[發(fā)明專利]輪機葉片的最大響應預測方法及其系統(tǒng)、以及輪機

在審

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• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN108982080A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發(fā)明（設計）人: 中島智美
• 申請（專利權(quán)）人: 三菱日立電力系統(tǒng)株式會社
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 北京銀龍知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 曾賢偉;郝慶芬

本發(fā)明提供輪機葉片的最大響應預測方法和輪機葉片的最大響應預測系統(tǒng)、具備其的輪機及控制程序。一種輪機葉片的最大振動響應預測方法，其預測作用于沿輪機轉(zhuǎn)子(6)的周向設置為多個的輪機動葉片(1)的最大振動響應，其具有：在輪機的運行開始前對輪機的每個運行條件獲取輪機動葉片(1)的全部葉片的振動響應的分布數(shù)據(jù)即事前響應數(shù)據(jù)的工序；利用事前響應數(shù)據(jù)獲取輪機的運行過程中的輪機動葉片(1)的全部葉片的振動響應的分布數(shù)據(jù)即運行響應數(shù)據(jù)的工序；以及根據(jù)運行響應數(shù)據(jù)預測輪機動葉片(1)的全部葉片中最大振動響應所作用的輪機動葉片(1)和最大振動響應的大小的工序。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及預測輪機在運行過程中的輪機葉片的最大響應的輪機葉片的最大響應預測方法、輪機葉片的最大響應預測系統(tǒng)和控制程序、以及具備輪機葉片的最大響應預測系統(tǒng)的輪機。

背景技術(shù)

蒸汽輪機或燃氣輪機等輪機在殼體內(nèi)對組裝有輪機動葉片(動葉片)的輪機轉(zhuǎn)子進行收容。在這種輪機中，通常，由沿輪機轉(zhuǎn)子的周向排列的多個動葉片和沿殼體的周向排列的多個輪機靜葉片(靜葉片)構(gòu)成段落，且多個段落在輪機轉(zhuǎn)子的軸向上排列設置。

在蒸汽輪機的動葉片情況下，由于在多個段落中，尤其位于工作流體的流向的下游側(cè)(低壓側(cè))的段落組(最終葉片組)對整體輪機的功率產(chǎn)生的影響較大，因而為了健全地進行動作需要進行管理。與構(gòu)成位于工作流體的流向的上游側(cè)(高壓側(cè))的段落組的動葉片相比，最終葉片組的動葉片的葉片長度長，且葉片的剛性低，因而若被激勵，則相應地，振動位移容易變大。另外，在最終葉片組的動葉片周圍，受到設置于其下游側(cè)的排氣室的真空度或壓力等的變化而容易產(chǎn)生流動紊流，由此，最終葉片組的動葉片具有容易被激勵的性質(zhì)。

進一步地，就構(gòu)成段落組的多個動葉片而言，通常，在制造上的公差內(nèi)，由于機械加工時的偏差或材料特性的偏差，每個葉片的重量或固有振動頻率不同。除此以外，就構(gòu)成段落組的多個動葉片而言，由于公差內(nèi)的尺寸差或組裝時的偏移等，接觸面之間的間隙的大小上也會出現(xiàn)偏差。稱這種具有偏差的葉片為失諧葉片，稱完全沒有偏差的葉片為調(diào)諧葉片。由于失諧，在整體葉輪的全部葉片的響應中出現(xiàn)偏差。通常，失諧葉片相較于調(diào)諧葉片處于振動應力、位移(以下，適當統(tǒng)稱為響應)增加的傾向。然而，失諧效果引起的對振動響應的影響的大小的程度不僅是葉片形狀或設計公差等葉片結(jié)構(gòu)，有時還根據(jù)發(fā)生在葉片的振動模式的種類而變化。另外，現(xiàn)實上很難掌握并管理影響失諧的所有因素。因此，難以通過計算定量地求出由失諧葉片構(gòu)成的段落中的葉片的振動響應。因此，也很難預先定量地預測葉片的振動響應。即，即使是使用以相同的設計手法制作的相同形狀的葉片構(gòu)成的段落，每次制作的全部葉片的振動響應分布或振動響應的最大值也有可能會發(fā)生變化。

對動葉片的振動響應產(chǎn)生影響的失諧效果的主要因素可以認為是動葉片或輪機轉(zhuǎn)子的接觸面的偏差。通常，動葉片經(jīng)由設置于輪機轉(zhuǎn)子的槽部而組裝于輪機轉(zhuǎn)子，但是在輪機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)時，因離心力被限制于半徑方向。另外，大部分最終葉片組采取通過罩或扎線、結(jié)合凸臺(tie boss)等與鄰接于輪機轉(zhuǎn)子的周向的動葉片連結(jié)的結(jié)構(gòu)，在輪機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)時，有時被限制于預定的位置且使剛性或衰減變高，或者使固有振動頻率變化。這種輪機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)時的動葉片的狀態(tài)在每次制作中將產(chǎn)生偏差而不一致，而且若不實際旋轉(zhuǎn)輪機轉(zhuǎn)子，則很難掌握詳細情況。因此，很難只根據(jù)靜止時的狀態(tài)或測量值來預測輪機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)時的動葉片的振動響應。

有鑒于此，對實際流動中的最終葉片組的動葉片測量輪機的運行過程中的振動應力、振動位移、固有振動頻率等，并評價動葉片的健全性。測量方法主要有兩種，一個是基于利用了遙測計的應變儀的測量，另一個是利用非接觸傳感器(以下，適當稱為傳感器)的測量。