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大型汽轮发电机组基础与轴系耦合动力特性研究

梁伟  
【摘要】:大型汽轮发电机组基础承载着机组设备,其动力特性直接关系到发电厂的经济性与安全性。目前,针对大型汽轮发电机组基础动力特性的研究做了大量工作,但仍有较多研究难题需要解决。大型汽轮发电机组基础体积庞大,基础与设备互相耦合,动力学响应复杂。因此,对基础动力特性研究、基础与轴系的耦合动力特性研究具有重要的理论价值和工程应用价值。本文采用现场试验和有限元计算分析,结合工程实际需要,研究了试验电厂汽轮发电机组基础的动力学特性、地震响应特性以及基础与轴系耦合的动力学特性。首先,采用Solidworks建立了基础的三维实体模型和底板的三维实体模型,采用有限元分析软件Algor建立了基础有限元模型,分析了机组设备质量对基础的固有频率的影响,研究了基础底板对基础动力特性的影响,计算了纯框架式基础的动力特性参数。比较结果发现机组的设备质量与底板对基础的动力特性具有影响。然后,使用Algor建立了基础的地震响应谱分析模型,将典型地震波EL-centro波和天津波导入软件进行地震响应分析。使用ANSYS建立了基础地震时程响应分析模型,将El-centro波导入软件计算得出基础在地震作用下的位移响应与应力响应。结果表明,基础运行平台的位移响应和应力响应强烈,梁柱连接处应力集中明显。最后,采用Slidworks软件建立了基础与轴系的固定连接的三维实体模型,使用Algor建立并分析了基础与轴系的耦合动力特性有限元模型。计算结果表明,耦合系统的固有频率与纯基础的固有频率之间差别明显,设计的动力特性与实际的动力特性有区别。使用Algor建立并分析了基础-轴系的地震响应谱模型,计算结果表明轴系变形与轴承处应力集中明显,容易发生动静部件碰磨的情况。


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