Основная причина развития аварий силовых или энергетических установок

Виктор Фёдорович Шатохин; Иван Сергеевич Сербин; Андрей Александрович Коваленко

Основная причина развития аварий силовых или энергетических установок

Виктор Фёдорович Шатохин, Иван Сергеевич Сербин, Андрей Александрович Коваленко

Аннотация

Выполнен анализ аварий силовых и энергетических установок (СУ и ЭУ) с точки зрения концепции самоликвидации системы (технической, биологической, экономической и т.п.) как таковой. Рассматриваются аварии с серьёзными последствиями, вплоть до катастрофических разрушений. В основе самоликвидации механической (колебательной) системы лежит асинхронный обкат ротором статора (подшипников, корпуса) в процессе колебаний с задеваниями. Определены триггеры процесса обката и рассмотрен определённый континуум процесса развития асинхронного обката. На основе анализа аварий выполнено моделирование процесса обката с выявлением нового класса сил (сил контактного взаимодействия), способствующих самовозбуждающимся колебаниям ротора. Уровень сил контактного взаимодействия на порядки выше других возбуждающих сил в системе ротор -- опоры (в подшипниках, в проточной части). В процессе обката система ротор -- статор сама (за счёт энергии вращения ротора) увеличивает угловую скорость прецессии, доводя её до ближайшего резонанса системы ротор -- опоры с дополнительной связью в месте контакта. Самоликвидация СУ и ЭУ происходит в новой резонансной зоне.

DOI: 10.71841/EP.ELST.2024.1120.11.06

Ключевые слова

аварийные ситуации, ротор, статор (корпус, подшипники), самоликвидация силовых и энергетических установок, синхронный и асинхронный обкат ротором статора, силы контактного взаимодействия в месте задеваний ротором статора, угловая частота прецессии ротора

Полный текст:

PDF

Литература

Шатохин, В.Ф. Разработка системы предотвращения катастроф агрегатов. Часть 1. Анализ катастрофических аварий и постановка задачи [Текст] / В.Ф. Шатохин, С.Д. Циммерман // Сб. докладов Х Международного конгресса двигателестроителей «Авиационно-космическая техника и технологии».-- 2005. -- № 10/26. -- С. 19 -- 31.

Костюк, А.Г. Динамика и прочность турбомашин [Текст]: учеб. для вузов / А.Г. Костюк. -- М.: Издательство МЭИ, 2000. -- 480 с.

Шатохин, В.Ф. Возбуждающие обкат силы при колебаниях ротора с задеваниями о статор [Текст] / В.Ф. Шатохин // Теплоэнергетика. -- 2017. -- № 7. -- С. 1 -- 11.

Шатохин, В.Ф. Колебания роторов турбоагрегатов с обкатом ротором статора (методы математического моделирования и программные средства) [Текст] / В.Ф. Шатохин. -- Dusseldorf: Lambert Academic Publishing, 2016. -- 308 c.

Банах, Л.Я. Колебания ротора при постоянном контакте с неподвижными и лёгкими подвижными элементами роторной системы [Текст] / Л.Я. Банах // Сб.: 22nd International Conference on Vibroengineering «Dynamics of Strongly Nonlinear Systems». -- 2016. -- С. 90 -- 96.

Никифоров, А.Н. Обобщённая математическая модель ротора Джеффкота -- Лаваля с учётом его проскальзывания при контакте и несоосности со статором [Текст] / А.Н. Никифоров // Вестник научно-технического развития. -- 2012. -- № 5(57). -- С. 41 -- 55.

Fatarella, F. On the Dynamics of Reverse Whirl Due to Rotor/Stator Interaction [Text] / F. Fatarella // Imperial College of Science Tecnology & Medicine. – London, 1999. -- 204 p.

Isaksson, J.L. On the Dynamics of a Rotor Interacting with Non-Rotating Parts [Text] / J.L. Isaksson // Linkoping Studies in Science and Technology. – 1994. -- Tesis № 426. – P. 581 83.

Шатохин, В.Ф. Динамические характеристики барабанного ротора турбины. Результаты стендовых испытаний и математического моделирования колебаний [Текст] / В.Ф. Шатохин, А.А. Скок // Газотурбинные технологии. – 2024. -- Январь-февраль. – С. 36 -- 41.

Shatokhin, V.F. Analyzing the Causes of High Vibration of the Turbine Drum Rotor During Bench Tests [Electronic resource] / V.F. Shatokhin, V.N. Chebotarev, A.A. Skok // Power Technology and Engineering. – 2024. – Vol. 57. – P. 760 – 764. – (DOI 10.1007/s10749-024-01731-z).

Загретдинов, И.Ш. Разрушение турбоагрегата 300 МВт Каширской ГРЭС: причины, последствия и выводы [Текст] / И.Ш. Загретдинов, А.Г. Костюк, А.Д. Трухний, П.Р. Должанский // Теплоэнергетика. -- 2004. -- № 5. -- С. 5 -- 15.

Шатохин, В.Ф. Нестационарные колебания системы ротор-опоры при сотрясении основания [Текст] / В.Ф. Шатохин // Машиноведение. -- 1989. -- № 2. -- С. 78 – 83.