汽轮机末级叶片振动特性分析

末级叶片多工作在湿蒸汽区,工况十分恶劣,如果叶片在工作转速下发生共振,会产生很大的危害,甚至出现叶片断裂,导致机组故障停机等问题。因此,设计频率避开工作转速共振区域成为末级叶片开发中的重中之重。通过有限元计算叶片振动特性与试验结果之间对比,得出理论计算数据与试验结果之间的联系,进而正确指导设计,缩短末级叶片的开发周期。     

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。     

汽轮机末级扭叶片振动特性分析

运用有限元法分析了6000kW汽轮机末级扭叶片振动特性,讨论了单元的选取和边界条件的确定等问题,考虑了离心力对振动特性的影响,得到单个自由叶片的切向弯曲、轴向弯曲、二阶弯曲、扭转及弯曲-扭转耦合等前五阶振动频率及相应的振型,然后将计算结果与测试及解析计算进行比较,表明本文建立的模型和分析方法具有工程实用价值。     

某型发动机低压压气机转子叶片断裂分析

针对某型发动机低压压气机第2级转子叶片于飞机起飞时发生的断裂故障，通过外观检查、断口表 面检查、成分分析、硬度测试、强度计算以及对叶片修理过程排查等手段，对故障叶片断裂性质和产生原因进 行分析。结果表明：叶片故障为疲劳断裂，断口疲劳裂纹起源于叶根转接圆弧处的凹坑损伤边缘。强度计算 显示叶片凹坑损伤处叶身最大静应力比正常叶片增加42. 8%，振动应力增加58%，应力增加、强度降低是促 使故障叶片产生疲劳裂纹的主要原因。在叶片修理转运过程中叶片与转运工装铁质部件发生磕碰造成凹坑 损伤，该缺陷在现有修理工艺中具有较强的隐蔽性。提出在叶片喷丸工序前增加表面质量检查，将叶片转运 工装用材料由木质和铁质部件结合改为整体塑料成型，以避免类似故障的发生。     

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。     

762mm末级叶片的振动及响应分析

文章对762mm末级叶片进行了振动及响应分析，分析了该末级叶片的结构特点、振动特点、应力水平及其响应，对该末级叶片的安全有了深入了解。其设计特性为东方汽轮机厂开发新型末级长叶片提供了借鉴。     

F级燃气轮机压气机叶片的国产化制造

分析了F级燃气轮机压气机叶片国产化制造过程中加工超差的原因,通过改进和优化加工工艺、刀夹具和三坐标测量程序,解决了问题,提高了加工质量,降低了加工成本,值得同行借鉴。     

增压器压气机叶片结构/振动一体化优化设计

以废气涡轮增压器压气机叶轮为研究对象,创建了压气机叶片的三维参数化模型,通过全三维流场仿真分析,得到压气机的气动性能及叶片表面的压力分布.在不改变叶片形状、保证压气机气动性能的情况下,对叶片的静强度及振动特性进行了一体化优化设计.以叶片4个关键截面的叶顶、叶根厚度为设计变量,以离心力及气动压力作用下叶片的最大Mises应力、叶片的一阶动频为约束,以叶片体积为目标函数,在iSIGHT优化平台上集成了I-DEAS、ANSYS软件,采用混合整型优化和自适应模拟退火算法的组合优化方法,在满足叶片静强度小于屈服强度和一阶动频大于3倍工作频率的条件下,叶片体积(质量)减小了14.7%.     

超超临界汽轮机末级动叶接触及振动特性分析

针对超超临界汽轮机末级动叶普遍采用的凸台式阻尼拉筋、整圈自锁扭叶片结构,建立了三维非线性接触模型,采用有限元软件对某汽轮机叶片的强度及振动进行数值模拟,分析了拉筋间及围带间不同安装间隙下叶片的扭转变形,并基于设计的间隙值,得到了围带及拉筋的接触状态随转速的变化规律以及非线性接触对振动特性的影响.结果表明:拉筋间及围带间的非线性接触对叶片的扭转变形和动频影响较大,可以通过调整围带、拉筋结构及其安装间隙来改变叶片的刚度和频率.     

800mm末级长叶片疲劳特性分析与寿命预估

末级长叶片是汽轮机机组的关键部件,其安全可靠性直接影响到机组的运行安全以及电厂的经济运营。为研究800 mm末级长叶片的疲劳特性并预估其疲劳寿命,以该叶片为计算模型,首先用ABAQUS软件计算叶片在超速10%工况下的应力场,其次用nSoft疲劳软件预估叶片的疲劳寿命,最后给出叶片疲劳寿命对载荷的敏感度。计算结果表明,800 mm末级长叶片在考虑喷丸与疲劳缺口的条件下,叶片都能满足机组服役期要求,当叶片处于高应力区时,叶片疲劳寿命对载荷很敏感。计算给叶片强度设计提供了参考依据与设计准则。     

某型轴流压气机高压第16级叶型气动特性的试验研究

采用环形亚声速风洞气动参数测量试验方法,研究了某型轴流压气机高压第16级动、静叶型的变攻角特性。试验结果表明,对于扩压叶型,沿压力边和吸力边的流动都是先快速膨胀后扩压,扩压占流程的绝大部分,相对压力边,吸力边扩压流程长,梯度大,吸力边是叶型损失源;在相同攻角下,叶型损失正比于叶型的几何折转角,因为在试验攻角变化范围内,叶型的落后角可忽略不计。     

核电汽轮机末级长叶片国产化研究

分析了核电汽轮机的特点,对国内外主要供应商关于核电汽轮机末级叶片的配置与参数进行总结和比较,对国内制造厂的长叶片设计、加工、制造产能进行了深入调研,总结了核电长叶片自主化开发流程和国产化业绩,论证了我国核电长叶片选型与发展方向,为后续项目选用国产叶片以及核电汽轮机走向国际市场提供理论依据。     

汽轮机末级叶片激光熔覆镍基合金研究

利用激光熔覆技术在汽轮机末级叶片材料Ti-6Al-4V(TC4)上制备出原位自生TiC陶瓷颗粒增强Ni基复合材料涂层。应用OM、XRD、EDS和SEM方法分析了涂层的组织结构,测试了涂层的显微硬度。结果表明:涂层中存在γ-Ni、β-Ti固溶体及TiC为主的陶瓷相,涂层与基体冶金结合良好,且无气孔和裂纹缺陷,涂层显微硬度值较基体提高了近3倍。     

火电机组汽轮机末级叶片的选择

指出了由于额定背压选择不当,目前国内多数配备闭式循环水系统的超临界汽轮机,末级叶片过长.本文给出了合理选择额定背压和末级叶片的方法,并提出,为了获得最佳运行效益,需要考虑将设计重点放在75%左右的负荷段;对于双背压汽轮机,两个低压缸可以选择不同长度的末级叶片.末级叶片优选的结果,既节能,也能增加机组的最大出力.     

汽轮机末级叶片激光熔覆的研究

以Nb、Ti、Si合金粉末(at%61:21:18)为原料,在汽轮机末级叶片材料Ti-6Al-4V(TC4)合金表面进行激光熔覆,应用OM、XRD、SEM、EDS和EMPA等方法分析了涂层的显微组织,测试了涂层的显微硬度。结果表明:激光熔覆涂层的组织是在共晶连续固溶体(Nb,Ti)ss弥散分布着Nb3Si和Ti5Si3颗粒,涂层的显微硬度在HV960-1000之间,比基体合金提高了近3倍。     

核电汽轮机末级长叶片振动特性研究进展

随着核电汽轮机单机功率的增大,末级叶片越来越长。为了保证叶片安全,采用阻尼结构以提高叶片抵抗振动疲劳的能力是各个汽轮机制造厂家广泛使用的方法。具有阻尼结构的核电汽轮机末级长叶片振动特性非常复杂,建立精准的叶片振动特性分析模型及计算方法是成功设计叶片的基础。总结了国内外学者在阻尼结构叶片的摩擦接触模型、振动分析模型以及求解方法方面的相关研究,并着重介绍了作者在阻尼结构长叶片振动特性研究方面的具体思路、数值方法和实验平台,同时提出了进一步研究阻尼叶片振动特性的思路,为大功率核电汽轮机末级长叶片振动特性的分析评估提供了具体的方法。     

舰船用汽轮机末级叶片设计与研究

对大功率舰用汽轮机末级叶片的热力参数、几何尺寸、叶片各截面型线几何特性数据计算、叶片的成型、叶根型线的选择、叶片强度计算、叶片安装计算及叶片振动计算等问题进行了研究。