高背压式工业汽轮机排汽缸结构分析与优化

结合有限元法、多物理场热固耦合法以及非线性接触计算理论,针对高背压反动式工业汽轮机某机型结构,模拟计算了稳态运行条件下准则工况与超准则工况的温度场和综合应力场,重点分析并比较了2种工况下的排汽缸强度和中分面汽密性,依据超准则工况下的各个薄弱环节,提出增加壁厚以及改变螺栓材料、大小、位置和预紧力来对原结构进行改进.结果表明:准则工况下的各项模拟计算数据与机组实际设计准则相吻合,证明了计算方法的准确性;相比准则工况,超准则工况下排汽缸强度安全裕量由3.16下降至2.42,后轴封接触间隙值则由0.047mm扩大到0.082mm,各项数据均已超出设计准则;改进结构满足项目开发的各项性能指标.     

进口320MW机组汽缸中分面螺栓的国产化

文章首先对进口机组汽缸中分面螺栓用材进行分析,通过与国内亚临界汽轮机高温螺栓用钢之比较,确定了该螺栓的代用材料,完成了螺栓热加工及冷加工制造。通过对螺栓强度的分析计算,确定了工作状态下保持汽密时螺栓中的应力及螺栓的初始应力。最后对螺栓现场安装技术要求进行了详细阐述。成功实施了进口机组中分面螺栓的国产化。     

大型核电汽轮机汽缸变形控制研究

以某型核电汽轮机为研究对象,利用ANSYS软件,针对车削部分下缸法兰结合面和轴封弯角平面过渡两种变形控制方案计算了高中压缸结合面的变形,并针对加粗顶部撑杆以及加厚排汽锥体内侧竖板和斜板两个变形控制方案对低压缸轴封变形进行了数值分析。结果表明：增加结合面刚度能有效控制轴封附近结合面变形,使得轴封附近最大应力从268.75 MPa下降到159.51 MPa,并将处在滑移分离区域的螺栓从5颗减少到1颗,提高了高中压缸的汽密性;增加轴封部位缸体的刚度能有效控制轴封的变形,改善轴封部件的倾斜程度,使轴封的倾斜角相对减小了55.02%,轴封外侧底部的上抬量减小0.097 6 mm,对低压缸碰磨起到有效改善作用。     

汽轮机汽缸法兰连接应力分析和汽密性设计

采用三维弹性接触问题有限元法对汽轮机汽缸法兰连接进行计算分析,获得了法兰结合面上压应力的分布规律;分析讨论了法兰连接汽密性的设计问题。     

三维数字模拟技术在汽轮机低压汽缸汽密性设计中的应用

随着大容量、高参数火电机组的不断发展,机组整体汽密性的设计对机组安全性和效率的影响变得越来越重要.将全三维非线性热固、流固耦合数值模拟技术引入到大型汽轮机机组低压汽缸及其部件的汽密性设计分析中,通过对结构的全新改进和优化解决了华能沁北电厂和大唐乌沙山电厂低压汽缸漏汽问题,提高了机组效率.     

高排温发动机EGR法兰面密封仿真及结构优化

某国六天然气发动机在进行台架试验时,排气歧管废气再循环(EGR)取气管面处发生漏气现象,影响发动机工作稳定性和可靠性,无法满足工作要求。数值仿真分析发现,原设计方案EGR法兰面最小接触压力较小,无法满足排气歧管与EGR取气管在高温恶劣条件下的密封要求。通过将EGR取气管中置、优化EGR密封垫片结构及法兰面螺栓布置方式等措施,提出了2种结构优化方案,并进行了密封性能仿真分析及试验验证。仿真结果表明,方案二最小接触压力较原失效方案增加63.9%,且螺栓轴力一致性及接触面密封均匀性优于方案一。后续试验结果也表明,采用第二种优化方案,EGR取气管法兰面漏气问题得到有效解决。     

国产50MW汽轮机轴端汽封的改造

针对两台国产50MW汽轮机轴端阔气汽封严重漏汽、冷凝器真空偏低问题。根据计算汽封漏汽量公式,结合该机轴端汽封系统的运行状况和原汽封的结构参数（齿型、齿数）及安装间隙,分析了诸多影响汽封漏汽量的因素,找到了存在问题的根本原因。改造了原轴端汽封的结构、材料及其安装间隙要求。经实践运行验证,存在问题得到解决,节能降耗明显。     

核电汽轮机高压缸法兰结合面接触分析

大型核电汽轮机高压缸尺寸大、结构复杂,运行中多种因素可能导致其受力不均,进而影响汽缸法兰结合面接触状态。以某大型核电汽轮机高压缸为研究对象,建立其三维模型,并用ANSYS/WORKBENCH计算分析了稳态运行时汽缸轴封处温度分布与螺栓预紧力对法兰结合面接触状态的影响。计算结果表明,在给定条件下,螺栓的预紧扭矩为6800N·m、高压缸轴封处沿轴向的温度梯度不高于30℃/m时,法兰结合面接触状态良好;螺栓的预紧扭矩为9200N·m、高压缸轴封处沿轴向的温度梯度不高于40℃/m时,法兰结合面接触状态良好;螺栓的预紧扭矩为12 000N·m、高压缸轴封处沿轴向的温度梯度不高于50℃/m时,法兰结合面接触状态良好。     

超超临界机组高压内缸蠕变强度分析

对某超超临界机组高压内缸的高温蠕变强度进行了研究,利用ABAQUS建立了高压内缸三维有限元模型,并进行了计算分析.结果表明:在稳态工况下高压内缸最大应力低于相应温度下材料的屈服强度,未达到屈服状态;高压内缸蠕变应变发生区域主要集中在进汽口及平衡活塞处;多轴效应对蠕变考核具有重要影响,采用多轴蠕变应变进行蠕变强度考核准确度更高;高温蠕变所引起的应力松弛使得螺栓热紧力下降,对2×105 h蠕变后的高压内缸中分面汽密性产生影响.     

第三代百万核电AP1000汽轮机低压模块数值分析

采用全三维非线性热固耦合和流固耦合仿真技术,分析了第三代百万核电机组低压模块在运行工况时各部件的应力、位移以及螺栓载荷等参数。重点探讨低压模块的刚度和汽密性的设计问题。解决了以往我国汽轮机机组(如亚临界、超临界600MW机组)设计低压模块时无法综合考虑的众多影响汽密性的问题,如:低压静止各部件刚度、变形和温度引起的热变形以及连接螺栓合理分布等,避免了机组(如超临界600MW机组)低压模块动静碰磨和漏汽严重等事故的发生,极大提高了机组的燃煤效率。     

启动过程汽缸中分面法兰-螺栓温度变化分析

为监测汽缸中分面法兰-螺栓部件在启动过程中的温度和温差水平,在法兰不同深度以及螺栓不同高度位置设置测温元件。结合机组服役数据,分析了冷态启动、温态启动以及热态启动方式下各测点的温度以及测点之间的温差变化情况。温态启动方式下的法兰-螺栓之间、法兰不同深度之间以及螺栓不同高度之间的最大温差均高于冷态启动和热态启动方式对应的最大温差值,该启动方式对应的法兰-螺栓最大温差为110℃,法兰不同深度之间的最大温差为65℃,螺栓不同高度之间的最大温差为28℃。研究成果对启动过程中法兰-螺栓的结构强度评估具有重要指导意义。     

基于非线性有限元理论的风力发电机组法兰-螺栓连接分析方法研究

以风力发电机组叶片根部法兰-螺栓连接为例,研究了法兰-螺栓连接分析方法。根据风力发电机组法兰-螺栓连接结构的特点,采用非线性有限元分析方法建立多种法兰-螺栓连接分析模型,对模型的单元类型选择、各部件连接关系的处理及接触对的建立方式进行了研究;分析了单元类型、接触关系等因素对有限元计算结果的影响;提出了针对不同分析需求的风力发电机组法兰-螺栓连接有限元分析方案;为风力发电机组法兰-螺栓连接结构的设计和强度分析提供理论基础。     

超临界汽轮机铸造主汽阀门蠕变强度有限元分析

采用有限元分析软件ANSYS对超临界600MW汽轮机主汽阀计算模型进行有限元分析,通过分析结果校核主汽阀的结构和材料是否能够满足机组运行时对主汽阀的要求.     

风力发电机组塔架螺栓连接公差问题研究

针对风力发电机组塔架法兰的螺栓连接,基于IEC 61400对其公差的要求和可能发生的平面度问题,采用有限元方法进行应力计算.结合实际风力发电机组法兰螺栓连接实例计算,对塔架法兰内倾量和平面度公差对筒壁和螺栓的影响进行总结,提出法兰内倾角公差设计方法,比较平面度公差对螺栓的影响,可为提高塔架法兰连接的可靠性提供更为严谨的...     

连杆螺栓设计方法的改进

本文根据连杆螺栓的特点，从结构设计和强度计算两方面入手，分析了传统设计中难以把握好的几种因素，结合设计方法和实际应用，提出了一些不同看法以及具体的改进意见。     

水轮机顶盖螺栓疲劳强度的影响因素研究

螺栓应力幅是决定螺栓疲劳强度的直接因素,螺栓应力幅越小,螺栓的疲劳强度越大。为了研究螺栓应力幅的影响因素,通过有限元方法对某顶盖及螺栓进行了整体建模和结构受力分析,提取了不同螺栓和法兰组合形式下螺栓的应力幅。结果表明,单法兰型式螺栓疲劳强度优于双法兰型式,下法兰型式螺栓疲劳强度优于上、中法兰型式;加厚双法兰结构法兰上板、下板、筋板厚度及上下板间距均可提高螺栓疲劳强度;增大螺栓头支撑直径和螺栓与法兰的接触面积,可提高螺栓的疲劳强度。     

核电高压汽缸中分面的密封试验

从核电汽轮机高压缸对中分面密封的特殊要求出发，介绍了汽缸中分面法兰螺栓的应力计算和测试，通过对比分析，提出了解决中分面密封的设计方法。     

高温螺栓“许用初应力”的确定

本文在考虑螺栓材料高温持久强度的条件下,提出了汽缸法兰连接的双头螺栓“许用初应力”的新概念,并介绍它的计算方法。理论计算值与工厂的经验数据相比较,结果     

改进型国产300MW主汽阀阀壳试验研究综合分析

本文对300MW汽轮机主汽阀阀壳应力的实测和理论计算结果进行了对比,确认理论计算完全能满足工程需要,在此基础上,对主汽阀的寿命和结构改进作出了全面的综合分析。     

50 MW太阳能轴排空冷排汽装置的设计研究

介绍总结了新设计的50 MW太阳能轴排空冷项目排汽装置的作用、结构特点、连接以及真空推力的平衡形式。在强度方面,采用了有限元的分析方法校核了排汽装置的力和力矩,并运用CFD软件对排气装置的压损进行了计算。结果表明该设备结构简单,易于布置且具有强度高、压损小的特点。该新型排汽装置的研制可为后续空冷轴排项目提供借鉴和参考。