整圈连接叶片高温蠕变与松弛特性分析

随着汽轮机叶片进口参数越来越高,叶片对材料的高温力学性能提出了更高的要求,在高温下材料的力学特性远低于其在常温下的所承受的范围,在高温下材料会发生蠕变和应力松驰现象,应用"characteristic strain"蠕变模型来分析高温叶片的蠕变和应力松弛行为,该蠕变模型是阿尔斯通叶片专家J.Bolton将诺顿蠕变模型优化后得到的,该蠕变模型相比于诺顿蠕变模型大大提高了计算效率。本次高温叶片有限元蠕变计算,评估了叶片在高温下的安全性及机械设计完整性,良好地指导了叶片结构设计,且得到了高效、精确的高温蠕变计算方法。     

660MW超超临界汽轮机高压转子的高温蠕变强度分析

为了研究在高温下某660 MW超超临界汽轮机高压转子的蠕变强度,利用有限元计算方法分析了转子在额定工况下的温度和应力分布,并采用幂率模型和孔洞长大机理预测了该转子在2×105h工作中的蠕变行为,研究结果表明:在额定工况下,转子最高内应力低于屈服极限,处于纯弹性变形状态;转子内大部分区域温度在300～600℃,已进入蠕变温度范围.蠕变与热弹性耦合分析表明:蠕变会引起转子内部应力的重新分布,转子前轴封圆弧段的蠕变应变较高,而且多轴应力对该区域蠕变韧度的影响明显,应当引起足够重视.     

超超临界汽轮机中压转子高温蠕变强度分析

对某超超临界汽轮机组中压转子稳定运行过程中的高温蠕变强度进行了有限元分析,得到了转子在稳定运行工况下的温度场、应力场和应变场,并考虑了多轴效应对蠕变强度的影响,分析了特征点连续蠕变损伤度演化规律.结果表明:多轴效应对蠕变强度有明显的影响;在稳定运行工况下的初期,转子发生了明显的应力重新分配现象;应力重新分配因素对连续蠕变损伤度演化规律有影响.     

汽轮机强度研究某些新进展的概述

介绍了汽轮机部件强度和寿命研究的某些新进展 ,综述了近几年来汽轮机部件的静强度和刚度、叶片和叶根的动强度、有限元分析、强度可靠性设计、低周疲劳寿命、蠕变寿命、疲劳和蠕变交互作用下的寿命、安全寿命等方面国内开发的一些新技术手段和取得的新成就。本文还提出了汽轮机部件强度和寿命计算技术的一些发展动向     

汽轮机隔板高温蠕变寿命评估方法的研究

针对现役引进型机组高温蠕变现象难于正确评估的情况,提出了根据机组历次大修记录的变形数据和有限元计算相结合的方法得到材料蠕变参数.采用该方法对某电厂600 Mw机组T11 级隔板的高温蠕变变形问题进行了分析研究,并应用商用软件对隔板在继续运行中的变形和应力情况作出了预测和评估.结果表明:隔板最大应力产生的位置在隔板外环叶片的出汽侧,靠近中分面边缘叶根、叶片的出汽边处,其值为160 MPa,按每年连续运行8 000 h计算,隔板的使用寿命约为30年,与制造商提供的设计寿命一致,得出了机组在一个大修期内不必立即更换隔板的结论,节约了维修费用,为汽轮机或燃气轮机高温部件的蠕变寿命的评估提供了一种实用方法.     

大功率汽轮机叶轮轮缘传热系数的研究

提出了大功率汽轮机叶轮轮缘总传热系数的计算方法.介绍了汽轮机动叶片叶身平均对流换热表面传热系数和叶片流道下壁面对流换热表面传热系数的计算方法和计算公式.把汽轮机叶片对叶轮的传热简化为肋片传热,使用肋片传热模型计算汽轮机叶片流道的等效传热系数,采用圆筒壁模型计算汽轮机叶轮轮缘的总传热系数,并给出了应用实例.在汽轮机转子的温度场与热应力场有限元分析中,该计算方法为确定叶轮轮缘的传热边界条件提供了依据.     

大容量汽轮机阀序改造后调节级叶片强度安全性分析

以某600MW汽轮机调节级叶片为研究对象,采用有限元方法对阀序改造后顺序阀工况下调节级叶轮-叶片系统的结构应力、振动特性、瞬态动力响应和动应力进行计算分析。计算结果表明,顺序阀工况下调节级叶轮叶片系统的静强度和动强度满足强度设计要求,阀序改造后调节级叶轮-叶片系统可以安全稳定地运行。     

汽轮机调节级叶片三维接触有限元强度可靠性分析

汽轮机运行转速通常存在波动,叶片材料特性也存在不确定性。为评估调节级叶片强度可靠度,假设汽轮机转速、叶片材料弹性模量及密度服从正态分布,建立三维有限元接触模型,自编程序完成了调节级叶片多个样本的静态应力分析,然后应用多项式响应面法拟合以及Monte Carlo模拟方法得到了叶片可靠度。建立的叶片强度可靠性分析方法具有计算效率和精度高的优点,分析结果对保证叶片安全性具有重要参考意义。     

汽轮机阀门高温蠕变计算有限元单元类型选择

长期高温下的蠕变失效是金属材料典型的高温强度问题,随着汽轮机主蒸汽参数的不断提高,主汽门高温蠕变强度的精确计算考核尤为重要。以ABAQUS有限元软件为工具,采用不同的常用单元类型对某高参数汽轮机主蒸汽阀门高温蠕变进行计算,通过分析对比计算结果得出:在网格质量都有保证并且边界条件相同的前提下,不同单元类型的计算结果有较大差异,单元类型的选择直接影响计算结果。     

复杂阻尼结构汽轮机末级长叶片寿命评估相关研究进展及展望

目前汽轮机叶片设计和安全性考核主要采用的是以许用应力为基准的静强度准则和以安全倍率为基准的动强度准则,随着汽轮机设计制造水平的提高,尤其是近年来在超临界和超超临界大功率汽轮机中广泛采用具有复杂阻尼结构的长叶片,该方法已经表现出越来越多的局限性,建立一套从寿命损耗角度评估叶片安全性的方法十分必要。总结了近年来国内外在叶片寿命评估相关研究如静态应力分析、动态应力分析、叶片高周和低周疲劳寿命分析以及叶片水蚀疲劳分析等4个方面的研究进展,并对进一步深入研究提出了一些思路和方法。     

Heat transfer coefficient of wheel rim of large capacity steam turbines

A way of calculating the overall equivalent heat transfer coefficient of wheel rims of large capacity steam turbines is presented. The method and formula to calculate the mean forced convection heat-transfer coefficient of the surface of the blade and for the bottom wall of the blade passage, are introduced. The heat transmission from the blade to the rim was simplified by analogy to heat transmission in the fins. A fin heat transfer model was then used to calculate the equivalent heat transfer coefficient of the blade passage. The overall equivalent heat transfer coefficient of the wheel rim was then calculated using a cylindrical surface model. A practical calculation example was presented. The proposed method helps determine the heat transfer boundary conditions in finite element analyses of temperature and thermal stress fields of steam turbine rotors.     

计算汽轮机叶片动应力的谐响应分析法

将谐响应分析法应用于汽轮机叶片的动应力分析。首先用有限元方法对汽轮机叶片进行模型简化并计算出叶片的动频，然后应用模态叠加谐响应分析计算出叶片位移的动态响应，进而对位移动态响应进行扩展分析求得叶片的动应力。     

斜齿枞树型叶根倾斜角度对叶根接触影响分析

文章针对不同倾斜角度，对斜齿枞树型叶根透平叶片的叶根和轮槽的接触状态进行了分析。通过三维建模和有限元分析，发现斜齿枞树型叶根各齿栽荷分布随角度变化不大，且各齿栽荷分布没有直齿枞树型各齿载荷分布均匀。叶根最大应力随叶根倾斜角增大而增大，对低温区叶片来说，由倾斜角度增大引起的叶片应力增大可忽略不计。但对于高温区叶片，减小倾斜角度以使叶片应力降低是很有积极意义的。本研究可为枞树型叶根的设计提供理论支持。     

Heat transfer coefficient of wheel rim of large capacity steam turbines

A way of calculating the overall equivalent heat transfer coefficient of wheel rims of large capacity steam turbines is presented. The method and formula to calculate the mean forced convection heat-transfer coefficient of the surface of the blade and for the bottom wall of the blade passage, are introduced. The heat transmission from the blade to the rim was simplified by analogy to heat transmission in the fins. A fin heat transfer model was then used to calculate the equivalent heat transfer coefficient of the blade passage. The overall equivalent heat transfer coefficient of the wheel rim was then calculated using a cylindrical surface model. A practical calculation example was presented. The proposed method helps determine the heat transfer boundary conditions in finite element analyses of temperature and thermal stress fields of steam turbine rotors. __________ Translated from Journal of Power Engineering, 2007, 27(2): 153–156 [틫自: 뚯솦릤돌]     

Structure improvement and strength finite element analysis of VHP welded rotor of 700°C USC steam turbine

The optimized structure strength design and finite element analysis method for very high pressure (VHP) rotors of the 700°C ultra-super-critical (USC) steam turbine are presented. The main parameters of steam and the steam thermal parameters of blade stages of VHP welded rotors as well as the start and shutdown curves of the steam turbine are determined. The structure design feature, the mechanical models and the typical position of stress analysis of the VHP welded rotors are introduced. The steady and transient finite element analysis are implemented for steady condition, start and shutdown process, including steady rated condition, 110% rated speed, 120% rated speed, cold start, warm start, hot start, very hot start, sliding-pressure shutdown, normal shutdown and emergency shutdown, to obtain the temperature and stress distribution as well as the stress ratio of the welded rotor. The strength design criteria and strength analysis results of the welded rotor are given. The results show that the strength design of improved structure of the VHP welded rotor of the 700°C USC steam turbine is safe at the steady condition and during the transient start or shutdown process.     

具有温度场的冷却叶片振动特性计算方法研究

根据稳态热传导的相关理论,建立了透平冷却叶片温度场和热应力场的四面体三维有限元分析模型和方法,并在此基础上建立了透平冷却叶片振动特性三维有限元分析方法,开发了相关计算软件。对某航空发动机透平高压第1级冷却叶片在不同工作条件下的振动特性进行了计算分析,同时研究了热应力、温度场、转速等对叶片振动特性的影响,表明本文中所建立模型和方法是科学、合理和精确的,为开展透平冷却叶片的设计和振动安全性评价奠定了基础。     

基于参数化建模的转子有限元剖分

分析汽轮机转子的结构特点,将汽轮机转子结构参数化,提出了汽轮机转子参数化建模的方法,提高了转子原始几何模型的输入效率和准确性。利用有限元网格生成的Delaunay三角化方法,得到了汽轮机转了二维有限元计算模型,生成的有限元网格大小均匀,疏密过渡平滑,没有奇异单元,从而保证了转子温度场和热应力有限元分析计算的精度。