CN110985140B - 一种汽轮机推力轴承***抗震性能判断方法 - Google Patents
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Abstract
一种汽轮机推力轴承***抗震性能判断方法，涉及一种汽轮机推力轴承***抗震性能判断技术，为了解决现有的判断方法无法判断出汽轮机推力轴承***抗震性能的问题。本发明通过推力盘计算了盘面压强和危险截面的合应力，推力轴承座计算了两种情况下危险截面合应力，通过应力与材料许用值对比，得出地震载荷作用下部件强度是否合格的结论。有益效果为提供了一套可行的判断方法，完善了汽轮机组地震评估分析,减少了汽轮机在地震中的损失，提高了机组的安全等级，降低了运行成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽轮机推力轴承***抗震性能判断技术。
背景技术
地震载荷以波的形式在地基上产生水平向和垂直向两种随机作用，两种波之间互不影响。目前地震力计算中采用两种地震量级：一种地震量级为安全停机准则；另一种地震量级为重启动准则；其中，安全停机准则的标准和重启动准则的标准分别如下：
安全停机准则：当地震载荷作用到机组上时，机组在安全停机后应能保证结构的完整，并且各部件无明显破坏；地震时最大合应力应小于材料的屈服强度的某一数值；此地震载荷的大小见表一：
表一安全停机地震载荷表
其中，f为固有频率；
重启动准则：当地震载荷作用到机组上时，机组的所有部件应能按照正常的操作规程重新启动运行，地震时最大合应力应小于材料的1/2屈服强度的某一数值，此地震载荷的大小见表二：
表二重启动地震载荷表
汽轮机作为电站重要的组成部分,在抗震方面,应用地震量级对汽轮机推力轴承***抗震性能的研究计算处于空白；随着现代科学技术的发展，地震的频发，汽轮机的抗震性能变得举足轻重。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的判断方法无法判断出汽轮机推力轴承***抗震性能的问题，提出了一种汽轮机推力轴承***抗震性能判断方法。
本发明所述的一种汽轮机推力轴承***抗震性能判断方法，该判断方法包括：推力盘抗震性能判断方法和推力轴承座抗震性能判断方法；
所述推力盘抗震性能判断方法通过以下步骤实现的：
步骤一、计算推力盘的盘面压强；
步骤二、将步骤一中得到的推力盘的盘面压强与推力盘材料的屈服强度做比值，得到比值结果M1，
步骤三、计算推力盘的危险截面合应力；
步骤四、将步骤三中得到的推力盘的危险截面合应力与推力盘材料的屈服强度做比值，得到比值结果M2，
步骤五、将步骤二中得到的比值结果M1与1/2做比较，同时，将步骤四中得到的比值结果M2与1/2做比较；若比值结果M1与比值结果M2分别小于1/2，则此推力盘在地震载荷作用下强度合格；否则，此推力盘在地震载荷作用下强度不合格；
所述推力轴承座抗震性能判断方法通过以下步骤实现的：
步骤1、计算推力轴承座在水平向的危险截面合应力；
步骤2、将步骤一中得到的推力轴承座在水平向的危险截面合应力与推力轴承座3材料的屈服强度做比值，得到比值结果N1，
步骤3、计算推力轴承座在竖直向的危险截面合应力；
步骤4、将步骤一中得到的推力轴承座在竖直向的危险截面合应力与推力轴承座材料的屈服强度做比值，得到比值结果N2；
步骤5、将步骤2中得到的比值结果N1与1/2做比较，同时，将步骤4中得到的比值结果N2与1/2做比较；若比值结果N1与比值结果N2分别小于1/2，则此推力轴承座在地震载荷作用下强度合格；否则，此推力轴承座在地震载荷作用下强度不合格。
本发明的有益效果是通过将推力轴承***抗震性能判断方法转为推力盘抗震性能判断方法和推力轴承座抗震性能判断方法；提供了一套可行的判断方法，完善了汽轮机组地震评估分析,减少了汽轮机在地震中的损失，提高了机组的安全等级，降低了运行成本。
附图说明
图1为具体实施方式二中推力盘的剖视图，其中1为转子；
图2为具体实施方式四中径向弯矩系数图；
图3为具体实施方式四中切向弯矩系数图；
图4为具体实施方式五中推力轴承示意图；
图5为具体实施方式五中推力轴承的剖视图，其中，A-A为推力轴承座在水平向的危险截面，C-C为推力轴承座在竖直向的危险截面。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式所述的一种汽轮机推力轴承***抗震性能判断方法，其特征在于，该判断方法包括：推力盘2抗震性能判断方法和推力轴承座3抗震性能判断方法；
所述推力盘2抗震性能判断方法通过以下步骤实现的：
步骤一、计算推力盘2的盘面压强；
步骤二、将步骤一中得到的推力盘2的盘面压强与推力盘2材料的屈服强度做比值，得到比值结果M1，
步骤三、计算推力盘2的危险截面合应力；
步骤四、将步骤三中得到的推力盘2的危险截面合应力与推力盘2材料的屈服强度做比值，得到比值结果M2，
步骤五、将步骤二中得到的比值结果M1与1/2做比较，同时，将步骤四中得到的比值结果M2与1/2做比较；若比值结果M1与比值结果M2分别小于1/2，则此推力盘2在地震载荷作用下强度合格；否则，此推力盘2在地震载荷作用下强度不合格；
所述推力轴承座3抗震性能判断方法通过以下步骤实现的：
步骤1、计算推力轴承座3在水平向的危险截面合应力；
步骤2、将步骤一中得到的推力轴承座3在水平向的危险截面合应力与推力轴承座3材料的屈服强度做比值，得到比值结果N1，
步骤3、计算推力轴承座3在竖直向的危险截面合应力；
步骤4、将步骤一中得到的推力轴承座3在竖直向的危险截面合应力与推力轴承座3材料的屈服强度做比值，得到比值结果N2；
步骤5、将步骤2中得到的比值结果N1与1/2做比较，同时，将步骤4中得到的比值结果N2与1/2做比较；若比值结果N1与比值结果N2分别小于1/2，则此推力轴承座3在地震载荷作用下强度合格；否则，此推力轴承座3在地震载荷作用下强度不合格。
在本实施方式中，与推力轴承***有关的结构中没必要考虑“安全停机准则”标准，虽然这可能导致内部的严重破坏，但因为发生在汽缸内部而忽略；所以推力轴承***按照“可再启动准则”计算，因此，步骤五中将比值M1以及比值M2分别与1/2做比较，同时步骤5中将比值N1以及比值N2也分别与1/2做比较。
考虑每个部件的分类是确定部件是“刚性的”还是“柔性的”，这是一种相对术语，现在部件的柔性刚性通过计算部件的固有频率得出，当计算出的频率大于15Hz为刚性，反之则为柔性；一般说来，转子、汽缸和两者的支撑部件都在刚性范围内，管道、导管等类似部件在柔性范围内；对汽轮机机组来说，***的频率为相关因素，相对刚性部件由于相互连接在一起，使得***频率在柔性范围以内；推力轴承位置作为机组的转子与静子的相对死点，地震时承受整个轴系冲击，推力盘2、推力轴承座3在汽轮机内部，所以按照柔性件“可再启动准则”计算。
推力盘2材料的屈服强度和推力轴承座3材料的屈服强度分别为定值，推力盘2材料的屈服强度和推力轴承座3材料的屈服强度分别与其材料有关。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的一种汽轮机推力轴承***抗震性能判断方法进一步限定，在本实施方式中，步骤一中计算推力盘2的盘面压强具体方法为：
P＝F1/(π*a2-π*b2)
其中，b为推力盘2内半径，a为推力盘2外半径，F1为地震荷载下推力盘2所承受的压力。
在本实施方式中，推力盘2的内半径等于转子1的外半径。
具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式二所述的一种汽轮机推力轴承***抗震性能判断方法进一步限定，在本实施方式中，震荷载下推力盘2所承受的压力F1等于转子1总重量的1.25倍。
具体实施方式四：结合图2至图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式三所述的一种汽轮机推力轴承***抗震性能判断方法进一步限定，在本实施方式中，步骤三中计算推力盘2的危险截面合应力具体方法为：
其中，σc为推力盘2的危险截面合应力，σr为推力盘2径向应力，σt为推力盘2外径切应力，τ为推力盘2内径切应力；
推力盘2的径向应力σr＝6×Mr/(2×T2)其中，Mr为推力盘2的径向弯矩，T为推力盘2的厚度；推力盘2的径向弯矩
其中，
为径向弯矩系数；
推力盘2外径切应力σt＝6×Mt/(2×T2)其中，Mt为推力盘2的切向弯矩；推力盘2的切向弯矩Mt＝P×a2×β，其中，β为切向弯矩系数；
推力盘2内径切应力τ＝F1/(π×b×T)。
在本实施方式中，径向弯矩系数
由图2可查得具体值，图2中，
切向弯矩系数β由图3可查得具体值，图3中，
具体实施方式五：结合图4至图5说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的一种汽轮机推力轴承***抗震性能判断方法进一步限定，在本实施方式中，步骤1中计算推力轴承座3在水平向的危险截面合应力的具体方法为：
其中，σAc为推力轴承座3在水平向的危险截面合应力，τA为推力轴承座3在水平向的危险截面剪应力，σA为推力轴承座3在水平向的危险截面的弯应力；
推力轴承座3在水平向的危险截面的弯应力σA＝3*F2*(R2-R0)/(2π*R2*h2)；
其中，F2为地震荷载下推力轴承座3所承受的压力，R2为推力轴承座3的内半径，R0为转子1中心线到推力轴承座3凸台平面的距离，h为推力轴承座3凸台的厚度；
推力轴承座3在水平向的危险截面剪应力τA＝F2/(2π*R2*h)。
具体实施方式六：本实施方式是对具体实施方式五所述的一种汽轮机推力轴承***抗震性能判断方法进一步限定，在本实施方式中，震荷载下推力轴承座3所承受的压力F2等于转子1总重量的1.25倍。
在本实施方式中，震荷载下推力轴承座3所承受的压力F2与具体实施方式三中震荷载下推力盘2所承受的压力F1相等。
具体实施方式七：本实施方式是对具体实施方式六所述的一种汽轮机推力轴承***抗震性能判断方法进一步限定，在本实施方式中，步骤3中计算推力轴承座3在竖直向的危险截面合应力的具体方法为：
σCC＝σC+σC2
其中，σCC为推力轴承座3在竖直向的危险截面合应力；σC为推力轴承座3在竖直向的危险截面的拉应力；σC2为推力轴承座3在竖直向的危险截面的弯应力；
推力轴承座3在竖直向的危险截面的拉应力
其中，R1为推力轴承座3的外半径；
推力轴承座3在竖直向的危险截面的弯应力σC2＝3F2*(R2-R0)/(2π*R2*(R1-R2)2)。
Claims (7)
1.一种汽轮机推力轴承***抗震性能判断方法，其特征在于，该判断方法包括：推力盘(2)抗震性能判断方法和推力轴承座(3)抗震性能判断方法；
所述推力盘(2)抗震性能判断方法通过以下步骤实现的：
步骤一、计算推力盘(2)的盘面压强；
步骤二、将步骤一中得到的推力盘(2)的盘面压强与推力盘(2)材料的屈服强度做比值，得到比值结果M1，
步骤三、计算推力盘(2)的危险截面合应力；
步骤四、将步骤三中得到的推力盘(2)的危险截面合应力与推力盘(2)材料的屈服强度做比值，得到比值结果M2，
步骤五、将步骤二中得到的比值结果M1与1/2做比较，同时，将步骤四中得到的比值结果M2与1/2做比较；若比值结果M1与比值结果M2分别小于1/2，则此推力盘(2)在地震载荷作用下强度合格；否则，此推力盘(2)在地震载荷作用下强度不合格；
所述推力轴承座(3)抗震性能判断方法通过以下步骤实现的：
步骤1、计算推力轴承座(3)在水平向的危险截面合应力；
步骤2、将步骤一中得到的推力轴承座(3)在水平向的危险截面合应力与推力轴承座(3)材料的屈服强度做比值，得到比值结果N1，
步骤3、计算推力轴承座(3)在竖直向的危险截面合应力；
步骤4、将步骤一中得到的推力轴承座(3)在竖直向的危险截面合应力与推力轴承座(3)材料的屈服强度做比值，得到比值结果N2；
步骤5、将步骤2中得到的比值结果N1与1/2做比较，同时，将步骤4中得到的比值结果N2与1/2做比较；若比值结果N1与比值结果N2分别小于1/2，则此推力轴承座(3)在地震载荷作用下强度合格；否则，此推力轴承座(3)在地震载荷作用下强度不合格。
2.根据权利要求1所述的一种汽轮机推力轴承***抗震性能判断方法，其特征在于，步骤一中计算推力盘(2)的盘面压强具体方法为：
P＝F1/(π*a2-π*b2)
其中，b为推力盘(2)内半径，a为推力盘(2)外半径，F1为地震荷载下推力盘(2)所承受的压力。
3.根据权利要求2所述的一种汽轮机推力轴承***抗震性能判断方法，其特征在于，震荷载下推力盘(2)所承受的压力F1等于转子总重量的1.25倍。
4.根据权利要求3所述的一种汽轮机推力轴承***抗震性能判断方法，其特征在于，步骤三中计算推力盘(2)的危险截面合应力具体方法为：
其中，σc为推力盘(2)的危险截面合应力，σr为推力盘(2)径向应力，σt为推力盘(2)外径切应力，τ为推力盘(2)内径切应力；
推力盘(2)的径向应力σr＝6×Mr/(2×T2)其中，Mr为推力盘(2)的径向弯矩，T为推力盘(2)的厚度；推力盘(2)的径向弯矩
其中，
为径向弯矩系数；
推力盘(2)外径切应力σt＝6×Mt/(2×T2)其中，Mt为推力盘(2)的切向弯矩；推力盘(2)的切向弯矩Mt＝P×a2×β，其中，β为切向弯矩系数；
推力盘(2)内径切应力τ＝F1/(π×b×T)。
5.根据权利要求1所述的一种汽轮机推力轴承***抗震性能判断方法，其特征在于，步骤1中计算推力轴承座(3)在水平向的危险截面合应力的具体方法为：
其中，σAc为推力轴承座(3)在水平向的危险截面合应力，τA为推力轴承座(3)在水平向的危险截面剪应力，σA为推力轴承座(3)在水平向的危险截面的弯应力；
推力轴承座(3)在水平向的危险截面的弯应力σA＝3*F2*(R2-R0)/(2π*R2*h2)；
其中，F2为地震荷载下推力轴承座(3)所承受的压力，R2为推力轴承座(3)的内半径，R0为转子中心线到推力轴承座(3)凸台平面的距离，h为推力轴承座(3)凸台的厚度；
推力轴承座(3)在水平向的危险截面剪应力τA＝F2/(2π*R2*h)。
6.根据权利要求5所述的一种汽轮机推力轴承***抗震性能判断方法，其特征在于，震荷载下推力轴承座(3)所承受的压力F2等于转子总重量的1.25倍。
7.根据权利要求6所述的一种汽轮机推力轴承***抗震性能判断方法，其特征在于，步骤3中计算推力轴承座(3)在竖直向的危险截面合应力的具体方法为：
σCC＝σC+σC2
其中，σCC为推力轴承座(3)在竖直向的危险截面合应力；σC为推力轴承座(3)在竖直向的危险截面的拉应力；σC2为推力轴承座(3)在竖直向的危险截面的弯应力；
推力轴承座(3)在竖直向的危险截面的拉应力
其中，R1为推力轴承座(3)的外半径；
推力轴承座(3)在竖直向的危险截面的弯应力σC2＝3F2*(R2-R0)/(2π*R2*(R1-R2)2)。
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