ИСПЫТАНИЯ ВИБРАЦИОННЫЕ ГОЛОВНЫХ ПАРОТУРБИННЫХ АГРЕГАТОВ

РТМ 108.021.01—82

Издание официальное

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ указанием Министерства энергетического машиностроения от 06.09.82 № ВВ-002/7035

ИСПОЛНИТЕЛИ: В. И. ОЛИМПИЕВ, д-р техн. наук; И. И. ОРЛОВ, канд. техн. наук (руководители темы); И. А. КОВАЛЕВ, канд. техн. наук; А. И. СМИРНЫЙ; Е. В. УРЬЕВ, канд. техн. наук

© Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И. И. Ползунова (НПО ЦКТИ), 1983.

УДК 621.166-762(083.74)    Группа    Е23

РУКОВОДЯЩИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

ИСПЫТАНИЯ

ВИБРАЦИОННЫЕ

ГОЛОВНЫХ

ПАРОТУРБИННЫХ

АГРЕГАТОВ

Указанием Министерства энергетического машиностроения от 06.09.82 № ВВ-002/7035 срок действия установлен

с 01.07.83 до 01.07.88

Настоящий руководящий технический материал (РТМ) распространяется на головные образцы новых или модернизированных энергетических паротурбинных агрегатов (далее — турбоагрегатов) мощностью 135 МВт и более.

РТМ устанавливает порядок и методику проведения вибрационных испытаний системы турбоагрегат — фундамент — основание (далее — ТФО).

Основные термины и определения — по ГОСТ 23269-78.

Остальные термины, используемые в РТМ, приведены в справочном приложении 1.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    Динамическая надежность турбоагрегата и системы ТФО в целом определяется низким уровнем вынужденных колебаний роторов, корпусов подшипников и фундамента, а также практическим отсутствием самовозбуждающихся колебаний валопровода.

Вибрация корпусов подшипников регламентируется нормативными документами.

1.2.    Динамическая надежность достигается рациональным конструированием турбоагрегата н его фундамента, высоким качеством изготовления, уравновешивания и соединения роторов при сборке валопровода, сборкой и эксплуатацией турбины и генератора в соответствии с технической документацией предприятий-изготовителей, а также соблюдением правил технической эксплуатации Минэнерго СССР.

Стр. 2 РТМ 108.021.01—82

1.3.    Экспериментальная проверка динамической надежности турбоагрегата осуществляется путем проведения вибрационных испытаний головного образца серии при монтаже (первый этап) и на стадии пусконаладочных работ и опытно-промышленной эксплуатации (второй этап).

На первом этапе испытаний определяется динамическая податливость опор валопровода, необходимая для оценки качества опор (значения динамических податливостей не должны превышать установленных опытом величин, см. раздел 2), разработки в случае необходимости мероприятий по повышению динамической жесткости опор, обоснования требований на уравновешивание роторов серийных машин, выполнения уточненных расчетов вынужденных колебаний серийной системы ТФО.

На втором этапе определяются вибрационные характеристики турбоагрегата и фундамента, а также статические составляющие положения центров цапф роторов во вкладышах, перекосы и взаимное положение подшипников.

По результатам второго этапа испытаний дается итоговая оценка динамической надежности турбоагрегата.

В случае необходимости на основе данных, полученных при вибрационных испытаниях системы ТФО, разрабатываются мероприятия по обеспечению динамической надежности головного и серийного образцов.

1.4.    Вибрационным испытаниям должны подвергаться не только головные турбоагрегаты, но и модернизированные, а также серийные агрегаты, если они устанавливаются на фундаментах, по конструкции существенно отличающихся от фундамента головного образца.

1.5.    При изменениях конструкции корпуса подшипника, которые могут привести к изменению динамических свойств опоры валопровода, рекомендуется проводить предварительные вибрационные испытания подшипника на стенде предприятия-изготовителя согласно приложению 2.

1.6.    Вибрационные испытания турбоагрегата проводятся НПО ЦКТИ совместно с предприятием — изготовителем турбины при участии организаций (предприятий) Минэлсктротехпрома и Минэнерго СССР.

1.7.    Вибрационные испытания фундамента до монтажа турбоагрегата проводятся в соответствии с техническими требованиями на проектирование фундаментов.

1.8.    Вибрационные испытания облопачивания головных турбоагрегатов проводятся в соответствии с РТМ 108.021.03—77.

2. ВИБРАЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ОПОР ВАЛОПРОВОДА ПРИ МОНТАЖЕ ТУРБОАГРЕГАТА НА ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

2.1. Вибрационным испытаниям на электростанции подлежат все опоры валопровода турбоагрегата.

PTM 108.021.01—82 Стр. 3

2.2.    В результате испытаний должна быть получена матрица комплексных коэффициентов динамической податливости в характерных точках опор валопровода.

В соответствии с задачами испытаний (см. и. 1.3) необходимо найти матрицу, достаточно полно описывающую динамические свойства опор валопровода. Число и места расположения характерных точек, в которых должны быть определены коэффициенты динамической податливости, устанавливаются при разработке программы вибрационных испытаний опор в зависимости от конструкций корпусов подшипников и фундамента.

2.3.    Комплексный коэффициент динамической податливости (вектор) а}хук рассчитывается как отношение комплексного перемещения точки системы к комплексной возбуждающей силе, вызывающей это перемещение:

/ ч I Ajxyk (^W) I /у.    („,)    _/1V

**»(")= iv/,l~)i «^Ay ■    0)

где    j    —    номер точки, в которой определяется

податливость; х — любое из взаимно ортогональных направлений— вертикальное (В), горизонтально-поперечное (П), горизонтально-осевое (О), в котором определяется податливость; у — направление возбуждающей силы; k — номер точки, к которой приложена возбуждающая сила; а> — частота возбуждающей силы;

\Aj_Xyk(^w)\—модуль комплексного перемещения (вектора) точки, равный амплитуде гармонических колебаний этой точки в направлении *;

I Qyk (¹⁰) I — модуль комплексной возбуждающей силы (вектора), равный ее амплитудному значению;

I Ajxyk (^ш) I I    /    ч    I    ,    ,

-._Q ■. = 1 a_jxyk(щ) | — модуль комплексного коэффициента ди-

намнческой податливости; е—основание натуральных логарифмов, /—

= V-l;

?Ужул(⁽⁰) — аргумент комплексного коэффициента динамической податливости, равный сдвигу фаз между перемещением Ajxyk(to) и возбуждающей силой Qyh ((«>) .

2.4.    Матрица комплексных коэффициентов динамической податливости в характерных точках опор валопровода имеет вид:

PTM 108.021.01—82 Стр. 5

^гле |^aiBBi!»•••’ |^адгввл’I’**** |^а1гвв\г|> |^а1пш|.....|^ялгпплг!*•••» |^аятшг|*

| ^а1001 !»•••* |^аЛГООЛФ* |^а1ГОО\г| ^И ®1ВВ1*‘^,в* ^Л'ВВЛ'» * • •» ?\ГВВТГ*

^тт»**** ^л/ппл*• *• * '?wnnw* ^юор-**» ^лгоолг»• • • * ?woow

— модули и аргументы главных коэффициентов, остальные модули и аргументы — для побочных коэффициентов; N — число

опор валопровода; W — число характерных точек опор (W>N)_

При вибрационных испытаниях опор непосредственно определяются лишь те элементы матрицы (2), которые могут быть получены в результате последовательного приложения к вкладышам вертикальной и горизонтальной (поперечной) гармонических возбуждающих сил.

Величины побочных коэффициентов, симметричных относительно главной диагонали матрицы, должны быть одинаковы. Если в результате измерений получены разные значения, но отличающиеся не более чем на 30%, то в матрицу вносятся величины, равные полусумме этих значений.

2.5.    Главные и побочные комплексные коэффициенты динамической податливости в характерных точках опор валопровода должны быть определены в диапазонах частот 15—58 Гц для агрегатов с рабочей частотой вращения 50 Гц и 12 -30 Гц для агрегатов с рабочей частотой вращения 25 Гц.

Примечание. Для агрегатов с рабочей частотой вращения 50 Гц комплексные коэффициенты динамической податливости опор ротора генератора и соединяемого с ним ротора низкого давления рекомендуется определять в диапазоне частот 15—110 Гц.

2.6.    Погрешности определения модулей и аргументов главных комплексных коэффициентов динамической податливости опор в диапазоне 70—115% рабочей частоты вращения валопровода турбоагрегата не должны превышать 10% для модулей и 5° для аргументов.

2.7.    Опоры валопровода пригодны для серийных турбоагрегатов, если:

модули главных коэффициентов динамической податливости в вертикальном и горизонтальном (поперечном) направлениях не превосходят указанных в таблице значений, которые получены путем обобщения результатов испытаний большого числа турбоагрегатов мощностью 200—1200 МВт;

модули побочных коэффициентов a_;Xyj в диапазоне 70—115% рабочей частоты вращения агрегата не превышают 50% главных.

2.8.    Опоры валопровода подвергаются вибрационным испытаниям на заключительной стадии монтажа турбоагрегата после полной сборки статора (фундаментные рамы корпусов подшипников, цилиндров и статора генератора окончательно подлиты; диафрагмы, обоймы диафрагм и внутренние цилиндры уложены

Типы опор	Масса ротора, т	Рабочая частота вращения ротора, Гц	Диапазон частот, для которого регламентируется величина модуля главного коэффициента динамической податливости опоры, Гц	Модуль главного коэффициента динамической податливости опоры (не более), м/кН
Турбинные вы-	8-50	50	15-25	10- ю-7
носные и встроен-			25-35	7-10-7
ные			35-58	5-10-7
Генерат о р и ы е	30-60	50	15—25	810-7
выносные и встро-			25-35	6-10-7
енные			35—58	4-10'7
Турбинные вы-	50 80	50	15-25	8-10 7
носные			25-35	5-10”7
			35-58	310-7
Генера торные	60-120	50	15-25	810-7
выносные			25 35	4 10-7
			35- 58	2,5 -10 7
Турбинные и ге-	Не более	25	12-16	1010-7
нераторные вы-	200		16—20	6-10”7
носные			20-30	510-7

в основные цилиндры; конденсаторы приварены к выхлопным патрубкам ЦНД; нижние половины основных цилиндров накрыты верхними, а крепеж горизонтальных разъемов обтянут).

Примечание. Перед сборкой статора для вибрационных испытаний псе роторы должны быть вынуты из машины.

2.9.    Испытания проводятся методом последовательного возбуждения вынужденных колебаний каждой из опор с одновременной регистрацией размахов и фаз колебаний всех W характерных точек N опор при ступенчатом (с шагом не более 1 Гц) изменении частоты возбуждающей силы.

Измерения должны вестись как при увеличении, так и при уменьшении частоты возбуждающей силы в заданном согласно п. 2.5 диапазоне. В резонансных зонах ступенчатое изменение частоты с необходимым шагом должно обеспечить надежную фиксацию резонансных частот, размахов и фаз колебаний.

2.10.    Колебания опоры последовательно в вертикальном и горизонтальном (поперечном) направлениях возбуждаются механическим вибратором, который устанавливается в расточке корпуса подшипника в специальном фальшвкладыше.

Размеры и масса фальшвкладыша, его опиранне и фиксация в корпусе подшипника должны быть такими же, как у штатного вкладыша.

PTM 108.021.01—82 Стр. 7

Конструкции фальшвкладыша и вибратора должны обеспечить поочередное совпадение линии действия возбуждающей силы с вертикальной и горизонтальной (поперечной) осями симметрии расточки корпуса подшипника.

Примечание. В некоторых случаях при необходимости быстрого получения оценочных данных допускается проведение испытаний по упрощенной методике с установкой вибратора вне расточки вкладыша.

2.11.    Перед испытаниями вибратор настраивается таким образом, чтобы при частоте, равной рабочей частоте агрегата, величина возбуждающей силы составляла 15% статической нагрузки на опору от соответствующего ротора. Допускается проведение испытаний с величиной возбуждающей силы, отличающейся от указанной.

2.12.    Для выявления возможной нелинейности динамических свойств типовые опоры валопровода (по одной от каждого типа) должны быть испытаны при трех зависимостях возбуждающей силы от частоты, задаваемых в ходе испытаний после пробных пусков вибратора.

2.13.    При вибрационных испытаниях опор валопровода вибродатчики должны располагаться:

на фальшвкладыше, установленном в испытываемой опоре;

на бугеле (при креплении вкладыша бугелем) или на крышке подшипника (при креплении вкладыша непосредственно крышкой) ;

на площадках для штатного контроля вибрации корпусов подшипников турбоагрегата;

на цилиндрах и конденсаторах турбины;

на верхнем поясе, колоннах (стенах) и нижней плите фундамента.

Вибродатчики должны крепиться к статору турбоагрегата и элементам фундамента болтами.

2.14.    Настройка схемы измерений, включая вибродатчикн, и соответствующая установка на вибраторе фазового датчика должны обеспечить измерение фаз колебаний характерных точек опор относительно возбуждающей силы, развиваемой вибратором.

Направление отсчета фазовых углов и направление вращения вала вибратора, от которого берется импульс на фазовый датчик, должны совпадать с направлением вращения валопровода турбоагрегата.

2.15.    Частота развиваемой вибратором возбуждающей силы при измерениях колебаний должна поддерживаться практически постоянной (отклонение — не более ±0,05 Гц).

Погрешность измерения частоты возбуждающей силы не должна превышать 0,017 Гц.

2.16.    Порядок проведения вибрационных испытаний опор валопровода дан в рекомендуемом приложении 3.

Стр. 8 РТМ 108.021.01—82

2.17. После обработки результатов испытаний выпускается технический отчет по работе, оформляемый согласно ГОСТ 7.32-81.

3. ВИБРАЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ТУРБОАГРЕГАТА НА ПУСКОВЫХ РЕЖИМАХ И ПОД НАГРУЗКОЙ ПРИ ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

3.1.    При вибрационных испытаниях турбоагрегата экспериментально определяются зависимости размахов и фаз гармонических составляющих колебаний подшипников, цапф pofopoe и элементов фундамента от частоты вращения валопровода, нагрузки и наработки.

Наряду с вибрационными следует определять ряд статических характеристик (положение центров цапф роторов во вкладышах, перекосы вкладышей относительно цапф и взаимное положение подшипников).

3.2.    Вибрационные и статические характеристики должны определяться при вводе турбоагрегата в эксплуатацию на пусковых режимах, при нагружении, работе под нагрузкой, включая номинальную, при разгружении и остановах.

3.2.1.    Вибрационные характеристики при переходных частотах вращения валопровода должны определяться в диапазоне частот 10—55 Гц для агрегатов с рабочей частотой вращения 50 Гц и 10 -28 Гц для агрегатов с рабочей частотой 25 Гц.

3.2.2.    Статические характеристики следует определять, начиная с исходного предпускового состояния, при включении ГГ1У и ВГ1У до подачи пара на уплотнения, набора вакуума в конденсаторах и прогрева машины.

3.2.3.    Вибрационные и статические характеристики при переходных частотах вращения за время испытаний должны определяться при различном тепловом состоянии машины и фундамента не менее 8 раз, в том числе непосредственно перед прекращением испытаний.

3.2.4.    Вибрационные и статические характеристики при эксплуатации агрегата под нагрузкой должны определяться в течение времени, достаточного для полного прогрева и стабилизации теплового состояния турбоагрегата и фундамента.

3.3. Определение вибрационных характеристик турбоагрегата следует производить с помощью многоканальной аппаратуры, обеспечивающей:

измерение виброскоростей подшипников и фундамента в абсолютной системе отсчета и виброперемещений цапф роторов относительно подшипников;

одновременную регистрацию колебаний всех подшипников, цапф роторов и характерных точек фундамента (магнитографами или светолучевыми осциллографами);

выполнение на установившихся режимах отсчета измеряемых величин но стрелочным или цифровым индикаторам;