发电机组轴系扭振疲劳损伤评估方法研究

凹槽、套装联轴器等结构往往是汽轮发电机组轴系疲劳损伤的薄弱环节,对其进行应力分析至关重要,经验公式无法满足要求。以某600 MW汽轮发电机组轴系为例通过有限元建模方法对汽轮发电机组轴系进行扭应力分析,进一步得到薄弱环节的应力寿命曲线,优化疲劳极限取值,实现低幅值次同步振荡工况下的疲劳评估。采用多段集中质量模型分析扭振固有特性,结合轴系扭振固有特性和应力寿命曲线,评估机组轴系在次同步振荡工况下的疲劳损伤。此方法可用于评估汽轮发电机组轴系疲劳损伤情况。     

1000MW汽轮发电机组轴系扭振特性计算评估

使用混合编程技术对一个计算评估汽轮发电机组轴系扭振特性的机网相互作用数字仿真程序MANDISP进行了Windows版本的开发,包括图形用户界面的创建及扭振特性分析功能的增强.Windows版本的MANDISP能对汽轮发电机组进行轴系模态频率与振型计算,对电网中的各种故障及操作进行时域仿真并计算其引起的机组轴系疲劳寿命损耗.最后利用程序对国产首台1 000MW汽轮发电机组进行轴系扭振特性分析、暂态扭矩仿真及疲劳寿命损耗研究.计算结果表明,机组轴系自然频率满足轴系扭振频率设计要求,疲劳损耗也满足目前通常使用的机组设计标准.     

某50MW塔式太阳能汽轮发电机组超高压转子低周疲劳寿命损耗研究

以某50MW塔式太阳能汽轮发电机组超高压转子作为研究对象,利用有限元方法计算转子在不同启停机过程中温度场和结构场分布情况,并结合低周疲劳寿命损耗理论评估该超高压转子在整个寿命期内的寿命损耗情况,为设计及机组实际运行提供参考和借鉴.     

180MW空冷汽轮发电机转子风扇座强度及低周疲劳分析

采用ANSYS软件有限元分析方法计算180MW空冷汽轮发电机转子风扇座的应力，并应用Neuber方法计算转子风扇座的低周疲劳寿命。采用ANSYS计算汽轮发电机转子风扇座的应力，克服了经典计算方法对复杂变化曲面应力计算的局限性，是较理想地模拟转子风扇座实际运行工况的计算方法。     

汽轮发电机组轴系扭转疲劳性能估算方法的参数灵敏度分析

采用参数灵敏度分析方法,详细讨论了各相关参数对某汽轮发电机组轴系扭转疲劳性能指标的敏感性.结果表明:拉伸强度、尺寸系数和表面加工系数对疲劳性能的灵敏度相同,其灵敏度因子均为1;随着应力集中系数的增大,其灵敏度因子线性增大,当应力集中系数约大于1.68时,其灵敏度因子大于1,成为影响构件疲劳强度的最主要因素;疲劳缺口敏感系数对疲劳强度的影响最小;由于修正参数选取时的不确定性造成的寿命损耗估算偏差最大可达约15.5倍.     

1.5 MW风电叶片多轴疲劳寿命分析

针对风电叶片极易发生疲劳破坏的现象,以1.5 MW风电叶片为研究对象,利用GH Bladed和ABAQUS分别进行叶片的载荷和危险截面的应力计算,基于复合材料多轴疲劳理论,对额定风速下叶片的多轴疲劳寿命进行分析,并将分析结果与单轴疲劳寿命分析结果进行对比。结果表明:传统的单轴疲劳寿命模型会过高估计叶片的疲劳寿命,多轴疲劳寿命分析方法能较准确地对风电叶片的疲劳寿命进行估计。因此,该方法对风电叶片的多轴疲劳寿命评估及可靠性设计具有一定的指导意义。     

核电汽轮机末级长叶片低周疲劳寿命预测研究

建立了基于三维弹性有限元法和Neuber理论的叶片低周疲劳寿命评估方法,在该方法中考虑了疲劳相关因素对叶片寿命的影响;最后,应用该方法评估了某核电末级长叶片的疲劳寿命,并讨论分析了相关疲劳因素对叶片寿命的影响。计算结果表明,在相关疲劳因素影响下,长叶片疲劳寿命急剧减少。该研究为核电汽轮机长叶片低周疲劳寿命评估提供了一个有效的理论计算方法。     

大型汽轮发电机定子线圈F级绝缘寿命预测方法的研究

介绍了大型汽轮发电机定子线圈F级绝缘的老化因子与加速寿命试验方法,对电老化与广义热老化的加速寿命试验数据进行了统计分析;用威布尔分布对F级绝缘的电老化和广义热老化的加速寿命试验数据进行了描述;应用可靠性统计和非线性回归方法确定了F级绝缘电老化与广义热老化寿命计算公式的特征参数;依据寿命损耗累积理论,介绍了电老化与广义热老化同时作用的汽轮发电机定子线圈F级绝缘寿命的预测方法和水冷定子线圈F级绝缘寿命损耗的分配方案.采用2倍额定电压2 UN和3倍额定电压3 UN的电老化寿命的不同下限值,对以电老化为主要老化因子的水冷定子线圈F级绝缘寿命进行了研究.结果表明:应用定子线圈F级绝缘寿命预测方法可以在设计、制造和运行阶段定量预测和评定汽轮发电机定子线圈F级绝缘寿命.     

新的蠕变-疲劳耦合损伤下活塞热-机疲劳寿命预测方法

建立了一种新的蠕变-疲劳非线性耦合损伤下铸铝合金材料热-机疲劳寿命预测模型,开展了铸铝合金材料力学性能与蠕变-疲劳试验测试,对寿命预测模型进行了验证.其次,对比活塞热-机耦合有限元计算结果与温度场测试结果,对有限元模型进行了验证.最后,用新的热-机疲劳寿命预测模型对活塞的热-机疲劳寿命进行了预测.结果表明：新的蠕变-疲劳寿命预测模型预测结果均位于2倍误差带内,该模型具备良好的寿命预测能力;活塞热-机蠕变-疲劳耦合损伤中蠕变损伤占比较大,约为53.9%;活塞热-机蠕变-疲劳耦合损伤关键区域位于活塞销座与加强肋连接处,活塞在热-机载荷耦合作用下的热-机疲劳循环寿命为4 290,满足可靠性要求.     

四气门气缸盖热疲劳试验研究及寿命预测

以某柴油机气缸盖为研究对象,通过对50余个气缸盖进行不同边界条件进行热疲劳试验,获取不同边界条件下的气缸盖疲劳寿命。对试验结果进行数据分析得到修正的气缸盖热疲劳寿命,并预测其他边界的热疲劳寿命。对气缸盖台架的耐久试验进行分析预测,结果表明:气缸盖度低于360℃,预测热疲劳循寿命为在20 000次循环以上,预测负载循环耐久试验可达10 000 h以上,满足气缸盖使用要求。     

汽轮机扭振作用下叶片响应及应力计算

建立了适用于汽轮发电机组轴系扭振与叶片振动耦合分析的转子-叶片耦合扭振模型,并将该模型应用于某国产600MW汽轮发电机组末级长叶片的分析计算中。基于该模型采用Riccati传递矩阵法和Newmark-β法相结合的方法得到轴系扭振故障时叶片的位移响应曲线,利用Ansys软件计算得到叶片位移-应力关系曲线,确定了叶片振动的危险截面,得到叶片危险点的应力历程,为转子和叶片的扭振疲劳寿命损耗在线分析和安全性评估奠定了基础。     

载荷形式对机体局部疲劳寿命影响的仿真研究

以安装干式缸套的495柴油机机体为例,对比计算了两种试验载荷加载方式下机体的疲劳寿命分布。结果表明:中隔板处的疲劳寿命分布相同,两种载荷形式对机体中隔板疲劳寿命的影响没有显著的差异;分布载荷加载时,活塞位置对机体上半部分疲劳薄弱部位及其疲劳寿命产生影响。结合仿真结果,对实际试验中加载方式的选择问题进行了讨论。     

锅炉汽包疲劳寿命分析软件的开发应用

以(ASME)<锅炉及压力容器规范>的疲劳寿命估算方法为基础,采用自行开发的锅炉汽包疲劳寿命分析软件,对BHW-35钢制锅炉汽包的疲劳寿命进行分析计算.最后得出了锅炉汽包疲劳寿命分析软件在对锅炉受压元件疲劳寿命分析估算方面的实用性和高效性.     

快关调节阀中蒸汽压力脉动对轴系扭矩的影响

使用快关调节阀控制能激励周期蒸汽压力脉动。通过数字仿真研究，计算了快关调节阀中主蒸汽压力脉动和再热蒸汽压力脉动对汽轮发电机轴系扭矩的影响。结果表明，除非主蒸汽压力脉动固有频率与轴系扭振第一阶固有频率重合引起严重共振，通常快关调节阀控制对轴系扭转疲劳寿命损耗没有大的影响。图５参９     

考虑风速风向联合概率分布的风电塔筒结构风致疲劳寿命评估

针对风向对风力机塔筒疲劳产生影响的问题,基于实测数据对考虑风速风向联合概率分布的风电塔筒结构的风致疲劳寿命展开研究。首先结合甘肃安西地区37 a的实测风速风向数据,给出风速风向联合概率分布。然后利用主S-N曲线法分别对不同风向和不同风速下风力机塔架结构法兰及门洞区域的响应规律进行分析。最后考虑风速风向联合概率分布,对风电塔筒结构风致疲劳寿命展开研究。结果表明：门洞朝向与风轮朝向的夹角变化和风速的改变均对风电塔筒的风致疲劳寿命有一定影响,其中门洞朝向与风轮朝向夹角为225°时疲劳寿命最长,风速为10~14 m/s时疲劳寿命变化幅度最大;考虑风速风向联合概率分布能更准确地计算风力机结构的风致疲劳寿命,且以此为依据对门洞朝向进行调整可延长其疲劳寿命,因此建议对风电塔架进行设计时,应考虑风电场所在地区的风速风向联合概率分布。     

柴油机连杆疲劳试验的数值模拟研究

结合某型柴油机连杆疲劳强度测试试验与结果分析,主要运用三维有限元数值计算方法和疲劳寿命预测理论,采用Abaqus有限元计算软件和FE-Fatigue疲劳寿命预估软件,对连杆疲劳耐久性试验进行了数值模拟。通过对比连杆疲劳试验与虚拟疲劳寿命预估结果,表明基于材料S-N曲线的疲劳寿命预估方法,在一定程度上能够对疲劳试验中连杆破坏的薄弱部位和疲劳寿命进行模拟与预测。最后,对影响连杆疲劳试验测试结果的一些主要因素做了进一步模拟与分析。     

焊接参数对轨道车辆焊接结构疲劳寿命的影响

焊接构件疲劳寿命普遍受到应力集中和残余应力的影响,通过优化焊接结构、提高焊接质量、进行焊后处理可以减小应力集中,消除残余应力,从而提高焊接构件的疲劳寿命。采用IIW标准对设计的高速货车转向架进行疲劳寿命分析,研究了焊接参数、焊接质量以及焊后处理对转向架疲劳寿命的影响,发现残余应力和焊后处理对其疲劳寿命影响较大。所以,尽可能降低焊接构件中残余应力能有效提高构件的疲劳寿命。     

HT300发动机机体疲劳寿命分析

详细介绍了利用有限元软件ANSYS和疲劳分析软件Ncode-designlife对发动机机体进行疲劳寿命预测的流程。分析了HT300铸铁材料性能对机体疲劳寿命的影响。结果表明:材料泊松比对材料疲劳寿命的影响不大,弹性模量和抗拉强度对材料的疲劳寿命影响较大。机体寿命随弹性模量的增大而减小,随抗拉强度的增大而显著增加。     

空冷600MW汽轮发电机组轴系扭振特性分析

主要研究了空冷600MW汽轮发电机组轴系扭振特性、疲劳寿命损耗,并针对两个特定电厂的接入系统进行网机耦合次同步谐振特性分析。轴系扭振频率和响应计算采用连续质量模型,次同步谐振特性分析采用集中质量模型。计算结果表明,机组扭振频率避开了工频和倍频,轴系不会因共振而破坏;在短路故障轴系扭振是安全的;空冷600MW汽轮发电机组可以用于远距离输电在线路中进行串联电容器补偿。     

金属蠕变疲劳寿命预估模型研究进展

高温变载荷作用下的构件易发生蠕变疲劳损伤断裂,严重影响设备的安全运行。蠕变疲劳交互作用下的寿命预测是材料结构完整性的重要要素。综述了影响金属蠕变疲劳寿命的因素,并基于线性累积损伤法、延性耗损法、Manson-coffin方程、频率修正法与频率分离法、平均应变速率寿命预测模型、延性耗竭模型、能量守恒蠕变疲劳交互寿命模型、延性耗竭与损伤力学蠕变疲劳寿命预估模型等方面探讨了国内外金属材料在疲劳-蠕变寿命交互作用下的寿命预测模型。最后,基于目前蠕变疲劳寿命预估模型存在的问题,对蠕变疲劳寿命预估模型进行了展望。