某型燃气轮机涡轮盘热态超速预应力试验研究

为提高某型燃气轮机涡轮盘使用寿命,采用弹塑性有限元仿真分析及通用斜率公式方法,预测了轮盘残余变形、应力与转速的关系以及预应力处理前后盘心位置低循环疲劳寿命。根据仿真结果确定超转转速后,通过设计的具有轴向补偿功能的预应力处理试验工装,对涡轮盘开展热态160%超速预应力处理试验研究。研究结果表明：采用的分析模型对涡轮盘残余变形预测精度高,轮缘及轮盘内孔残余变形计算结果与试验测量结果相比,误差分别为4.29%和2.50%,并且预应力处理能够显著提升盘心危险位置的低循环疲劳寿命。     

某涡轮叶片热-机械疲劳寿命预测与试验验证

为了得到某燃气轮机涡轮叶片关键截面的真实寿命,设计并开展了涡轮叶片热-机械疲劳试验,获得了真实寿命数据,并基于试验结果提出了一种涡轮叶片低周疲劳与蠕变疲劳交互的寿命预测方法。首先,采用一维线弹性关系、修正公式以及循环应力应变关系3种名义应力应变处理模型计算获得了名义应变;然后,利用SWT寿命关系式预测模型预测了叶片的热-机械疲劳寿命;再将预测寿命与试验获得的真实寿命进行对比分析。研究表明：对于某型燃气轮机涡轮叶片,基于SWT预测模型的循环应力应变关系方法相比于一维线弹性关系和修正公式法预测精度最高,与试验寿命相比,预测误差在4倍分散带之内。     

涡轮盘的三种低周循环疲劳寿命预测方法对比研究

为了确定涡轮盘的低周循环疲劳寿命,在前人研究的基础上对基于局部应力应变法的低周循环疲劳寿命计算程序的计算结果进行了验证,并将其应用于某涡轮盘的寿命评估中。分别对比分析了Morrow平均应力方程、修正的Morrow以及SWT参数模型三种方法下,输入名义主应力谱、名义等效应力谱与真实主应力应变谱的寿命计算结果。研究表明:3种模型中SWT方程模型计算的寿命最短,Morrow次之,修正的Morrow计算寿命最长;相比修正Morrow,SWT和Morrow计算结果差别较小,误差在50%以内,真实主应力应变谱与名义主应力谱对寿命的预测趋势相同;选取基于名义主应力谱的SWT模型进行寿命预测,寿命安全系数为5时,该轮盘的冷却空气流动孔的寿命为1 941次循环,法兰孔的寿命为24 164次循环,盘心的寿命为16 235次循环。     

涡轮盘-片耦合场及接触问题的热弹塑性分析

针时某燃气轮机动力涡轮叶片和轮盘,结合PRO/E与ANSYS建立了耦合场及接触有限元模型,并进行了瞬态热弹塑性分析,得到了轮盘及叶片启动过程中的应力应变时间历程.本文在应力应变分析中融合了热流固耦合及接触分析方法,因此得到的结论比较全面精确地反映出装置实际情况,并为燃气轮机的寿命预测提供了可靠的数据.     

10MW氦气轮机涡轮轮盘强度的计算方法

以往对涡轮盘进行强度分析都是采用“等厚圆环法”理论进行计算,这样的简化由于没有考虑榫头和榫槽凸块的刚性对传力的影响,因此得到的盘缘部分的应力有时可能误差较大,对轮盘偏心孔和榫齿根部的应力集中都无法进行分析。现在可以通过Pro/E对涡轮盘这样复杂的结构进行实体建模,运用ANSYS进行有限元分析计算,就能获得较精确的应力分析结果。本文采用上述两种方法,针对某型机的某一级涡轮盘连同若干级叶片一起进行计算分析,验证了“等厚圆环法”理论可以从宏观上反映轮盘的受力状态,同时也证明了有限元法各项参数的选择是正确的,为同类型的其它结构进行强度分析提供了技术参考。     

燃气轮机涡轮盘结构应力有限元分析

在某燃气轮机透平一级涡轮盘三维模型的温度和应力场计算基础上,为降低涡轮盘应力,用有限元通用程序对其作局部细网格计算研究并探讨影响因素,给出了改进设计建议,为涡轮盘的结构设计及疲劳寿命管理提供依据。     

涡轮盘-片的结构可靠度计算及灵敏度分析

以某燃气涡轮盘-片系统为对象,综合考虑载荷及材料性能的随机性,利用ANSYS程序对结构进行了有限元分析,运用响应面法模拟得到了结构在紧急工况和典型工况下的最大应力和最大应变能的二次响应面函数表达式。基于该响应面函数,应用蒙特卡罗法,计算了涡轮盘?片结构在两种工况下的结构静强度可靠度和疲劳可靠性参数,分析了涡轮盘?片结构最大应力和疲劳寿命对主要随机变量的灵敏度,对该燃气轮机的运行管理以及材料性能的改进提出了针对性建议。本文的分析方法及结论对于其它复杂工程结构系统的可靠性分析有一定的参考价值。     

甲型和甲-Ⅰ型发动机全新设计的第Ⅲ级涡轮转子及涡轮盘强度与寿命考核试验

本文记述了甲型和甲-Ⅰ型发动机第Ⅲ级涡轮转子和涡轮盘全新设计过程中,为配合设计、改型、定型、定寿所进行的一系列超温、超转、破裂转速以及低循环疲劳试验。试验结果已用于指导该机涡轮转子的设计、机组定型和确定轮盘的批准寿命。     

燃气轮机拉杆转子的轮盘结合面接触模型研究

为建立更加准确的燃气轮机拉杆转子的有限元模型,对拉杆转子轮盘结合面接触的力学模型进行研究。采用弹簧单元来模拟轮盘结合面的接触,基于结合面改进接触模型,获取结合面法向接触刚度-预紧力关系拟合曲线:随着结合面法向载荷的增大,其接触刚度也在逐渐变大,但是法向载荷超过一定值后,继续增大,接触刚度的增长趋势放缓。根据拟合曲线,得到设计预紧力下对应的接触刚度值,建立了考虑轮盘接触效应的某型燃气轮机拉杆转子有限元模型。结合传统有限元模型,比较临界转速计算结果:两种模型的前2阶临界转速基本相当,相对误差都小于1%;两者的第3阶临界转速相对误差相对较大,为1.66%;改进的有限元模型更真实的反映了某型燃气轮机拉杆转子的轮盘接触状态。     

燃气轮机涡轮盘三维裂纹扩展分析(第1部分)

通过某型燃气轮机涡轮盘静强度分析结果,并考虑结构的几何特征,确定该涡轮盘榫槽底部冷却通气孔处和轮缘圆弧过渡处为裂纹萌生的关键位置。对涡轮盘冷却气路进口位置构造初始裂纹开展相应的裂纹扩展数值分析工作,结果表明:无论预置周向裂纹还是径向裂纹,在裂纹扩展过程中,Ⅰ型应力强度因子远大于Ⅱ型、Ⅲ型应力强度因子,起主导作用。按损伤容限检查周期规定,当该处裂纹长度小于15.77mm时,轮盘在当前设定的理想工况下不发生断裂。     

燃气轮机涡轮盘温度及应力场计算分析

用通用有限元计算程序ANSYS对某燃气轮机透平第一级涡轮盘的轴对称原模型温度和应力场进行稳态计算。计算中考虑了材料的非线性,惯性力和温度边界条件。分析了温度和应力场,根据计算结果对结构进行了修改,对修改前后的数据作了对比,提出了改进设计建议。本计算结果为涡轮盘疲劳寿命预测提供了依据。     

一种新的燃气轮机调速系统建模试验方法

本文针对电力系统仿真计算中的燃气轮机调速系统建模工作提出了一种新的参数实测试验方法,该方法已在燃气轮机发电机组上得到成功应用,解决了传统试验方法中电网频率波动的干扰问题,能够得到稳定的燃气轮机调速系统电网频率-机组负荷特性曲线,从而提高了实测参数的准确性和仿真模型的可靠性。     

基于注意力机制的燃气轮机故障诊断方法研究

针对目前燃气轮机基于数据驱动的故障诊断技术诊断精度有待提升的问题，建立某型号燃气轮机的热力学模型并植入故障特征构造训练样本，在此基础上训练一种基于注意力机制的卷积神经网络与长短期记忆网络结合的神经网络模型。卷积层和注意力机制模块提取燃气轮机多维度的故障特征，长短期网络层进行时序动态故障参数处理。研究表明：相比于典型卷积神经网络，这种神经网络模型不仅能够识别多种故障的动态特征，对于各类故障的诊断能力均可达到93%以上，且加入注意力机制模块后对于不同的故障类型诊断准确率最高提升约3%。     

基于支持向量回归机的汽轮机转子应力修正系数模型

提出了基于支持向量回归机的汽轮机转子应力修正系数预测方法.介绍了支持向量回归算法及其参数选择,并将该算法应用于某600 Mw汽轮机高中压转子应力修正系数的建模计算,同时与径向基神经网络模型所预测的结果进行了对比,结果表明:基于支持向量回归机的计算模型可以对转子的应力修正系数进行准确估算,具有更好的计算精度和泛化性能.     

基于热流固耦合分析的重型燃气轮机透平高压叶片寿命研究

先进高效的重型燃气轮机透平高压叶片工作在高温、高压、高转速的严苛环境中,为了评估其安全可靠性,本文基于三维稳态粘性Navier-Stokes方程,考虑气动与热物理场的耦合,运用共轭计算技术和SST湍流模型建立了具有完整内外冷却结构的某燃气轮机高压透平叶片热流固耦合分析模型和寿命分析模型,获得了叶片温度分布及相应的应变应力场,并详细分析了叶片上热障涂层和金属基底的寿命状况。研究结果对理解和掌握先进的燃气轮机透平叶片设计技术具有重要参考意义。     

透平冷却空气量计算方法综述

燃气轮机效率提高的主要途径是提高透平进口温度。随着透平进口温度的不断提高,对冷却空气量的需求也逐渐增多,为保证透平安全可靠运行,透平冷却空气量的计算就显得尤为重要。本文对比了国内几篇文献中针对V94.3燃气轮机透平冷却空气量的估算方法,同时介绍了国内外其他研究人员利用流体网络法的研究成果。通过对比分析可知,采用叶片冷却模型以及从燃气轮机功率角度估测冷却空气量的方法适用于工程应用。流体网络法有严谨的理论支持,可针对空气系统具体部件进行计算分析。     

用权函数法计算转子热应力

介绍了一种采用仿真模型中的权函数来计算转子等厚壁部件的热应力的方法。采用该计算方法，可以在保证应力计算精度接近二维算法的前提下，大大提高应力计算的速度。同时该方法解决了不同时间段的运行过程对热应力峰值影响的叠加问题，并使得手动计算热应力更为简单易行。     

基于功率预测的风力机健康状态监测

随着风力发电的广泛应用,对风力机健康状态进行准确监测的重要性日益凸显,为此提出了一种基于风力机功率预测的健康状态监测方法,即结合多项式模型和自回归模型特点,考虑风速与风力机输出功率之间的相关性和滞后性,利用改进非线性自回归模型对某风场风力机输出功率进行预测,并将预测结果与传统灰色模型、BP神经网络模型预测结果进行对比,计算与实测数据之间的误差。最后,选取功率预测系数中变化较为稳定的系数项作为观测系数,通过标准残差法确定异常观测系数反推风力机健康状态。分析结果表明,改进非线性自回归模型预测值与实测数据较为接近,趋势较为吻合。相比于传统灰色模型、BP神经网络模型,改进非线性自回归模型预测误差较小,精度较高。可见通过分析功率预测系数变化能够及时发现风力机健康状态变化,为故障发现提供参考。