某电厂汽轮机低压缸零出力供热工况低压末级叶片动强度分析

汽轮机低压缸零出力供热工况下,低压缸的进汽流量急剧减小,会导致低压末级叶片运行工况严重偏离设计值而影响其安全性。本文采用有限元方法,建立了某电厂300 MW汽轮机低压末级叶片在汽流激振力下的振动方程,采用直接积分方法分别计算了叶片在设计工况和低压缸零出力供热工况下的动应力。结果表明:设计工况下叶片的最大动应力为5.973 MPa,位于叶顶区域;低压缸零出力供热工况下叶片的最大动应力为1.119 MPa,位于凸肩区域,该最大动应力小于设计工况,说明低压缸零出力供热工况下叶片的动强度满足制造厂设计要求。     

汽轮机低压转子叶片频率评价方法及测量实例分析

汽轮机运行中,叶片承受多种多样的周期或随机激振力,叶片振动不可避免,振动导致叶片疲劳损伤,最终发生汽轮机叶片事故。汽轮机叶片动频率和动应力在线监测可以准确监测叶片运行工作状态,但需要使用非接触遥测测量系统,故在运行机组上应用较少。目前叶片安全性评价普遍采用静态下测取叶片静态频率数据,间接计算出叶片动态频率数值,以准确判断叶片是否避开共振合格范围。介绍了低压转子叶片频率测量试验方法和评价标准,给出了叶片动频系数和动频率具体计算方法。根据某机组低压转子叶片静频实测数据,应用动频计算得出叶片安全评价系数,给出叶片振动特性评价结果和指导建议。     

整体围带叶片干摩擦阻尼振动特性实验研究

干摩擦装置常用于透平叶片以便于增加阻尼和减小振动应力。为了研究具有干摩擦阻尼结构叶片的振动特性,设计并建造了相应的实验台,采用激光测振仪和电涡流传感器等仪器测试了具有干摩擦阻尼围带结构叶片的振动特性,获得了不同围带正压力和激振力作用下叶片的振动频响曲线和模态阻尼比。实验结果表明:在一定的激振力作用下,叶片的共振频率随着围带正压力的增加而增大,其中存在一个最优围带正压力使叶片的共振响应幅值最小、模态阻尼比最大,从而达到最好的摩擦阻尼减振效果,并通过实验确定了叶片围带最优正压力的范围;此外,由于系统具有非线性特性的干摩擦阻尼,在一定的围带正压力作用下,叶片的共振频率随着激振力幅值的增加而降低,模态阻尼比随着激振力幅值的增加而增大。     

汽轮机叶片激振力的优化

存在制造偏差的静叶流道是影响叶片激振力的主要因素之一。本文提出了通过调整静叶流道喉宽、节距等几何参数对谐波激振力进行优化的原理和方法。对实际问题的计算结果表明，对所关心的谐波激振力，仅需调整部分静叶流道的喉宽，即可使激振力降为优化前的７％～１５％，则叶片的动应力也得到同样数额的降低从而大大提高了叶片的疲劳寿命。采用本方法优化和降低激振力对制造厂和电厂都是值得推荐的。     

超临界600MW汽轮机调节级叶片激振力特性和振动安全性分析

采用分析静叶尾迹、存在制造偏差的静叶流道及部分进汽等因素的激振力模型和计算方法,定量获得了ＡＢＢ超临界６００ＭＷ汽轮机调节级叶片的激振力特性;指出该叶片第３节径振动与第４６阶谐波激振在运行中发生较大的共振响应是叶片断裂损坏的主要原因。     

200 MW汽轮机低压转子末级叶片断裂分析

在汽轮机的各种事故中,各种零件事故通常占25%～40%,并且多数与叶片的振动有关.而且,叶片振动通常与其激振力有关;运行中的机组,由于蒸汽作用力突然减小和增大(承受一次激振力)而与叶频形成共振,导致叶片的疲劳损坏,造成事故发生.     

200MW汽轮机低压转子末级叶片断裂分析

在汽轮机的各种事故中，各种零件事故通常占25％～40％，并且多数与叶片的振动有关。而且，叶片振动通常与其激振力有关；运行中的机组，由于蒸汽作用力突然减小和增大（承受一次激振力）而与叶频形成共振，导致叶片的疲劳损坏，造成事故发生。     

脉冲激振模态分析法在300MW汽轮机松装叶片静频测量中的应用

本文介绍用脉冲激振进行３００ＭＷ汽轮机松装叶片结构振动模态分析的方法和基本概念，提出合适的脉冲形式和激振方法；阐述了用ＨＰ３５８２Ａ及ＹＰ－２００频谱分析仪进行信号测试和处理的总体过程。     

CPR1000技术核电机组高频振动故障诊断与处理

针对CPR1000技术半转速核电机组汽轮机在调试期间出现瓦振超标,存在大比例振动幅值波动的高频成分,通过大修前振动试验、大修中模态测试、高频激振力来源辨识等试验分析,判断该机组瓦振高频振动故障是3号进汽管道内的不稳定汽流激振力经进汽管道、汽缸传递至轴承箱引发轴承箱盖不稳定共振所致。根据振动故障诊断分析结果,通过优化调节汽门的开启程序和方式,改变管道内汽流的状态参数,使得瓦振大幅降低至优良水平;从阻隔高频激振力的传递路径、瓦振测点位置选择等方面对机组瓦振安全性进行评估,并提出了改进方案。     

1000 MW汽轮机汽流激振的故障分析及处理

针对东汽1 000 MW汽轮机在现场屡屡出现的高压转子汽流激振故障,进行振动的特征及机理分析,指出汽流激振力主要来源于密封激振力、叶顶间隙激振力和静态汽流力,并据此提出改变汽封迸汽的预旋方向、提高轴承稳定性裕度和调整高压调阀开启顺序等措施,消除或减缓高压转子的汽流激振,同时给出了相应的工程实例,为类似振动故障的处理提供参考.     

汽轮机阻尼围带长叶片振动特性研究

为了获得阻尼围带叶片的振动特性,提高汽轮机阻尼叶片的设计水平,采用扭曲梁单元模型,推导了阻尼围带的刚度和阻尼矩阵,建立了阻尼围带长叶片振动分析模型,并且在分析阻尼围带叶片整圈节径振动时采用了波传递方法进行降阶,以提高计算效率.360mm阻尼围带叶片的分析结果与实验数据吻合良好.然后再详细分析了某阻尼围带末级长叶片的振动特性,获得了叶片的扭转恢复角、静频和动频以及节径振动的坎贝尔图,其中静频和动频与三维模型计算结果对比表明了发展出来模型计算结果的合理性.文中建立的模型也可以推广应用于具有其它阻尼器叶片的动力分析,作为阻尼叶片优化设计的基础,为阻尼叶片设计提供实用工具.     

汽轮机低压叶片断裂原因分析

某台汽轮机低压叶片发生断裂,通过对叶片常规强度、动频、有限元强度的计算及有限元动响应的分析,结果表明:叶片断口位置均位于与轴向一阶及扭振一阶共振时所产生的最大动应力区域,在500～620Hz频率范围内的汽流激振是叶片低周疲劳断裂的根本原因。对此,提出了提高叶片材料抗腐蚀性能,采用自带冠成圈结构叶片,避免低负荷低真空运行等防治措施。     

甩负荷过程水泵水轮机流激振动数值模拟研究

抽水蓄能电站甩负荷过渡过程中机组振动剧烈,有导致转轮疲劳破坏风险。为探究转轮流激振动特性,对水泵水轮机在甩负荷中的典型工况（时刻）进行CFD-FEM数值模拟,分析了压力脉动、转轮动应力和振动模态。结果表明：转速是影响转轮压力脉动和动应力的最重要因素,最大转速工况最危险,转轮内压力脉动最剧烈,叶片动应力值和振幅均大于其他工况;压力脉动导致转轮动应力波动,两者频谱特征一致;转轮最大动应力出现在叶片进口与上冠“T型”连接处,过渡过程中最大值均超过材料许用应力;水力激励力频率与转轮固有频率相差较大,转轮在计算工况发生共振的可能性较小。     

略阳发电厂4号机叶片及叶轮断裂原因分析

对略阳发电厂4号机第15级动叶片及叶轮断裂原因进行分析。通过强度振动校核,叶片、叶轮材质检验及断口形貌分析,认为第15级动叶片存在B0型振动,叶片上有高浓度的盐溶液,产生腐蚀介质。在推动应力的作用下,机组长期运行产生裂纹,进步扩展最终发生断裂。     

水轮机转轮叶片动态参数识别

简要介绍了时间序列识别方法理论基础.对某水轮机转轮叶片实测动应力和振动信号进行了分析研究,建立了ARMA模型.采用马夸特参数精确估计方法对于该模型进行调整和修正,分识别出较低频范围内的多阶模态频率.将所识别的固有频率与同机叶片理论计算和试验模态分析结果进行比较表明,时间序列方法识别的固有频率具有一定的实用性.图2表1参5     

汽轮机叶片整圈结构设计应用中的几个问题

叶片整圈结构在提高汽轮机叶片工作可靠性方面具有突出优点,得到日益广泛应用。本文件对国内实际使用中的情况,论述了这种结构振动设计中值得注意的几个问题。     

基于响应面方法的汽轮机叶片静动频概率设计及敏感性分析

考虑随机因素的影响，对叶片的固有振动特性进行概率分析和设计是叶片动强度可靠性设计的基础。文中以某试验台用汽轮机等直叶片为研究对象，考虑几何参数(包括长度、宽度、厚度)、材料参数(弹性模量，密度)和转速的随机性，通过有限元参数化建模，将确定性有限元方法(FEM)、响应面方法(RSM)和Monte-Carlo模拟法相结合，从而获得了叶片静频、动频的统计特性和累积分布函数；同时考虑随机变量的梯度和离散范围对静、动频的影响，通过概率敏感性分析，定量地判断出叶片静、动频对随机输入变量的敏感性；通过绘制叶片静、动频与输入变量的散点图，定量地分析了如何改变随机变量以调整静、动频率的方法。计算结果表明，FEM-RSM-Monte Carlo方法计算量小，速度快，拟合精度高，是叶片动强度可靠性分析的可选方法。     

大型核电机组半速汽轮机长叶片系列的研发

大型低压焊接转子技术及半速低压长叶片是低参数大型化核电汽轮机开发的2个技术关键。文章着重介绍了上海汽轮机厂开发半速长叶片的技术路线：采用先进的ILB长叶片设计体系以及转速模化原理,得到与现有全速700～910mm叶片相同热力和强度振动特性的1450～1820mm半速系列长叶片;进一步对模化放大后叶片型线的精细优化设计及最终的全尺寸动振动试验,可充分保证高效率和高安全可靠性。所开发的半速长叶片系列将满足不同冷却水温1100～1850MW核电汽轮机的要求。     

基于CFD分析的轴流式叶片动应力问题研究

以轴流式水轮机全流道三维非定常湍流数值计算结果为基础,采用弹性力学非稳态有限元法开展了轴流式叶片的动应力问题研究.计算结果表明,水轮机内部随时间变化的压力场导致叶片结构承受了较大的动态应力,叶片上的最大等效应力点与实际叶片破坏的位置一致;各工况相比叶片转角越小,叶片应力波动越剧烈;叶片上各点的动应力频率成分与流道内的水压力脉动频率基本一致,叶片上的高幅动应力是引起叶片裂纹,导致结构破坏的主要原因.