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核安全二级离心泵临界转速计算与试验模态分析

文档作者：杨永彬陈跃严文泽宋双文档来源：大连深蓝泵业有限公司		点击数：	更新时间： 2022年04月27日
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核安全二级离心泵
临界转速计算与试验模态分析
大连深蓝泵业有限公司(辽宁”6031)杨永彬陈跃严文泽宋双
【摘要l基于有限元仿真平台，采用六面体与
四面体组合网格离散三维几何模型，对大连深蓝泵业有
限公司自主研发的核安全二级RcV上充泵转子部件进行
了模态仿真分析，获得了转子部件模态振型及临界转
速。将该转子模态振型及临界转速，与基于激振法开发
的cras模态测试系统所测得的振型和，临界转速进行了比
较，两者之间吻合度高。表明基于有限元的模态仿真分
析与基于Cras的模态测试系统都能实现对模态振型与临
界转速的准确获得，在产品优化设计及抗震分析中有广
阔前景。
【关键词l离心泵有限元激振法模态分
析核安全二级
一，前言
转子是核安全二级上充泵的重要组成部件，工作
中处于4 500r／min的高速旋转状态。由于转子动不平衡
量的作用，产生以离心力为表征的周期性干扰力，从而
引起转子的弯曲振动(或称为横向振动)。如果这种强
迫振动的频率与转子的弯曲固有频率接近时，就会出现
共振现象。转子在引起共振时的转速称为临界转速。如
果转子的工作转速接近临界转速，转子部件变形将迅速
增大，产生剧烈振动和异响，甚至转子断裂脱落，造成
事故。
另一方面，由于核安全二级上充泵是化学和容积
控制系统(RCV)的组成部分，给反应堆冷却系统提
供上充水，以维持稳压器中正常液位。为了验证上充泵
在运行基准地震和安全停堆地震期间或之后能保证结构
的完整性和可运行性。必须对该泵进行抗震分析与激振
GM甚用觚■
www．etyjX．com 2013年第6期
频率测试，以满足大于当地的地震反应谱中33Hz的要
求。
=、模态分析的理论基础
转子系统运动微分方程：
[^幻{工”(力)+[c】{工’(f))+【圈(X(f))=矿(力} (1)
式中[^幻——质量矩阵；
【c]——阻尼矩阵；
【豳——刚度矩阵；
Ⅳ(f))——加速度；
Ⅳ(f)}—速度；
{X(f)1——位移；
【厂(力}——激励力矢量。
令激励力矿(f))={F)一⋯，位移{工(力)={X}ej⋯，可
得：
(一∞2[MI+jw[c]+[圈){X)={F} (2)
考虑系统为无阻尼系统，外力等于零，求出自由
振动齐次解：
I一0J 2[M+【豳I=0 (3)
可得n个特征值02 r2(r=1，2，⋯，n)，其平方
根∞，即为系统的固有频率，此外，与固有频率一一对
应，并满足：
(一(c，2[MI+[E1)(≯，}=0 (4)
式中{≯，卜一系统的振动模态或模态向量，r=1，2，
⋯，n。
三，有限元仿真计算
(1)模型的建立根据上充泵转子的结构特点，
辨～ 办而通葡用面祝一． 然
万方数据
简化模型。首先建立转予的三维实体模型(见图1)，
然后再采用20节点六面体单元和10节点四面体单元组合
离散模型(见图2)。划分单元总数为84 932，节点数
43 451。
图1 RCV转子仿真几何模型
图2 RCV转子仿真有限元模型
(2)材料假设假设转子材质是连续的、均匀的
和各向同性的，在载荷作用下，部件发生小变形，处
于线性弹性范围。查询((ASME锅炉及压力容器》及
Rcc—M一附录Zm300，得到参数见表1。
表1 RCV上充泵转子材料物理特性
弹性模量泊松比密度PI 许用应力
部件材料删Pa (kg／m3) l口】／MPa
轴Z5CNDl3．04 200 0．3 7 850 187．5
叶轮316 191 0．29 7 850 12I．5
(3)约束条件根据泵轴上的实际情况，在分析
中不考虑轴承的刚度，其中左端水润滑轴承处约束径向
自由度，中间轴承套处也约束径向自由度，右端轴承处
约束轴向和径向自由度。
(4)计算输出有限元计算转子模态位移如图
3、图4所示。可得转子一阶固有频率厂1=l 13．92Hz，二
阶固有频率^=1 96．63 Hz。对应一阶临界转速t'／。=60f,
=6 835r／min，二阶临界转速／'／。，l=6Q正=11 798dmin。
套霉j箩蕊复翦章虿j
叫神帅^‘扣∥
图3 RCV转子仿真一阶模态
≥．榔之棒，．^、
图4 RCV转子仿真二阶模态
四、Cras激振频率测试
(1)模型的建立根据上充泵转子的结构特点及
激振法测试固有频率的原理，简化模型，根据Cras软件
提供的建模平台，建立如图5所示转子模型，现场测试
图6所示。
图5 RCV转子激振测试几何模型
1it6 RCV转子固有频率激振测试
2013年-籼黑：et3用jx!!!{'0_111 75 第6期～、m、． -V
扰肌就m册 黧雹 力
h|¨h*■-日 嚣爹l!l—
万方数据
(2)测试方案及仪器和软件模态测试采用
AZ308数据采集箱，AZ804信号调理仪，CA—YD一
109B振动加速度传感器，敲击锤；MaCras机械及结构
模态分析软件。测试方案见表2。
表2 RCV上充泵转子激振频率测试方案
采集测量总几何约束总测量
测试方案
通道数方向节点数点数自由度
激振器激励，固
2 Z 504 44l 63
定测量移动激励
(3)测试结果测试频响函数幅值集总平均如图
7所示，图8为模态，包含振型、频率及阻尼。可得转子
一阶固有频率^=104．629Hz，对应临界转速九州=6嘶=
6 278r／min。
图7 RCV频响函数幅值集总平均图
Hz
图8 RCV激振测试一阶模态
五、仿真与测试对比分析
基于有限元仿真平台计算的转子一阶固有频率为^
=1 13．92Hz，利用Cras模态测试系统试验获得的转子一
阶固有频率为厂l=104．629Hz。两者的振型一致，固有
频率远远高于工作转频75Hz与地震反应谱中的33Hz，
且两者之间的误差为8．9％，最后分析仿真数据大于试
验数据，这是符合实际情况的。因为在仿真约束假设
时，轴承简化为简支支撑，提高了轴承的支撑刚度，
76然嬲：：l：Ⅲ伸期
如果考虑轴承的刚度，两者的数据会更接近，误差会更
小。但是目前大多学者对轴承支撑刚度的精确计算还没
有一个快捷、简便的方法，本文对轴承支撑刚度的计算
不做细致讨论。
六、结语
1)以有限元仿真计算平台，对大连深蓝泵业有限
公司自主研发的核安全二级RCV上充泵的转子进行了模
态仿真计算，获得了该转子的模态振型及固有频率。这
表明有限元计算方法仿真转子模态的方法实用、方便、
快捷，作为一个很重要的辅助设计手段，可以广泛应用
于产品设计中。
2)本文在有限元仿真模态的基础上，还利用基于
激振法开发的Cras；．坝1]振系统实测了转子的模态，获得了
转子的振型及固有频率。这表明基于激振法开发的Cras
测振系统在模态测试中能为工程技术人员提供基础设计
数据，在抗震分析和工程应用中的应用前景广阔。
3)本文最后比较了仿真模态与Cras实测模态，结果
显示两者的振型一致，固有频率远远高于工作转频75Hz
与地震反应谱中的33Hz，而且两者之间的误差为8．9％。
这表明大连深蓝泵业有限公司自主研发的核安全二级
RCV上冲泵转子固有频率是完全满足《技术规格书》中
的要求，为产品的进一步应用打下了坚实基础。
参考文献
[1]关醒凡．现代泵技术手册[M]．北京：中国宇航出版
社，1995．
【2]傅志方．振动模态分析与参数辨识[M】．北京：机械工
业出版社，1990．
【3]曹树谦，张文德，萧龙翔．振动结构模态分析——
理论、试验、与应用[M】．天津：天津大学出版社，
2001．
[4]左鹤声，彭玉莺．振动试验模态分析[M】．北京：中国
铁道出版社，1995．
[5]卓朝昕．大型汽轮发电机定子绕组端部振动特性的
试验分析【J】．福建电力与电工，2003，23(3)：
10—11，43．
【6]C．Wang and J．C．S．Lai．Vibration analysis of an
induction motor[J]．Journal of Sound and Vibration．
1999，24(4)．G●啊
(收稿日期：2013／01／15)

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