汽轮机叶片振动机理及防治

叶片是汽轮机的关键部件,又是最精细、最重要的部件之一.叶片受脉动蒸汽激振力的作用会产生强迫振动,当强迫振动的频率与叶片自振频率相同时即引起共振,导致疲劳断裂.汽轮机叶片激振分为:谐频激振、尾迹流激振、随机激振或宽频带激振、自激振效应及外力激振.消徐和防治汽轮机叶片振动的主要措施为:汽轮机叶片性能的提高和对激振源的控制.     

气轮机叶片振动响应的数值分析

求解叶片强迫振动方程的难点在于定量确定叶片的激振力和选用合适的计算模型·针对这一问题,应用薄壳理论,建立了气轮机叶片的应变 位移非线性关系,给出了激振力的形式;应用虚功原理得到了带有较大弯曲和扭转变形的叶片受迫振动方程,再应用振型迭加法求出叶片的振动响应方程,得到了叶片的共振响应条件·结合具体算例,分析了叶片的振动响应及共振响应,结果表明,气轮机叶片振动响应主要取决于叶片固有频率、振动模态、激振频率、激振力(谐波分量)等因素,叶片的非共振响应曲线为拍,当固有频率ω、激振力频率ωe和激振力沿叶片周向移动的角速度ωN间的关系为ω=ωe=nωN(n=1,2,…,∞)时,叶片发生共振·     

汽轮机带冠叶片阻尼振动特性的有限元分析

根据汽轮机叶片外形特点,在3D建模软件Solidworks中建立Z型叶冠单叶、成组叶片及整圈叶片的实体模型,通过ALGOR软件的机械运动仿真(MES)功能,计算带冠叶片组在不同冠间间隙、不同激励频率和幅值下的碰摩减振规律特性,并对所得结果进行分析。结果表明:通过冠间相互碰摩可有效减小叶片振动,当冠间间隙介于0.2 mm到0.5 mm之间时,碰摩减振效果最好;外部激振力对旋转产生的动应力影响较小,在特定的间隙值下,随激振力的变化叶片应力峰值变化较小。这些结论对汽轮机末级叶片的设计有重要的指导意义。     

用超参数壳体有限单元计算汽轮机叶片的振动问题

引言随着社会主义建设的飞速发展,我国对电力的需要越来越大。我国工人阶级牢记毛主席“独立自主、自力更生”,“走自己工业发展道路”的伟大教导,造出了大批赶超世界先进水平的大型发电机组。目前,发电机的主要动力为汽轮机(火力)和水轮机(水力)。要使汽轮机安全地、高质量地工作,汽轮机的叶片在工作时不发生断裂是一重要因素。叶片发生断裂主要由于共振引起。要解决这个问题,就必须知道叶片的固有振动频率及相应的振型,以便在设计叶片时考虑到避开共振事故。有两种方法可以确定叶片的固有振动     

汽轮机叶片动应力计算方法的研究

研究了汽轮机叶片的动应力特性及频率、激振力、阻尼等因素对动应力特性的影响,建立叶片有限元模型、激振力模型和阻尼特性处理方法的基础上,建立了采用模态迭加法求地片强迫振动的方程,建立了定量计算叶片振动响应和动应力的模型和计算方法,对真空叶片动应力场进行计算,所得结果与实际吻合,表明该模型和方法具有理论和工程应用价值。     

斜置喷嘴结构——降低喷嘴激振叶片动应力的有效途径

本文从喷嘴激振力作功的原理出发,阐述了斜置喷嘴结构可以显著地降低叶片第一音调各类振型的动应力,并以国产某中压事故级组为例作了计算,可使切向弯曲B_0型等危险振型降低动应力达50%以上。     

汽轮机叶片疲劳设计 在法国卅万吨合成氨成套设备工业汽轮机事故叶片改进设计上的应用

本文提出了能反映振动断裂事故本质的疲劳设计,并已成功地应用于法国进口机组发生事故的第一、二级叶片改进设计上,改进后的国产新转子装于安庆石化厂,已安全运行了一年多。由二级叶片疲劳设计的振动特性可见,只要叶片动应力安全地低于材料许用耐振强度,某些振型的共振是并不危险的。需要避开的仅仅是个别危险振型,这就是疲劳设计所能揭示的真相。     

汽轮机低压末级叶片腐蚀原因分析及其表面防护处理

随着电站汽轮机大容量化,叶片的安全可靠性和保持高效率显得尤其重要。叶片是汽轮机的关键零件之一。它在极苛刻的条件下承受高温、高压、巨大的离心力、蒸汽力、蒸汽激振力、腐蚀和振动以及湿蒸汽区水滴冲蚀的共同作用。因此很有必要及时调查研究、分析、总结叶片尤其是末级和调节级叶片发生的各种损伤原因及防止发生损伤的各种措施。本文着重研究分析汽轮机徽压末级叶片腐蚀原因及其表面防护处理。     

大型汽轮机长叶片全工况动应力数值计算及试验研究

针对当代大型汽轮机全工况灵活性运行关注的突出问题，以哈尔滨汽轮机厂有限责任公司1 000 MW等级空冷汽轮机低压末级叶片为研究对象，提出了一种长叶片动应力仿真分析方法。结合长叶片动态试验，论证了计算方法的有效性。理论分析表明，汽轮机低负荷运行工况下流动分离引起叶片表面涡激效应是叶片动应力增加的重要因素。从工程应用的角度出发，将气动流场叶片表面压力脉动值作为结构场激振力的激振因子，进而计算分析叶片在不同工况下的动应力是可行且有效的。经过多方案比较，仿真计算与试验结果取得了很好的一致性。叶片仿真和动态试验的结果表明，末级叶片最大动应力出现在20%负荷附近，叶身动应力峰值约为许用值5%，具有足够的耐振强度和安全裕度，能很好满足大型汽轮机全工况灵活性安全可靠运行要求。     

某发动机高压压气机第三级转子叶片模态分析

选取某民用航空发动机高压压气机第三级转子叶片为分析对象,在介绍模态分析基本理论的基础上,于有限元软件ANSYS Workbench中建立起叶片的三维有限元模型,并对叶片的固有模态及共振特性进行了数值分析,得到该叶片在静止情况下、常用转速工况下的固有频率和振型。最后分析了该级叶片前后的整流环静叶在气流通道中形成的尾流激振力,对该级转子叶片的影响,画出叶片共振图。利用共振图可以找出共振时,叶片的频率、振型和激振力频率,为后续结构分析和排故提供依据。     

汽轮机间隙气流激振力分析及计算程序设计

本文给出了基于流体动力学的计算汽轮机均匀气流场和非均匀气流场直叶片、短扭叶片、长扭叶片以及汽轮机调节级间隙气流激振力的计算公式 ,介绍了基于以上公式的汽轮机间隙气流激振力计算程序 ,并讨论了程序设计中有关积分的处理方法。     

汽轮机末级叶片振动特性研究

建立了汽轮机末级叶片的三维有限元模型,分析了叶片的静频和振型,然后计算了叶片在预应力条件下的动频,分析了工作转速对叶片振动特性的影响.最后在振动试验台上开展了叶片静频、动频和振动响应试验,实验结果与数值模拟吻合较好.研究结果表明:叶片的动频比静频大,且动频随转速的增加而增大;转速对低阶频率影响较大;在转速的9倍频激励时发生二阶共振,叶片易产生振动疲劳失效.     

汽轮机叶片参数的多目标优化设计

由于制造误差和不平衡力的作用,汽轮机叶片的周向气动力除合成一个力倡外,还合成一个横向力,这个横向力使转子发生进动,在一定条件下会使转子失稳,是转子的一个自激激振力。为保证机器正常工作,应对汽轮机叶片参数进行多目标优化、本文首先导出了力偶和激振力的公式,建立了汽轮机叶片参数的多目标优化设计的数学模型,提出了求解该模型的算法,并给出了算例。     

汽轮机叶片激振力特性和计算方法的研究

研究了在稳定运行工况时影响汽轮机叶片激振力的主要因素.在建立抽排汽口、有偏差的静叶流道、静叶尾迹、冲角等主要影响因素模型的基础上,提出了通过谐波分析定量确定各阶谐波激振力的一整套力学模型和数值计算方法.给出了各阶谐波激振力量值与其主要影响因素之间的关系.研究结果可在定量确定叶片激振力和动应力计算中直接应用,不仅具有理论意义,且有工程实用价值     

基于汽轮机模拟叶轮的模态测试实验

为了解决汽轮机叶轮受到汽流等激振作用时产生共振现象造成汽轮发电机组动静碰摩等故障,甚至更为严重的机组事故问题,本文基于共振法原理,对汽轮机模拟叶轮进行调频激振,提出一种以布置于叶轮上的细沙来表示模拟叶轮振型的模态测试实验分析方法,并将实验振型与解析计算和有限元计算结果进行对比分析,验证实验可靠性.研究表明,应用所提的实验方法可以直观准确地反映汽轮机模拟叶轮的振型,分别为轮盘系统的振动特性分析与制造加工提供实验基础与技术支持.     

汽轮机叶片动应力研究课题获机械部、化工部科技进步二等奖

本研究课题填补了国内汽轮机叶片振动设计方面的空白,并已成功地应用于生产,解决了重大实际问题,取得了良好技术经济效果。我国从法国引进的三十万吨合成氨成套设备KT1501型工业汽轮机调节级叶片,曾先后发生五次振动断裂事故,每次新转子运行时间短的几十小时,长的也不超过三个月,事故转     

基于流固耦合理论的混流式叶片动力学分析

为了避免机组发生共振,以某一混流式转轮叶片为对象,提出叶片在空气和在工作流道中的动态特性方程,采用有限元方法建立叶片在空气中和工作流道中的频率计算模型和方法,得出了流体对叶片固有频率的影响系数.结果表明: 叶片在空气中和在水介质中振型基本相似,但随叶片结构及振动形式的改变,叶片固有频率发生变化.该方法对于流体激振力的研究和叶片的疲劳设计校核具有一定的参考意义.     

汽轮机真空下降故障及防范

汽轮机真空的高低,直接影响到机组的安全性和经济性。汽轮机真空下降,将导致排汽压力升高,可用焓减小,同时机组出力降低;排汽缸及轴承座受热膨胀,轴承负荷分配发生变化,机组产生振动;凝汽器铜管受热膨胀产生松弛、变形,甚至断裂;若保持负荷不变,将使轴向推力增大以及叶片过负荷,排汽的容积流量减少,末级要产生脱流及旋流;同时还会在叶片的某一部位产生较大的激振力,有可能损伤叶片。     

汽轮机叶片损坏原因及预防

汽轮机叶片损坏事故包括叶片裂纹、断落、水蚀、围带飞脱、拉筋开焊或断裂。叶片损坏是电厂常见的一种设备损坏事故。本文从常见叶片事故发生时的征象入手,介绍了叶片损坏的原因最后提出了防止叶片断裂和损坏事故的发生的方法。     

凸肩叶片的振动响应

使用弹性薄板理论建立带凸肩三叶片相互耦合的振动微分方程,经模态正交获得相互耦合的叶片振动响应方程,并使用Runge-Kutta法进行数值分析.凸肩叶片的振动响应主要取决于整体的固有频率、激振频率、激振力大小等因素,凸肩使各叶片相互作用,叶片整体的刚度增大.结果表明,叶片的固有频率由于受凸肩的作用而增大,叶片的振动响应呈拍状,包含相邻叶片的影响,凸肩可降低叶片的振动响应.受凸肩的影响,叶片整体的固有频率随着相互作用的叶片数增多而增大,凸肩叶片整体共振时的响应降低,叶片使用的安全性提高.