核电站汽轮发电机组拾振装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及核电站中的发电机【技术领域】，提供一种核电站汽轮发电机拾振装置，包括可固定于发电机后端轴瓦上的拾振架以及设于所述拾振架上用于采集发电机后端轴瓦轴振和瓦振情况的测量机构，所述拾振架上设有配重块。本实用新型提供的拾振装置，较原有的结构，于拾振架上设置一配重块，通过设置配重块，降低拾振架的固有频率，从而使其避开了共振区间，保证在拾振环节能测量到轴瓦真实的振动情况，这种拾振装置结构，使用稳定，便于制作与现场安装，节省时间，成本低。
【专利说明】核电站汽轮发电机组拾振装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及核电站中的发电机【技术领域】，更具体地说，是涉及用于核电站汽轮发电机组拾振装置。
【背景技术】
[0002]压水堆电站，其工作原理是:主泵将高压冷却剂送入反应堆，冷却剂把核燃料放出的热能带出反应堆，并进入蒸汽发生器，通过数以千计的传热管，把热量传给管外的二回路水，使水沸腾产生蒸汽。冷却剂流经蒸汽发生器后，再由主泵送入反应堆，这样来回循环，不断地把反应堆中的热量带出并转换产生蒸汽。从蒸汽发生器出来的高温高压蒸汽，推动汽轮发电机组发电。
[0003]如图1所示，为二回路汽轮发电机组的轴系布置示意图，其包括依次连接的高中压缸11、第一低压缸12、第二低压缸13以及发电机14。其中，高中压缸11包括前端I与后端2，第一低压缸12包括前端3与后端4，第二低压缸13包括前端5与后端6，发电机14包括前端7与后端8。高中压缸11的后端2与第一低压缸12的前端3连接，第一低压缸12的后端4与第二低压缸13的前端5连接，第二低压缸13的后端6与发电机14的的前端7连接。在满功率运行状态下，蒸汽发生器产生的饱和蒸汽由主蒸汽管道先送到汽轮机的高压汽室以调节进入高压缸的蒸汽量，从高压汽室出来的蒸汽通过环形蒸汽管道进入高中压缸11中膨胀做功。高中压缸11的排汽一部分送往除氧器，大部分通过冷再热管道排往位于低压缸两侧的两台汽水分离再热器里进行汽水分离，从汽水分离再热器出来的过热蒸汽经管道分别送入第一低压缸12和第二低压缸13内继续膨胀做功。在膨胀做功过程中，带动发电机14的转子在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。
[0004]自调试期间首次冲转以来，两台机组都存在在线8瓦(即发电机14后端8处的轴瓦，简称为8瓦)振动偏高，并且大幅波动的情况。在商运以后满功率运行期间，8瓦在线振动传感器在KICXPlant Computer Information & Control,电站计算机信息和控制系统)上的显不值明显偏大，其瓦振曾超过 ISO (International Standardization Organization,国际标准化组织)国际标准，轴振也偶尔超厂家控制标准限值。
[0005]针对上述问题，工作人员通过氢温、SRI(Conventional Island Closed CoolingWater,常规岛闭路冷却水系统)水温、励磁机风温调节等一系列试验验证，并结合现场测量外端盖振动与内端盖在线探头处的振动趋势比对，以及出现扰动时两处信号的相关性分析，判断在线探头处振动异常情况为虚假信号。这表明在线传感器通过板卡送到KIC的信号不可靠，不能真实的反映发电机轴瓦的真实振动水平，这样主控运行人员对发电机重要参数失去监视，严重威胁机组安全。同样，由于未检测到轴瓦的真实振动情况，也无法对振动采取行之有效的消除措施。
实用新型内容[0006]本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术之缺陷，提供一种核电站汽轮发电机组拾振装置，这种拾振装置结构简单，便于制作，且成本低，使用稳定，不会出现共振现象，可测量到轴瓦的真实振动情况。
[0007]为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是:提供一种核电站汽轮发电机组拾振装置，包括可固定于发电机后端轴瓦上的拾振架以及设于所述拾振架上用于采集发电机后端轴瓦轴振和瓦振情况的测量机构，所述拾振架上设有配重块。
[0008]进一步地，所述拾振架包括直立的支撑板以及设于所述支撑板一侧顶部且可与发电机后端轴瓦固定连接的固定板，所述配重块设于所述支撑板下部，所述配重块与所述固定板位于同侧，所述测量机构设于所述支撑板的另一侧。
[0009]具体地，所述配重块包括与所述支撑板固定的楔形板及设于所述楔形板上的配重本体。
[0010]具体地，所述配重块为实心金属块。
[0011]进一步地，还包括分别设于所述支撑板左、右侧边边缘的加强筋板。
[0012]更进一步地，所述加强筋板由上至下厚度逐渐变薄。
[0013]具体地，所述测量机构包括分别设于所述支撑板另一侧上部与下部的瓦振测量机构与轴振测量机构。
[0014]具体地，所述瓦振测量机构包括与所述支撑板水平连接的第一托板以及固定于所述第一托板上的瓦振传感器。
[0015]具体地，所述瓦振测量机构还包括支撑筋板，所述支撑筋板的一端固定于所述第一托板底部，所述支撑筋板的另一端固定于所述支撑板上。
[0016]具体地，所述轴振测量机构包括与所述支撑板水平连接的第二托板以及固定于所述第二托板上的轴振传感器。
[0017]本实用新型提供的核电站汽轮发电机组拾振装置，较原有的结构，增设一配重块，通过设置配重块，降低拾振架的固有频率，从而使其避开了共振区间，保证在拾振环节能测量到轴瓦真实的振动情况，这种拾振装置，使用稳定，便于制作与现场安装，节省时间，成本低。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型中二回路汽轮半速发电机的轴系布置示意图；
[0019]图2是本实用新型实施例提供的拾振装置的主视图；
[0020]图3是本实用新型实施例提供的拾振装置的侧视图；
[0021]图4是本实用新型实施例提供的配重块的主视图；
[0022]图5是本实用新型实施例提供的配重块的侧视图。
【具体实施方式】
[0023]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0024]参照图2、图3，为本实用新型实施例提供的核电站汽轮发电机组拾振装置，其包括拾振架100以及设于拾振架100上用于采集发电机后端轴振和瓦振情况的测量机构200。拾振架100上设有配重块300。
[0025]具体地，拾振架100包括直立的支撑板110以及水平设于支撑板110 —侧顶部的固定板120，配重块300设于支撑板110下部且与固定板120位于同侧，测量机构200设于支撑板的另一侧。本实施例中，拾振装置通过固定板120与半速发电机励端轴瓦固定连接，形成刚性结构。此处，半速发电机是相对全速发电机而言的，是指汽轮机组正常运行时的转速是全速发电机的一半。当固定板120与半速发电机励端轴瓦固定之后,整个拾振架100相当于一个简支梁，一点固定，一端自由。通过对拾振架100工作状态和发电机进行状态下进行模拟仿真，包括相应的静、动态分析计算，来评价其性能。而本实施例中，于支撑板110下部设置一配重块300，降低拾振架100的固有频率，从而使其避开了共振区间，从而消除发电机轴瓦的振动。这种拾振架100结构，便于制作与现场安装，节省时间，不需对发电机进行开缸检查，降低维修成本。
[0026]具体地，参照图4、图5，配重块300包括楔形板310及设于楔形板310上的配重本体320。具体安装时，楔形板310与支撑板110的下部固定连接，而配重本体320则起到配重作用。本实施例中，将配重块300设计为这种结构，一方面，楔形板310倾斜的端面便于固定，另一方面，配重本体320结构规则，其位于外侧不影响拾振装置整体外形结构。
[0027]作为优选的实施例，拾振架100还包括分别设于支撑板110左、右侧边边缘的加强筋板130。这里设置加强筋板130，一方面增强了支撑板110的刚度，另一方面加强筋板130同时也位于固定板120的下方，对固定板120也起到支撑作用。且由图3可以看出，加强筋板130由上至下厚度逐渐变薄，这样，通过加强筋板130自身结构增强其抗变形能力，进而起到更好的加强作用。
[0028]具体地，测量机构包括分别设于所述支撑板另一侧上部与下部的瓦振测量机构210与轴振测量220机构。瓦振测量机构210用于间接地测量半速发电机励端轴瓦的瓦振情况，轴振测量机构220用于间接地测量半速发电机励端轴瓦的轴振情况。
[0029]本实施例中，瓦振测量机构210包括与支撑板110水平连接的第一托板211以及固定于第一托板211上的瓦振传感器212。瓦振传感器212用于对半速发电机励端轴瓦的瓦振情况进行测量。通过采集到的瓦振情况，与发电机前端正常瓦振情况对比，便于分析发电机后端振动异常原因。
[0030]进一步地，瓦振测量机构210还包括支撑筋板213。支撑筋板213为两块。各支撑筋板213的形状为直角三角形状，各支撑筋板213的一直角边固定于第一托板211底部，另一直角边固定于支撑板110上。设置支撑筋板213对第一托板211起到支撑作用，使其更稳固，从而保证置于第一托板211上的瓦振传感器212能正常稳定地工作。
[0031]本实施例中，轴振测量机构220包括与支撑板110水平连接的第二托板221以及固定于第二托板221上的轴振传感器222。轴振传感器222用于对半速发电机励端轴瓦的轴振情况进行测量。同样的，通过采集到的轴振情况，与发电机前端正常轴振情况对比，便于分析发电机后端振动异常原因。
[0032]本实施例中，固定板120用于与半速发电机励端轴瓦固定。固定板120上设有安装孔(图中未示出)。具体地，安装孔为螺栓孔，固定板120通过由螺栓孔穿过的螺栓与速发电机励端轴瓦固定连接，形成刚性结构。采用螺栓固定，不仅保证固定效果，且便于折、装。[0033]本实施例中，增加配重块300的目的主要是通过增加支架重量，来改变整个拾振架100的振动特性。因此，选择配重块300的材料显得比较重要。优选地，配重块300的材料选择均匀的实心金属块；同时，为了防止增加的配重块300与拾振架100连接处发生腐蚀，优选与拾振架100相同的材料。
[0034]配重块300的安装位置为拾振架100底部侧面。将配重块300固定于此，主要是考虑了以下几点因素:
[0035]1、位置是否接近拾振架100的〃振动节点〃位置；
[0036]2、安装后是否会破坏原拾振架100的刚度；
[0037]3、现场是否容易安装；
[0038]4、能否安装牢固。
[0039]综合以上四点考虑，最终确定所述配重块300的安装位置为支撑板110底部侧面。
[0040]作为具体的实施例，配重块300的安装，必须保证牢固可靠，以防止在设备运行中发生意外脱落的现象，因此选择最牢固的焊接方式使其与支撑板110紧密固定。
[0041]同时，作为配重块300，其配重的质量为多少，也是在维修拾振架100时需要考虑的问题。由于增加配重块300的目的是降低拾振架100的固有频率，为降低这固有频率，则先要计算出拾振架100原有的固有频率。本实施例中，采用CAE软件及有限元分析软件计算拾振架100的固有频率f。
[0042]具体地，利用CAE软件时包括以下步骤:
[0043](I):建立所述拾振架的几何模型，并将所述几何模型转化为有限元模型。此步骤中，在参数化的几何造型系统中，设计参数的作用范围是几何模型。但几何模型不能直接用于进行分析计算，需要将其转化为有限元模型，才能为分析优化程序所用。在有限无模型建立中，可以利用CAE软件的有限元分析模块一有限单元库，材料库及相关算法，约束处理算法，有限元系统组装模块，静力、动力、振动、线性与非线性解法库。
[0044](2):对所建立的有限元模型进行网格划分。网格划分类型可以采用二阶实体四面体单元。在大多数实体造型系统中，实体模型的机内表达由构造实体几何(CSG，constructive solid geometry)树和边界表示(B-Rep)结构共同完成。通过边界表示结构，可得到对形体几何拓扑信息的层次化的描述。该描述涵盖了组成形体的所有几何拓扑对象，如体、面、环、边和顶点等，及它们之间的邻接和归属关系，这就为拾振装置的有限元网格控制数据及属性数据的定义提供了载体。基于边界表示的有限元网格控制数据及属性数据的定义过程是:交互定义有限元网格控制数据及属性数据，如网格剖分尺寸、荷载的类型与大小等；选择目标几何拓扑元素，如体、面、环、边和顶点等；建立定义数据与目标几何元素的关联，并附加在边界表示数据结构中。
[0045](3):确定有限元模型的网格数量。网格数量的多少将影响计算结果的精度和计算规模的大小。一般来讲，网格数量增加，计算精度会有所提高，但同时计算规模也会增加，所以在确定网格数量时应权衡两个因数综合考虑。
[0046]网格较少时增加网格数量可以使计算精度明显提高，而计算时间不会有大的增力口。当网格数量增加到一定程度后，再继续增加网格时精度提高甚微，而计算时间却有大幅度增加。所以应注意增加网格的经济性。实际应用时可以比较两种网格划分的计算结果，如果两次计算结果相差较大，可以继续增加网格，相反则停止计算。[0047]在决定网格数量时应考虑分析数据的类型。在静力分析时，如果仅仅是计算结构的变形，网格数量可以少一些。如果需要计算应力，则在精度要求相同的情况下应取相对较多的网格。同样在响应计算中，计算应力响应所取的网格数应比计算位移响应多。在计算结构固有动力特性时，若仅仅是计算少数低阶模态，可以选择较少的网格，如果计算的模态阶次较高，则应选择较多的网格。在热分析中，结构内部的温度梯度不大，不需要大量的内部单元，这时可划分较少的网格。
[0048](4):根据数据变化梯度，确定有限元模型的网格疏密。网格疏密是指在结构不同部位采用大小不同的网格，这是为了适应计算数据的分布特点。在计算数据变化梯度较大的部位(如应力集中处)，为了较好地反映数据变化规律，需要采用比较密集的网格。而在计算数据变化梯度较小的部位，为减小模型规模，则应划分相对稀疏的网格。这样，整个结构便表现出疏密不同的网格划分形式。
[0049](5):根据所述拾振架实际的尺寸、材料、焊接与安装固定方式，定义边界条件，并计算固有频率f。模型中控制研究对象之间平面、表面或交界面处特性的条件，由此确定跨越不连续边界处场的性质。边界条件指在运动边界上方程组的解应该满足的条件。
[0050](6):采用有限元分析软件计算固有频率f。首先采用有限元分析软件对构造的拾振架的有限元模型进行动力特性分析，具体原理为:将拾振架系统用一组多自由度系统的振动二阶常系数线性微分方程来描述，固有频率计算时不考虑激励，故方程为齐次，[M]为质量矩阵，[C]为阻尼矩阵，[K]为刚度矩阵，{x}为位移矢量:
【权利要求】
1.一种核电站汽轮发电机组拾振装置，包括可固定于发电机后端轴瓦上的拾振架以及设于所述拾振架上用于采集发电机后端轴瓦轴振和瓦振情况的测量机构，其特征在于:所述拾振架上设有配重块。
2.如权利要求1所述的核电站汽轮发电机组拾振装置，其特征在于:所述拾振架包括直立的支撑板以及设于所述支撑板一侧顶部且可与发电机后端轴瓦固定连接的固定板，所述配重块设于所述支撑板下部，所述配重块与所述固定板位于同侧，所述测量机构设于所述支撑板的另一侧。
3.如权利要求2所述的核电站汽轮发电机组拾振装置，其特征在于:所述配重块包括与所述支撑板固定的楔形板及设于所述楔形板上的配重本体。
4.如权利要求1或2所述的核电站汽轮发电机组拾振装置，其特征在于:所述配重块为实心金属块。
5.如权利要求2所述的核电站汽轮发电机组拾振装置，其特征在于:还包括分别设于所述支撑板左、右侧边边缘的加强筋板。
6.如权利要求5所述的核电站汽轮发电机组拾振装置，其特征在于:所述加强筋板由上至下厚度逐渐变薄。
7.如权利要求2所述的核电站汽轮发电机组拾振装置，其特征在于:所述测量机构包括分别设于所述支撑板另一侧上部与下部的瓦振测量机构与轴振测量机构。
8.如权利要求7所述的核电站汽轮发电机组拾振装置，其特征在于:所述瓦振测量机构包括与所述支撑板水平连接的第一托板以及固定于所述第一托板上的瓦振传感器。
9.如权利要求8所述的核电站汽轮发电机组拾振装置，其特征在于:所述瓦振测量机构还包括支撑筋板，所述支撑筋板的一端固定于所述第一托板底部，所述支撑筋板的另一端固定于所述支撑板上。
10.如权利要求2所述的核电站汽轮发电机组拾振装置，其特征在于:所述轴振测量机构包括与所述支撑板水平连接的第二托板以及固定于所述第二托板上的轴振传感器。
【文档编号】F01D25/04GK203742681SQ201420025033
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年1月15日 优先权日:2013年10月25日
【发明者】刘涛, 苏锋杰, 黄前进, 陈勇, 王卫东, 万平生, 文杰, 孙仁贵, 赵一云, 苏志刚, 朱才华, 江世刚 申请人:中国广核集团有限公司, 大亚湾核电运营管理有限责任公司