600MW汽轮机低压转子磨损前及修复后轴系振动和疲劳特性分析

针对某电厂一台600MW汽轮机低压转子磨损前及修复后的轴系振动特性和扭振疲劳特性进行了全面的分析,计算分析结果表明：低压转子修复后,该机组轴系的振动特性参数与原设计基本一致,满足设计规范要求,扭振疲劳强度也满足材料的强度要求,机组可安全稳定运行。     

同步电机驱动压缩机组轴系扭转疲劳分析

API617标准规定,对于同步电机驱动压缩机组,在机组起动工况下,同步电机产生的瞬时冲击扭矩非常大,轴系部件的响应扭矩可能会大于材料的疲劳极限,故必须进行起动工况下的瞬态扭转分析及轴系扭振疲劳分析,以确定机组部件可承受的电机起动次数。利用商业转子动力学软件XLROTOR对同步电机驱动机组进行了起动工况下的轴系瞬态扭振分析,获得了轴段的扭转瞬态响应。利用应变寿命法进行了低周扭转疲劳分析,获得了转轴材料的表面完全因子、形状因子、载荷因子、有效应力集中因子、安全因子等疲劳参数,最终利用累积疲劳算法获得了机组的许用起动次数。     

某直升机传动系统旋翼轴扭振计算及优化设计

直升机传动系统旋翼轴系振动是影响其运行可靠性的重要因素,为了提高某共轴反转双旋翼传动系统旋翼轴系扭振安全裕度,在考虑轻量化设计的前提下,通过改变轴段直径尺寸或改变激励频率,使得扭振固有频率与激励频率错开,达到避免共振的目的,实现了轴系扭振调频的优化设计.优化后的轴系扭振安全裕度达到10％以上,扭振特性得到了有效改善.其...     

汽轮机低压扭叶片强度和振动的可靠性分析

针对汽轮机和整个电站的安全工作问题,对汽轮机动叶片进行了安全可靠性分析,以某汽轮机低压扭叶片为例,研究了其强度振动可靠性。首先确定了叶片材料、转速以及蒸汽流量等随机变量的分布类型,同时采用了确定性有限元分析法、二阶多项式响应面法和Monte-Carlo模拟法相结合的方法,确定了低压扭叶片静强度、动强度及振动的可靠度;同时,研究了随机变量对强度和振动的概率敏感性。研究结果表明:静强度、动强度及振动可靠度分别为R=1.0,R=0.98,R=1.0,当同时考虑强度和振动失效模式时,叶片强度振动设计的可靠度R=0.98,未能达到99.73%的要求(±3σ准则);材料密度分散性对强度和振动影响最为明显,须对材料密度分散性进行严格控制。     

汽轮发电机转子系统扭转振动及其控制过程研究

扭转振动是旋转机械中普遍存在的问题，特别是汽轮发电机轴系，由于电力系统瞬变过程，引起的汽轮发电机组轴系的扭振，扭振引起的最大的附加应力可以超过驱动力矩所产生的工作应力数倍，可以产生累计疲劳破坏和随之而来的轴的预期寿命的缩短，这将引起发电机严重事故。     

低周疲劳和蠕变交互作用下汽轮机寿命的计算方法

本文论述了汽轮机寿命的计算方法;介绍了国际上的低周疲劳和蠕变交互作用下的致裂界限曲线;提出了致裂界限方程式,绘出了曲线。本文主线在汽轮机运行现场,采用部件的硬度变化,计算其对寿命的影响,把硬度归纳到计算公式中。     

联轴器特性对柴油发电机组轴系扭振性能影响研究

联轴器作为连接主从动轴的关键部件,对轴系扭振性能有显著影响。文中以匹配典型高弹性联轴器和大刚度联轴器的柴油发电机组轴系为对象,采用仿真分析与试验测试相结合的方法研究了轴系固有特性;进而在相同激振力矩作用下,分别对稳态均衡、非均衡工况时两种轴系曲轴自由端扭振响应进行对比分析,研究联轴器特性对电机转子振动的影响;在启动停机过程的研究中,指出匹配高弹性联轴器的轴系会发生扭振共振,联轴器会产生远大于机组在正常工作转速时的交变扭角差,这是目前国内外相关标准(GB15371-2008和ISO3046-5)尚未提及但值得评估的问题;针对匹配大刚度联轴器的轴系扭振共振问题,提出了通过优化轴系关键参数等方法进行轴系的减振设计。     

汽轮发电机组扭振模拟机的测试与分析

本文设计了汽轮发电机组扭振模拟机的扭振测试系统，并对模拟机轴系扭振动特性进行了测试与分析。测试结果表明，测试系统配置合理，测试结果准确可靠。通过汽轮发电机组扭振模拟机的轴系扭振动特性参数的测试分析表明，汽轮发电机组扭振模拟机的前几阶扭振固有频率、振型与被模拟对象基本吻合，因此模拟机轴系扭振动特性已达到了预定目标。     

汽轮机旋转部件振动可靠性设计的研究

本文介绍了汽轮机旋转部件的振动可靠性设计方法。该方法以机械概率设计法为基础,把汽轮机旋转部件的固有频率和激振力频率按照实际情况处理为随机变量,在设计阶段确定汽轮机旋转部件避开共振的可靠度。给出了汽轮机叶轮、叶片和转子振动可靠性设计方法以及某些部件振动可靠性设计的实例。     

高温比例与非比例加载下多轴疲劳寿命预测

针对拉扭多轴疲劳加载情况，分析最大剪切平面上的应变特性。利用临界损伤平面原理确定不同加载参数下的临界损伤平面，在此基础上提出一种基于单轴疲劳材料常数和高温蠕变特性的高温多轴疲劳寿命预测模型。利用高温合金材料GH4169薄壁管疲劳试样在控制应变拉扭循环加载下的试验数据，对所提出的寿命模型进行验证。结果表明，在高温低周拉扭循环加载下，所提出的高温疲劳寿命预测模型可以较好地预测高温疲劳寿命。     

核电汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展寿命的研究

提出核电汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展寿命的计算与评定方法。介绍核电汽轮机转子的低周疲劳与高周疲劳的应力幅与应力范围、低周疲劳裂纹扩展寿命与高周疲劳扩展寿命的计算方法。给出了核电汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展日历寿命的计算与评定方法,以及1 000 MW级核电汽轮机焊接低压转子疲劳裂纹扩展日历寿命的计算与改进的应用实例。结果表明,高周疲劳对汽轮机转子疲劳裂纹扩展日历寿命有比较大的影响,新研制核电汽轮机的转子结构设计和在役核电汽轮机的转子安全性评定,需要评估转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展 寿命。     

大型风力机叶片研究现状与发展趋势

叶片是风力机最为关键的部件之一,叶片、轮毂组成的风轮是能量捕获机构,将风能转变为机械能,与此同时,叶片又是风力机力源,主要承载部件,对整个风力机安全运行起着关键作用。在对大型风力机及其叶片产业发展现状分析基础上,从气动外形与结构设计现状、运行监测与控制技术现状、发展趋势与有待研究的问题等几个角度进行较为全面的梳理总结,从而从总体上把握现代大型风力机叶片研究现状及发展趋势。指出今后将在针对抗台风叶片、低风速叶片、仿生叶片和低噪音叶片等的个性化设计,具有外部载荷环境和自身结构状态变化感知功能的智能风力机叶片设计等方面进一步发展;已经形成的风力机叶片设计、制造及运行监控理论等还要随着大批量风力机全生命周期服役实践,进一步完善和发展。     

Vibration analysis of steam turbine discsSchwingungsanalyse von dampfturbinenräder

A knowledge of the vibration characteristics of discs of steam turbines is a prerequisite for a successful design of the turbine. As a matter of fact, considerable research effort, both theoretical and experimental, has been directed towards understanding the dynamic behaviour of blades and discs taken singly and jointly. This paper presents a theoretical analysis of the vibration characteristics of a steam turbine disc. In particular, the Runge—Kutta method has been used to solve the differential equation governing the flexural oscillations of the disc. Numerical results evaluated for a typical disc are presented.     

增压器涡轮叶片疲劳蠕变寿命预测方法

根据径流式增压器涡轮的结构与工作特点,分析了涡轮叶片的载荷与应力空间分布特征;针对增压器涡轮由疲劳与蠕变交互作用引起的叶根断裂失效模式,研究了增压器涡轮叶片叶根的载荷与应力变化历程,建立了涡轮叶片叶根的载荷与应力描述方法;然后建立了增压器涡轮叶片叶根疲劳蠕变寿命预测方法及模型,并运用建立的模型对增压器涡轮叶片叶根进行了寿命评估。     

基于改进粒子滤波的重型燃气轮机跳机故障预测

重型燃气轮机是清洁发电的重要装备，其轴系的振动水平是机组运行状态的直观表征。跳机故障是由于振动加大而触发的非计划突然停机，会对燃气轮机的核心部件（如叶片、拉杆等）产生较大冲击，造成设备损伤。提出基于改进粒子滤波的重型燃气轮机振动趋势预测方法，通过对粒子滤波方法的分析，提出一种二次重采样策略，使得改进粒子滤波对粒子匮乏现象更具抵抗力，具有更好的适应性。所提方法在某300 MW重型燃气轮机的跳机故障中得到验证，能够准确预测跳机的故障时刻，为燃气轮机的控制策略调整提供指导。     

Development of a water droplet erosion model for large steam turbine blades

Water droplet erosion is one of major concerns in the design of modern large fossil steam turbines because it causes serious operational problems such as performance degradation and reduction of service life. A new erosion model has been developed in the present study for the prediction of water droplet erosion of rotor blades operated in wet steam conditions. The major four erosion parameter ; impact velocity, impacting droplet flow rate, droplet size and hardness of target are involved in the model so that it can also be used for engineering purpose at the design stage of rotor blades. Comparison of the predicted erosion rate with the measured data obtained from the practical steam turbine operated for more than 90.000 hours shows good agreement.     

驱动合成气压缩机用工业汽轮机设计分析

针对某化工企业用合成气汽轮机高参数、高转速、高功率等要求的问题,基于透平热力学理论,提出了一种反动式工业汽轮机设计方案。使用透平强度理论对汽轮机直叶片的应力进行了详细计算,使用有限元分析对调节级叶片、末级扭叶片的应力进行了详细研究,使用转子动力学理论对汽轮机转子4种不同振型的不平衡响应振动进行了详细分析。利用动平衡机对转子进行了高速动平衡试验,同时通过汽轮机空负荷试验,检查了转子的实际振动情况。试验结果表明,汽轮机的功率与转速均满足用户的要求,叶片的应力在许用范围之内,叶片强度满足要求,转子的临界转速具有足够的避开余量,转子的振幅不超过25μm,符合API612的要求;该设计方案可满足用户的要求,能广泛满足合成气压缩机的驱动需求。     

风电叶片三维参数建模及振动分析

利用目前风力机叶片设计普遍采用的优化设计方法Wilson设计方法,通过MATLAB编程,开发了小型叶片气动设计的应用程序,并利用该程序设计了一台3kW小型水平轴风力机叶片.采用MATLAB和ANSYS共同建立了风力机叶片三维有限元参数模型,MATLAB编制的建模程序提高了初期设计效率,缩短了ANSYS分析前处理时间.在此基础上进行了叶片固有振动特性计算,分析了叶片的振动特性及其与结构参数之间的关系,分析方法和结果对风电叶片的结构设计和动力分析有一定的参考价值.