中國儲能網(wǎng)訊：臨界轉(zhuǎn)速簡單理解就是使轉(zhuǎn)子發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)的轉(zhuǎn)速，其取值考慮綜合成本、計(jì)算誤差。一個(gè)轉(zhuǎn)子有幾個(gè)臨界轉(zhuǎn)速，分別叫一階臨界轉(zhuǎn)速、二階臨界轉(zhuǎn)速……。臨界轉(zhuǎn)速的大小與軸的結(jié)構(gòu)、粗細(xì)、質(zhì)量及位置、軸的支承方式等因素有關(guān)。一階臨界轉(zhuǎn)速和二階臨界轉(zhuǎn)速是旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備，包括抽蓄機(jī)組，在設(shè)計(jì)和運(yùn)行過程中需要特別關(guān)注的重要參數(shù)。這些參數(shù)與機(jī)組的穩(wěn)定性和性能密切相關(guān)。
一階臨界轉(zhuǎn)速是旋轉(zhuǎn)機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中首次出現(xiàn)的共振轉(zhuǎn)速。當(dāng)抽蓄機(jī)組的轉(zhuǎn)速逐漸接近或達(dá)到這一轉(zhuǎn)速時(shí)，機(jī)組會產(chǎn)生共振現(xiàn)象，導(dǎo)致振動(dòng)幅度顯著增加。這種振動(dòng)可能對機(jī)組的正常運(yùn)行產(chǎn)生不良影響，甚至可能損壞機(jī)組結(jié)構(gòu)，引發(fā)安全事故。因此，在抽蓄機(jī)組的設(shè)計(jì)和制造過程中，需要充分考慮一階臨界轉(zhuǎn)速的影響，并采取措施降低其數(shù)值或避免在工作范圍內(nèi)出現(xiàn)共振。
二階臨界轉(zhuǎn)速則是一階臨界轉(zhuǎn)速之后的另一個(gè)重要轉(zhuǎn)速點(diǎn)。當(dāng)抽蓄機(jī)組的轉(zhuǎn)速進(jìn)一步增加，達(dá)到二階臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，機(jī)組會再次發(fā)生共振，此時(shí)的振動(dòng)情況比一階臨界轉(zhuǎn)速時(shí)更為復(fù)雜和嚴(yán)重。二階臨界轉(zhuǎn)速的存在進(jìn)一步增加了機(jī)組設(shè)計(jì)和運(yùn)行的難度，需要更加精確的計(jì)算和優(yōu)化。
需要注意的是，一階臨界轉(zhuǎn)速和二階臨界轉(zhuǎn)速的具體數(shù)值會受到多種因素的影響，包括機(jī)組的結(jié)構(gòu)、材料、運(yùn)行環(huán)境等。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行計(jì)算和分析，以得出準(zhǔn)確的臨界轉(zhuǎn)速值。
大軸的設(shè)計(jì)是大容量抽水蓄能機(jī)組的研究重點(diǎn)之一, 其設(shè)計(jì)除影響機(jī)電設(shè)備外, 還影響土建工程。臨界轉(zhuǎn)速分析是轉(zhuǎn)子--支承系統(tǒng)轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)中最重要的內(nèi)容之一。臨界轉(zhuǎn)速分析的主要目的在于確定轉(zhuǎn)子—支承系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速，并按照經(jīng)驗(yàn)或有關(guān)的技術(shù)規(guī)定，將這些臨界轉(zhuǎn)速調(diào)整，使其與機(jī)械的工作轉(zhuǎn)速有足夠的裕度，從而得到可靠的設(shè)計(jì)。包括軸系彎曲臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算和扭轉(zhuǎn)臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算的計(jì)算稿。
抽水蓄能機(jī)組主軸兩端帶有連接法蘭，用優(yōu)質(zhì)鍛鋼鍛制成，主軸上端法蘭與發(fā)電機(jī)軸下法蘭接合面高程應(yīng)按機(jī)組總體布置和軸系穩(wěn)定要求確定，主軸應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。能夠承受在任何工況條件下可能產(chǎn)生的作用在主軸上的扭矩、軸向力和水平力，且有可能發(fā)生的最大瞬態(tài)轉(zhuǎn)速時(shí)沒有有害的振動(dòng)和擺動(dòng)。臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算應(yīng)結(jié)合發(fā)電電動(dòng)機(jī)統(tǒng)籌考慮。有些電站水泵水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)采用的最大飛逸轉(zhuǎn)速值應(yīng)不小于額定轉(zhuǎn)速的1.45倍，并且不小于水輪機(jī)最大導(dǎo)葉開度條件下的最大飛逸轉(zhuǎn)速。水泵水輪機(jī)和與其直接或間接連接的輔機(jī)應(yīng)能在飛逸轉(zhuǎn)速下運(yùn)行5min而不產(chǎn)生有害變形和損壞。
典型的軸系機(jī)械設(shè)計(jì), 要求第一臨界轉(zhuǎn)速值應(yīng)為最大飛逸轉(zhuǎn)速的1.25 倍。國內(nèi)許多工程的機(jī)組招標(biāo)文件按此要求編寫。國標(biāo)《發(fā)電電動(dòng)機(jī)基本技術(shù)條件》此值為1.2倍。許多制造廠認(rèn)為當(dāng)今發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子平衡特性好,1.15倍即夠。因此這個(gè)問題經(jīng)常引起爭論。對于高水頭抽水蓄能電站, 要求1.25倍的確過于苛刻, 要額外加大軸的直徑, 很難被廠家接受, 可以同意1.2倍。對較低水頭的抽水蓄能機(jī)組仍應(yīng)按1.25倍要求?？紤]到國外有的電站曾經(jīng)在試運(yùn)行階段出現(xiàn)過軸系失穩(wěn)事故,1.15倍不應(yīng)接受。
其實(shí)抽水蓄能機(jī)組到不了二階，準(zhǔn)則一階是飛逸的1.2倍以上，以前是1.25倍，對高轉(zhuǎn)速機(jī)組有點(diǎn)難，大家普遍接受1.2倍。
軸直徑對臨界轉(zhuǎn)速影響并不是太明顯，最明顯的是軸承支撐剛度和上下導(dǎo)距離。所以現(xiàn)在高速機(jī)組為了滿足臨界轉(zhuǎn)速，采用一根軸結(jié)構(gòu)，以此壓縮上下導(dǎo)距離，上下導(dǎo)越近，臨界轉(zhuǎn)速越高。抽水蓄能，轉(zhuǎn)速高的其絕對值相比轉(zhuǎn)速低的大很多，比如500轉(zhuǎn)的125%比200轉(zhuǎn)的125%要大很多，同時(shí)蓄能鐵心長，導(dǎo)軸承距離轉(zhuǎn)子中心比較遠(yuǎn)。
但目前各支撐剛度為近似值，況且高轉(zhuǎn)速情況下的一些不確定，所以目前很多電站余量大一點(diǎn)，按1.25倍要求。
