350MW汽轮机组末级叶片振动模态分析

以某电厂350MW汽轮机组低压缸末级叶片作为研究对象,采用计算机三维绘图软件对末级叶片进行实体建模,利用ANSYS软件对末级叶片进行振动分析,得出了末级叶片前8阶振动频率特性和对应的振型图。结果显示:汽轮机工作转速不会达到末级叶片的前几阶临界转速,因此,末级叶片在汽轮机工作过程中不会出现共振现象,模拟结果对汽轮机末级叶片的设计和改进具有一定程度的指导价值。     

某燃气轮机压气机叶片振动特性研究

针对某燃气轮机压气机叶片断裂故障,通过理论计算和试验方法,对故障级叶片在与轮盘耦合条件下的振动特性进行了研究分析。理论计算叶片动频时考虑了旋转离心力和温度载荷的影响,利用有限元计算程序ANSYS WORKBENCH循环对称分析功能和接触分析功能,完成了压气机叶片振动分析,通过坎贝尔图得到叶片1阶弯曲共振转速为6 900 r/min。随后,在整机状态下,利用非接触式微波测量方法,对该级动叶进行了振动测试,获得的叶片1阶弯曲共振转速为6 988 r/min,实测得到的共振转速与理论计算结果吻合,为故障的进一步排查提供有利的理论和试验依据。     

叶片整圈振动特性分析及调频优化

为了避免叶片在运行过程中发生共振现象,针对某汽轮机低压次末级动叶片,采用全三维有限元分析方法对整圈叶片-叶轮模型进行振动特性分析。结果表明：初始围带厚度下1阶8节径振型在工作转速范围内出现“三重点”共振,不满足频率避开率要求,容易发生共振,需要进行调频改进;通过改变叶片围带厚度和围带接触面长度进行调频优化,并通过试验验证了调频后“三重点”转速与工作转速避开率满足要求,调频方案有效。     

某燃气轮机压气机叶片振动特性研究

针对某燃气轮机压气机叶片断裂故障,通过理论计算和试验方法,对故障级叶片在与轮盘耦合条件下的振动特性进行了研究分析。理论计算叶片动频时考虑了旋转离心力和温度载荷的影响,利用有限元计算程序ANSYS WORKBENCH循环对称分析功能和接触分析功能,完成了压气机叶片振动分析,通过坎贝尔图得到叶片1阶弯曲共振转速为6 900 r/min。随后,在整机状态下,利用非接触式微波测量方法,对该级动叶进行了振动测试,获得的叶片1阶弯曲共振转速为6 988 r/min,实测得到的共振转速与理论计算结果吻合,为故障的进一步排查提供有利的理论和试验依据。     

某级压气机转子叶片高周振动疲劳强度储备分析研究

为完成某型燃气轮机压气机新设计转子叶片高周疲劳储备分析,采用基于叶尖定时法的激光非接触测量方法对该级转子叶片进行了振动应力测试,并结合理论计算和转子叶片高周疲劳极限试验,获得每一只叶片的高周振动疲劳强度储备,创新性地一次性完成了某级压气机新设计转子叶片振动疲劳性能的全面评估。研究表明:理论计算得到的叶片1阶弯曲共振转速为4 393 r/min,实测叶片在机组全部运行工况下的共振转速区间为4 276～4 435 r/min,叶片振动应力范围为54～123 MPa;试验实测得到的置信度满足95%及误差限度5%下叶片中值疲劳极限为730 MPa,推算得到99.99%高存活率下叶片高周疲劳极限约为660 MPa;结合叶片静强度分析结果、叶片材料的抗拉强度值、叶片振动应力值和99.99%高存活率下叶片的疲劳极限值进行计算,其高周振动疲劳强度最低储备为4.61,共振转速区间处于机组运行的过渡工况,满足设计要求。     

高压压气机末级转子叶片振动特性分析

某高压压气机末级转子叶片曾多次发生掉角故障,目前为排除故障多采取局部削角的措施。为分析故障原因和排故后的效果,针对故障叶片和改进后的叶片进行有限元模态分析和振动特性试验,绘制坎贝尔图发现叶片在工作转速下可能会发生双扭复合共振,通过频率响应计算,定性分析了叶片的位移和Von-Mises应力响应变化,发现叶片削角后振幅略有增大,等效应力略有减小。结果表明,虽然削角不能使叶片避开共振区间,但是降低了振动应力水平,从而提高了叶片的抗振能力。     

大型湿冷汽轮机1450mm末级叶片CFD数值研究

针对火电全转速1450mm末级叶片进行了CFD数值研究。结果表明:在1450mm末级叶片的气动设计过程中,应用先进的全三维CFD计算分析方法进行合理的流型设计和气动匹配,保证了叶片具有优良的气动性能。     

某型核电汽轮机次末级叶片失效原因分析及优化改型设计

介绍了某型核电汽轮机次末级叶片的失效情况,并根据失效叶片断口分析和动频测量试验结果分析了叶片失效的原因。针对叶片失效的原因提出了优化设计方案,优化型叶片采用了能够提高结构阻尼的凸台拉筋整圈连接结构,并通过调频试验使叶片的共振转速避开2 820r/min~3 090r/min,以保证优化型叶片的安全运行。     

核电汽轮机1710 mm末级长叶片整圈振动特性分析

分别用专用计算程序GRPBLD和大型有限元程序Abaqus对1710 mm低压末级动叶片的整圈振动特性进行了分析,两种计算方法均准确地预测了1710 mm叶片的"三重点"共振区域,保证了动频试验的圆满完成,证明通过其设计的1710 mm叶片是成功的,设计方法是有效的。     

汽轮机末级叶片模态振型与变负荷动应力的三维数值模拟

火电机组参与电网深度灵活调峰已成为当代电力发展的新常态,在机组低负荷深调过程中,蒸汽流量较小。本文针对调峰机组汽轮机末级叶片小容积流量问题进行了模态特性及动应力响应进行数值模拟研究,结果表明:末级叶片在2 820～3 090 rpm之间无共振点,而额定温度范围内整圈叶片无共振转速;以模态分析为基础综合考虑变温特性下得出叶片伸长量,可为现场叶片汽封调整作为参考。基于额定工况与2.2 kPa、40 t/h工况下的动应力满足设计要求,而其他非设计工况下的动应力已超出了叶片的耐振强度,全工况动静应力极值均处于叶型根部出汽侧,导致叶片的耐振强度许用值较低。上述数值结果为电厂调试提供了理论支撑,同时也为机组经济性运行作出了技术指导。     

考虑叶片旋转及土-结构相互作用对风电结构动力特性影响的研究

风力发电建设场地土特性及叶片转速变化会引起风力发电机动力特性及响应发生变化。基于西北地区某风电场的2 MW三桨叶水平轴风力发电机,利用ANSYS软件建立风力发电机整机模型,考虑叶片旋转及土-结构相互作用对风力发电机动力特性的影响,研究风力发电机在不同叶片转速、不同场地条件及两者共同作用下的动力特性变化规律,并利用坎贝尔图分析上述工况下风力发电机的共振特性。结果表明:叶片转速增加使风力发电机的自振频率逐渐增大,塔筒与叶片的耦合变形使频率增长加快;考虑土-结构相互作用时,风力发电机频率降低,且场地土越软风力发电机频率越小;当两种工况共同作用时,叶片旋转只对一阶频率产生影响,对高阶频率影响甚微,且风力发电机频率降低;考虑叶片旋转时风力发电机在1P转频内不产生共振点,在3P转频内一阶频率的共振点为14 r/min。此外在不同场地土下风力发电机均会产生共振点,其中Ⅲ类土的共振频率最远离额定转频。因此在风电场的场地选择、结构设计及日常运行时应注意其动力特性变化,使其频率远离共振区域,为风力发电机安全运行提供保障。     

1200mm末级动叶片开发试验研究

1200mm末级动叶片是东汽自主开发的末级动叶片,叶片采用阻尼凸台拉筋和自带围带的结构形式。为了保证叶根强度、避免叶片在正常运行中发生共振现象,通过叶根强度试验和叶片的动调频试验,为保障叶片具有合格的强度振动特性提供支持,确保叶片在机组运行中的安全可靠。该文介绍了该叶片的叶根强度试验、动频试验的测试技术、试验结果及分析结论。     

300MW汽轮机低压转子叶片动频试验

介绍了用无线电遥测技术对300MW等级汽轮机低压转子末级自由叶片和整圈连接叶片两种型式叶片进行的动频测试试验测试系统和测试方法。此外,根据调频叶片和整圈连接叶片避免共振的安全条件对试验结果进行了分析。动频测试时振动信号良好表明,该无线电遥测系统测试技术是成熟和有效的。     

200MW机组中压转子末级叶片拉筋改进

介绍了邯郸热电厂200MW机组大修中，中压转子末级叶片组频率落入危险的共振区。为保证叶片组频率的合格，对中压转子末级叶片拉筋进行了改进，由成组焊接拉筋改成整圈松拉筋型式，使汽轮机的经济性，安全性和大修工期都得到了可靠的保证。     

汽轮机低压末级叶片动频试验研究

新开发的低压末级叶片采用自带冠式整圈自锁阻尼围带、自带凸台式阻尼拉筋的叶片结构形式,为验证并调整叶片的共振频率,使其在考核转速范围内不存在规定节径数的三重点共振,须对其进行动频试验研究。开发了基于WiFi通信的动态应变遥测方法和基于单喷嘴压缩空气射流激振方法的汽轮机叶片动频试验系统。考虑叶片静频和周向均布等因素,在整圈叶片中挑选总数10%的叶片作为被测对象,对应变片采用掩膜定位,对导线采用封胶、蒙皮等工艺,保证测量精度和测点完好率。试验表明：被测叶片三重点共振频率在转速较低时分散度较大,随着转速升高分散度减小;围带切削减薄,降低了围带刚度,改善了接触状况,有利于减小动频分散度。     

1米级弯扭叶片全三元N—S粘性流场的数值求解

目的是讨论弯扭叶片在大功率汽轮机低压缸末级的工程应用工程。弯扭叶片的通流设计采用全三元设计系统进行。通过对１ｍ级叶片的气动分析,表明弯扭成型可以有效地调整等压线的分布形状,同时也应注意不同弯曲度所带来的负面效应,在设计中优化选取适当的弯曲度。     

三级轴流式油气混输泵内流场压力脉动特性

为研究轴流式油气混输泵含气工况级间相互影响以及流道内压力脉动特性,应用Fluent软件数值模拟了三级油气混输泵在设计流量下的全流场瞬态,获得了混输泵内两相运动特征和流动部件内压力脉动情况,并分析了压力脉动时域和频域。结果表明,动静干涉是产生静压波动的主要因素,静压波动均值从入口到出口逐渐增大,级内动静交界处耦合作用较小,级间动静交界处耦合作用则较为明显。各级压缩单元叶轮进口均为脉动最剧烈的地方,距离叶轮进口越远,压力脉动幅值越小,在叶轮出口达到最小。在压缩单元内,流动方向的压力脉动主频幅值逐渐降低。首级叶轮出口、二级叶轮中间和出口以及末级叶轮中间位置压力脉动频率主要为2倍叶频,其他监测点压力脉动频率均为1倍叶频。气相对压力脉动频率影响较小,仅影响幅值。研究结果可为混输泵的结构优化设计及流动诱导振动控制提供参考。     

汽轮机末级长叶片水蚀的初步研究

在深入调查大机组末级长叶片运行情况的基础上,简要介绍了末级长叶片水蚀问题的原因及其严重危害性,提出了相应的保护和防范措施、危险性评估以及机组调峰运行应综合考虑末级叶片的强度和寿命的观点.