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EAST低温系统氦透平膨胀机转子剩余不平衡量实验研究

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Experimental Study on Unbalance Value of the Helium TurbineRotors of EAST Cryogenic SystemFu Bao Zhang Qiyong Zhu Ping Cheng Anyi(Institute of Plasma Physics,Chinese Academy of Sciences,Hefei Anhui 23003 1,China)Abstract:The starting up process of helium turbine of EAST cryogenic system was very unstable,easily broken,for theunbalance value was too much,which induced the invalidation of gas bearing.By the helium turbine rotor balance testingwith the soft balance machine to remove the unbalance,the unbalance value of rotor was decreased and the rotorS balanceprecision was improved.Aimed at the problem of low precision existed in low speed soft balance testing,some ful speedbalance testing were done,and the unbalance value of the rotor was further decreased.The rotorS balance precision is im-proved,the requirement of gas bearings by rotor is reduced,and the helium turbines running stabilization is insured。

Keywords:helium turbines;rotor;gas bearing;unbalance value;balance testing中国科学院等离子体物理研究所先进超导托卡马克 (Experimental of Advance Superconducting Tokamak,EAST)装置在建成时,是世界上第-个全超导托卡马克 。EAST低温系统是2005年6月建成的,并参与了EAST装置的整体联合调试,-次整体联合调试成功,EAST装置也第-次获得等离子体。目前,EAST装置已经进行8次降温实验,第 8次物理实验创造了两项托卡马克运行的世界记录:获得超过400S的两千万度高参数偏滤器等离子体;获得稳定重复超过30 S的高约束等离子体放电。这分别是国际上最长时间的高温偏滤器等离子体放电、最长时间的高约束等离子体放电,标志着我国在稳态高约束等离子体研究方面走在国际前列 。

EAST氦制冷机的核心部件是4台氦透平膨胀机 ,它们都在非常高的转速下运作,设计转速达到收稿 日期 :2012-10-22作者简介:付豹 (198O-),男,硕士,工程师,研究方向为低温氦透平膨胀机及低温系统.E-mail:fubao###ipp.ac.on。

1.8 X 10 r/min左右 ,工作转速-般根据制冷量的需要在 1×10 r/min左右。EAST用氦透平膨胀机从俄罗斯进 口,技术不是很先进 ,氦透平膨胀机采用的油和气体混合轴承,转子动平衡实验的精度不高,而且出厂时没有进行氦气低温实验,因而该氦透平膨胀机存在性能不稳定的缺陷 。中国科学院等离子体物理研究所购买的4种氦透平膨胀机共 12套 (每套 1用2备),在不到两年的时间内有 8个氦透平膨胀机相继出现故障,并需返回俄罗斯维修,每次维修周期都在4个月以上,成为EAST装置正常运行的最大问题 。

1 氦透平膨胀机损坏原因分析经检查发现,该氦透平膨胀机的损坏基本上是在启动过程中,在转速6 X 10 -9 X 10 r/min之间,摩擦损坏之处-般在气体轴承供气孔附近,如图1所示。这表明转子动平衡精度低可能是导致该氦透平膨胀机气体轴承失稳,并最终导致氦透平膨胀机故障的- 个重要原因 。

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