汽轮机转子热弹性槽应力集中与转子寿命问题

本文详细地分析了汽轮机在起停过程转子弹性槽处的热应力和热应力集中系数,文中利用弹塑性槽底部的应力、应变进行计算,并对该处的寿命消耗进行了估算,文中提供的计算方法既简便,又可靠,对工程应用具有参考价值。     

汽轮机转子变物性热弹塑性有限元分析

本文以经典的热传导理论和热弹塑性理论为基础,考虑到材料物性随温度变化的特性,导出有限元方程,并编制了空间轴对称的热弹塑性分析程序,经考核获得满意结果。文中对冷态启动工况下国产N125汽轮机转子进行了温度应力分析,并讨论了影响放热系数的主要因素及放热系数对温度分布的影响,所得结论可供工程设计参考。     

汽轮机转子热应力及应变工程分析方法

本文介绍了用Neuber和Stowell经验公式,分析汽轮机转子热应力集中部位应力和应变的方法。同时对转子结构的二维应变分析和疲劳估算方法进行了讨论。     

汽轮机转子热疲劳的计算方法

本文介绍了转子热疲劳计算方法,从理论上推导了计算额定弹性应力和应力集中系数的公式,阐明了利用通用周期应变特性和短时蠕变特性计算转子热疲劳寿命的步骤。该方法对苏制200、300和500MW机组的寿命计算和寿命管理提供了比较适当的公式。     

75MW机组汽轮机转子弹塑性应力及寿命计算分析

本文对75MW机纽汽轮机转子裂纹,结合其断口,利用弹塑性有限元法进行热应力集中系数计算,并对典型升降温过程的热应力及寿命消耗进行了计算分析,提出了裂纹产生的可能原因。     

边界元法在汽轮机转子应力场计算中的应用

采用边界元法对汽轮机转子的应力场进行分析。文中提出了奇异积分的处理方法，并提供了由边界位移及面力计算边界应力的计算公式，所用的积分方程适用于计算轴对称体在非稳态热载荷及离心力载荷作用下的应力场。利用本文公式对汽轮机转子上应力集中部位的研究，为应力集中部位几何形状的优化设计提供了依据。     

600 MW超临界汽轮机受损转子热力耦合有限元分析

600 MW超临界机组汽轮机高、中压转子蒸汽参数高,转速高,工作环境恶劣,在运行过程中产生很大的应力变化,某600MW超临界机组由于某些原因导致转子断油烧瓦,严重影响到机组的安全运行.为了掌握转子的应力状态,保障转子安全运行,采用有限元软件ANSYS APDL对转子在冷态启动工况下进行有限元计算.基于工程热力学计算,求解转子各级的对流放热系数,将其作为边界条件加载到有限元模型上,进行温度场的计算和分析,然后通过采用热结构间接耦合法对转子的应力场进行计算分析,得到转子冷态启动过程的应力分布和应力集中的部位.计算结果表明,受损转子切削处理后等效应力小于屈服应力,但在调节级根部凹槽、挡油环与轴颈附近应力水平较大,此结论可为受损转子的安全性评估及寿命管理提供技术支撑.     

转子寿命计算与延长转子寿命的措施

根据汽轮机转子寿命损耗概念,本文对国产30万千瓦汽轮机在启、停和负荷变化时所引起的循环热应力进行了分析处理,提出了推荐给用户使用的热态、冷态启动曲线和负荷变化寿命控制曲线。为了改善机组的调峰性能,延长转子的寿命,本文用弹塑性有限元素法,对转子的最危险截面——调节后过渡园角处的应力集中系数进行了计算。根据计算结果,将过渡园角由R3改为R20,即能延长转子寿命2倍左右,并提高了转子的承载能力。     

200MW汽轮机暂态温度分布及热弹塑性应力计算分析

本文应用暂态温度场及热弹塑性应力场计算主程序和有限元网格自动划分及等值线自动绘制辅助程序,重点计算和分析了200MW汽轮机高中压转子在不同温升率及不同启动温度下各个时刻的温度分布和应力分布及其变化规律,对屈服区进行了塑性计算,得到了塑性等效应变值.寻找到了转子的薄弱环节,并提出了改进意见。     

30Cr2MoV汽轮机转子钢的低循环疲劳特性

本文研究了30Cr2MoV转子钢在不同温度下应变控制的恒幅低循环疲劳特性,测定了表征材料低循环疲劳特性的基本参量.给出了材料的真应变和循环寿命、虚拟应力和循环寿命以及循环条件下的应力——应变关系。并对影响低循环疲劳寿命的因素进行了分析,为使用该材料的调峰机组汽轮机转子的疲劳设计和寿命管理提供依据。     

铝合金拉伸塑性变形的非线性电磁超声检测

针对金属构件早期塑性损伤检测的难点问题,建立非线性电磁超声表面波弹塑性模型,通过改变材料内部塑性应变大小模拟不同程度的塑性损伤,研究应力应变、塑性损伤、超声非线性系数三者之间的关系,并利用非线性电磁超声实验方法,对拉伸变形的试件进行塑性损伤评估。搭建了非线性电磁超声表面波检测系统,对导入不同塑性变形的试件进行相对非线性系数的检测。实验结果表明,在材料屈服硬化阶段早期(ε≤5%),随着被测试件中导入塑性应变量的增加,相对非线性系数迅速增大;在材料屈服硬化阶段后期(5%ε≤7%),随塑性损伤程度的增加,相对非线性系数增幅逐渐趋于平缓;在材料出现颈缩时(ε7%),材料内部应力的降低导致相对非线性系数出现明显下降。据此,可以对塑性损伤的变化情况进行有效监测,并进一步评估材料的力学寿命。     

50 MW汽轮机转子的热应力分析

对某电厂50MW汽轮机转子裂纹车削前后不同运行条件下的温度场、热应力场和机械应力进行了有限元分析计算,计算分析结果表明裂纹位于转子最大应力发生处;裂纹部位的弹性槽车削后,转子最大应力有所降低;弹性槽尺寸的变化对应力集中系数有很大的影响。计算结果对转子裂纹车削加工方案以及安全性评定提供了技术数据。     

50MW汽轮机转予的热应力分析

对某电厂50MW汽轮机转子裂纹车削前后不同运行条件下的温度场、热应力场和机械应力进行了有限元分析计算，计算分析结果表明裂纹位于转子最大应力发生处；裂纹部位的弹性槽车削后，转子最大应力有所降低；弹性槽尺寸的变化对应力集中系数有很大的影响。计算结果对转子裂纹车削加工方案以及安全性评定提供了技术数据。     

300 MW亚临界机组高中压转子开裂失效分析

针对某电厂300 MW亚临界机组的汽轮机高中压转子累计运行45 490 h后轴振超标情况,检查发现高中压转子应力释放槽处开裂失效。通过断口分析、理化性能试验、结构尺寸检测及应力模拟计算等方法分别从材料性能、结构影响等方面进行失效原因分析,认为失效主要原因为高中压转子应力释放槽加工尺寸与设计存在较大偏差,使应力集中系数增大,导致机组在启停或负荷变化过程中交变应力峰值增大,超过材料的屈服强度,从而在高中压转子应力释放槽外表面产生疲劳裂纹,进而扩展造成早期开裂失效。提出同类型转子在检验和运行时应采取的防范措施。     

汽轮机转子热应力集中的有限元计算

中间再热式汽轮机启动时,调节级和中压第一级以及前轴封段的温度变化最为剧烈,因而该区段的热应力最大,其最大热应力点发生在叶轮根部轴肩及防热槽等应力集中部位.为分析这些部位的真实应力分布状况,并校核热应力集中系数通用经验公式的可靠程度,本文以国产200MW中间再热汽轮机和合缸125MW机组为研究对象,对其防热槽和叶轮根部进行了细分网格的有限元计算,并对不同几何形状的防热槽进行了比较计算,从而确定合理的结构形式,为改进汽轮机转子结构及启动特性提供理论根据.     

新型补偿脉冲发电机转子的强度计算

采用力学简化模型和有限元模型,对一台新型补偿脉冲发电机转子部件进行了强度计算。结果表明,2种计算方法的结果吻合较好,各危险部位的应力小于材料的许用应力值。文中还计算了屏蔽筒与磁钢箍热套配合的最大与最小过盈量,据此设计的电机转子现场热套和安装成功,实际工作转速可达8 000 r/min以上。     

应变场强法在涡轮盘-片结构寿命预测中的应用

场强法是一种精度较高的随机载荷疲劳寿命估算方法值得深入研究和发展。根据场强法基本原理和某涡轮叶片材料光滑试件和缺口试件的疲劳试验数据,运用有限元分析方法对缺口试件试验进行模拟,推导了材料应变场强的计算公式并得到了材料的场径值。进而对涡轮盘-片结构进行瞬态热弹塑性有限元分析,确定结构危险部位应变场强,结合材料的应变-寿命试验曲线,最终得到了该盘-片结构的疲劳寿命。研究方法与推导过程详尽合理,场强计算公式简单,为预测复杂应力环境下的结构疲劳寿命提供了有益的参考。     

弹塑性动力学方程的隐式阻尼迭代法

本文将作者提出的求解静态弹塑性问题的隐式阻尼迭代法推广应用于求解弹塑性动力学问题。文中给出了联立求解动力学方程、屈服条件和塑性流动方程,并以应变增量为独立基本未知量的弱解形式,同时提出了求解非线性动力学方程的数值迭代算法。基于有限元程序自动生成系统（FEPG）根据所提出的迭代算法编写了相应脚本文件和计算流程,并由此生成了弹塑性动力学问题的有限元源程序。最后,通过算例验证了本文所提出的迭代法和计算程序。     

汽轮机转子热疲劳寿命损耗监测面的有限元分析

利用ANSYS有限元程序对300MW汽机转子内外表面温差、应力和应变进行有限元计算分析。通过不同的启动方式分析,确定汽轮机高、中压转子应力危险监测面。在有限元模型建立和边界条件、初始条件处理方面提出新的想法,为实现汽轮机转子热疲劳损耗和机组寿命管理奠定了理论分析基础,对机组调峰运行有重要的指导意义。     

除氧器结构强度研究

大机组早期配套的立式除氧器存在选材不当、壁厚不足和水箱与除氧头连接的相贯线区应力集中系数大等问题,并有底部裂纹、腐蚀和除氧头下陷等缺陷。文中通过有限元应力计算和实验应力测量,描述了两类除氧器的应力分布特征,阐述了结构应力分类和安全校核准则,讨论了改善结构强度和处理缺陷的方式和途径。指出,水箱筒体壁厚不足,不能通过局部加固的方式解决;而相贯线处的高应力区属峰值应力性质,可通过局部加固减小应力集中系数的方法改善。文中还介绍了加强运行监督和处理缺陷的具体措施。