大型汽轮发电机组轴系扭振安全性分析

国内图书分类号：ＴＫ２６３

国际图书分类号：６２１．１学校代码：１００７９密级：公开

硕士学位论文

大型汽轮发电机组轴系扭振安全性分析

硕士研究生：庞乐

导师：顾煜炯教授

申请学位：工学硕士

学科：动力工程及工程热物理

专业：热能工程

所在学院：能源动力与机械工程学院

答辩日期：２０１１年３月授予学位单位：华北电力大学

ＣｌａｓｓｉｆｉｅｄＩｎｄｅｘ：ＴｌＱ６３

Ｕ．Ｄ．Ｃ：６２１．１

ＴｈｅｓｉｓｆｏｒｔｈｅＭａｓｔｅｒＤｅｇｒｅｅ

ＳａｆｅｔｙＡｎａｌｙｓｉｓｏｎＴｏｒｓｉｏｎａｌＶｉｂｒａｔｉｏｎｏｆＬａｒｇｅＳｔｅａｍ

Ｔｕｒｂｏ－－ｇｅｎｅｒａｔｏｒＳｈａｆｔｓ

Ｃａｎｄｉｄａｔｅ：

Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：ＰａｎｇＬｅＰｒｏｆ．Ｇｕ

ＳｃｈｏｏｌＹｕｊｉｏｎｇｏｆＥｎｅｒｇｙＰｏｗｅｒａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃａｌ

Ｓｃｈｏｏｌ：

Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

ＤａｔｅｏｆＤｅｆｅｎｃｅ：

Ｄｅｇｒｅｅ－Ｃｏｎｆｅｒｒｉｎｇ—Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ：Ｍａｒｃｈ，２０１１ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ

华北电力大学硕士学位论文原创性声明

本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《大型汽轮发电机组轴系扭振安全性分析》，是本人在导师指导下，在华北电力大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。

作者签名：虎再、日期：．２０１１年３月Ｉ伊

华北电力大学硕士学位论文使用授权书

《大型汽轮发电机组轴系扭振安全性分析》系本人在华北电力大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归华北电力大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解华北电力大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权华北电力大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。

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保密口，在

不保密口年解密后适用本授权书

作者签名：鹿再．

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ｆ芦北哇三力人学硕Ｉｊ学位论文

摘要

当前，电力工业朝着机组容量大型化以及电网复杂化方向发展，轴系扭振

问题变得日趋突出，直接威胁到机组及电网的安全运行。本文深入分析了国内

外汽轮发电机组轴系扭振安全性评估的研究现状及现有理论存在的问题，并进

行了深入的研究，提出了相应的解决方案。’探讨了轴系计算模型的建立方法，

同时采用改进的Ｒｉｃｃａｔｉ传递矩阵法计算了其固有特性，并用限元法验证了该方

法的优越性。用振型叠加法分析了轴系响应的计算原理，推算出了两相短路下

轴系机端扭矩的解析算法。深入研究了扭转疲劳Ｓ．Ｎ曲线的计算方法，并对其

影响因素如平均扭应力、高周疲劳等做了深入的分析，得到了相应的解析修正

公式，并用有限元法验证了修正后其疲劳估算精度有了显著的提高。提出了改

进的雨流法实时计数模型，消除了原有模型在第二阶段容易产生漏点的缺陷。

结合故障响应特性对疲劳累积损伤阈值进行了专门分析，定量研究了不同载荷

谱下疲劳破坏的阈值，为扭振监测的预警提供了理论依据。分析了轴系扭转强

度的校核方法，讨论了强度校核与疲劳损坏的相关性，得到了在疲劳损伤下部

件扭转疲劳极限的变化关系：深入阐述了国内外扭振安全性分析的策略，得到

了各类故障下轴系承受一次冲击的疲劳寿命损耗范围，并提出了危险元件风险

值的确定方法，为扭振安全性分析奠定了基础。最后综合本文提出的安全性评

估流程，结合某电厂低压转子磨损故障及某电厂两相短路故障对轴系的安全性

进行了分析，验证了相应理论的可行性及精确性。本文的研究工作对电厂轴系

扭振实时寿命评估、安全性分析具有积极意义。关键词：汽轮发电机组；扭转疲劳；有限元法；安全性分析；雨流计数法

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