40 %

• Самовозбуждающаяся (автоколебания) низкочастотная вибрация валопровода, f=n/2.Циркуляционные силы, вызывающие вибрацию, имеют гидродинамическую природу – они возникают в масляных пленках опорных подшипников и в проточной части турбины

К ак отмечено выше, f основной возмущающей силы (из-за неуравновешенности валопровода) совпадает с f-вращения. Частоты вращения валопровода, при которых амплитуда колебаний достигает максимальных значений, называются критическими частотами вращения валопровода.

Амплитудно-частотная характеристика валопровода.

Если низшая n_кр< n_раб. - ротор называется гибким,

Если низшая n_кр> n_раб - ротор называется жестким.

Цельнокованые - гибкие из-за большой длины и массы.

Сварные – жесткие.

2.Силы действующие на рабочие лопатки.

• при вращении центробежные силы вызывают высокое напряжение растяжения, стремящееся разорвать лопатку (вырвать ее из диска);

• паровой поток – окружная сила, создающая полезный крутящий момент на валу турбины, изгибает рабочую лопатку в плоскости диска;

• под действием градиента давления р=р₁-р₂ (в ступенях с реактивностью >0) возникают изгибные напряжения в плоскости оси турбины.

3.Определение напряжений растяжения от ц\б сил

Рассмотрим рабочую лопатку переменного сечения, с угловой скоростью .

.Н а элемент лопатки длиной dz действует центробежная сила

(1)

где _л – плотность материала лопатки; F(z) – площадь поперечного сечения лопатки на расстоянии z от корня.

Растягивающие центробежные усилия в сечении z получим, проинтегрировав (1) в пределах от z до l

(2)

Кроме собственной массы, лопатка нагружена центробежными силами бандажа и проволоки, которые, отнесенные к одной лопатке (шагу), соответственно равны

(3)

где F_б, F_пр – площадь поперечного сечения бандажа и проволоки; t_б, t_пр – шаги по окружностям связей; r_б, r_пр – радиусы центров поперечного сечения бандажа и проволоки.

Суммарная центробежная сила в сечении z

(4)

Напряжение растяжения в сечении z от центробежных сил

(5)

Определим напряжение растяжения в рабочей лопатке постоянного по высоте сечения без бандажа и проволочных связей.

Для лопатки постоянного сечения F(z)=F=const. Перейдем к безразмерной координате ,

(6)

где ; d_cp – средний диаметр.Напряжение достигает наибольшего значения в корневом сечении, где , и равно

(7)

Длинные лопатки выполняют переменного профиля, с уменьшающейся площадью поперечного сечения от корня к периферии. В этом случае существенно ниже и определяется с учетом разгрузочного коэффициента, равного отношению максимального в корневом сечении переменного профиля к максимальному в рабочей лопатке постоянного сечения .