汽轮机低压转子末级叶片裂纹及叶根销钉断裂失效分析

本文对汽轮机低压转子末级叶片的裂纹和叶根销钉断裂失效问题进行了详细分析。通过对损坏叶片和销钉的外观观察、微观结构分析、材料成分检测以及运行环境的综合评估,揭示了失效的主要原因。研究发现,叶片裂纹主要是由于长期受高温、湿度变化和蒸汽侵蚀导致的材料疲劳累积,以及叶片设计中的应力集中现象所致;叶根销钉的断裂失效主要与运行过程中周期性的抗拉应力过大以及振动疲劳有关。研究结果表明,对汽轮机低压转子末级叶片裂纹和叶根销钉断裂失效机理的分析能够为汽轮机低压转子末级叶片和叶根销钉的设计、材料选择、加工制造和运行维护提供科学依据。     

R2O燃气轮机涡轮工作叶片断裂失效分析

针对R20燃气轮机第三级涡轮工作叶片断裂事故，对叶片断裂部位开展宏观、微观形貌分析和力学 性能检测，得出叶片断裂的原因。结果显示：叶片的失效原因为疲劳，疲劳源在叶盆侧距离进气边3~4㎜ 的表面研磨区域交界处，对比2和3号叶片的相同位置，1号叶片第一榫齿面研磨情况较为严重，研磨区域内 含有较高的铁和氧元素，与榫齿面和涡轮盘榫槽面发生微动磨损有关，导致疲劳裂纹过早地萌生;从宏观上 观察断口的疲劳扩展区比例、疲劳条纹宽度和疲劳条纹出现位置，判断为高周疲劳且疲劳裂纹扩展应力较高。     

某600MW汽轮机低压第6级动叶片断裂原因分析

对某电厂600 MW汽轮机低压第6级叶片断裂事故现场及运行历史数据进行了调查分析,对断裂叶片进行理化检验和断口分析,对叶片离心应力和叶轮叶片系统振动特性进行了有限元计算分析,基于上述工作综合分析了叶片断裂原因。该叶片断裂失效类型是应力腐蚀,裂纹扩展过程中伴随着疲劳扩展。导致叶片发生断裂的主要原因是叶轮叶片系统1阶6节径动频率未能有效地避开"三重点"共振区域。     

10 MW漂浮式风电机组风轮叶片响应特性研究

构建DTU 10 MW风电机组全耦合非线性模型,使用开源软件FAST计算10 MW风电机组在多种工况下的动力学响应,通过时频域分析和箱线图分析对漂浮式风电机组风轮的动态响应进行研究。结果表明:风轮叶片响应主要是风载荷引起;浮动平台纵荡、纵摇运动与风轮叶片运动的附加耦合作用会增大风轮推力、叶根弯矩和叶尖挠度的波动性,波浪载荷会增大风轮叶片的疲劳载荷。     

离心压气机进口流场畸变对导风轮叶片断裂的影响

本文论述导致柴油机涡轮增压器导风轮叶片断裂的激振源问题,叙述了试验方法和结果。试验发现,在进气道出口截面,存在着周向总压畸变。它是引起叶片共振并导致其断裂的激振源。文中提出二次流流动模型来解释畸变形成的原因。作者试验了多种改善流场畸变的进气道方案,其中包括采用涡流发生器来消除畸变,并根据试验提出了能使畸变幅度减少原始值的13.2%的进气道方案。     

内燃机曲轴疲劳断裂失效特征及原因探析

曲轴是内燃机的核心零件之一,受力复杂,服役环境恶劣,在多种因素的影响下常常发生早期疲劳断裂。在总结曲轴工程实际应用及试验中发生早期疲劳断裂情况的基础上,介绍了曲轴疲劳断裂特征,分析了引起曲轴疲劳断裂的因素;认为曲轴的早期疲劳失效涉及从材料、结构、加工、受力、服役环境等多个方面,并简述了曲轴疲劳断裂失效分析的手段及对断裂失效分析人员的要求。     

多叶片风轮的试验模态测试与分析

采用试验模态分析的方法分别对单叶片、两叶片风轮、三叶片风轮、五叶片风轮和中心固定圆板进行了模态分析,得到了它们的实际模态振型.实验结果显示,单叶片的模态振型和多叶片的模态振型有较大不同,单叶片的结构动态特性不能代替整个风轮的结构动态特性;对比多叶片风轮和中心固定圆板,按照一定的对应关系,可以采用中心固定圆板的振型来研究多叶片风轮的挥舞模态振型.     

某350MW汽轮机高压叶片断裂失效分析

对某电厂350MW汽轮机断裂的高压叶片及相邻叶片(材料22Cr12NiWMoV)进行宏观形貌、化学成分、金相组织以及扫描电镜和元素能谱分析，结果表明，叶片材质满足技术规范要求，且无明显腐蚀现象；对失效叶片的仿真计算表明，叶片在正常情况下应力及振动特性符合要求。失效叶片裂纹源处的磨损特征表明叶片可能存在松动的问题。叶片在某松动条件下的仿真表明，松动叶片的频率将大幅下降，并可能落入危险共振频率区域，该叶片将发生高频扭转振动，振动传递至叶根处，造成叶片的疲劳断裂。     

干扰气流对Darrieus风轮气动性能影响研究

Darrieus风轮单个叶片的力矩特性曲线随方位角成波浪形变化,90°和270°方位角的力矩系数为极小值且为负值,严重影响立轴风力机整体气动特性。针对此问题,提出通过导叶来引入干扰气流,对两方位角的流场进行改善,进而提高整体气动特性的性能改善方法。采用SST k-ω湍流模型进行二维数值计算,以270°方位角加导叶的和无导叶的直叶片立轴升力型风轮为对象进行对比分析。研究发现,导叶使270°方位角附近区域的叶片力矩系数明显提升,最大力矩系数由无导叶的-0.03提升到0.07,使270°方位角叶片的吸力面负压系数和压力面正压系数都有较大提高;风轮风能利用系数在运行范围内都有明显提高,在最佳尖速比下提高12%。     

单叶风轮与三叶风轮的动力学特性的比较

风力机风轮的模态分析是了解风力机结构动态特性的基础,准确地得到风轮的固有频率和模态振型具有十分重要的意义.采用试验模态分析方法和计算模态分析方法分别对单叶片和三叶片风轮进行模态分析,得到了它们的模态振型.研究结果显示,单个叶片的模态振型和多叶片的模态振型有较大不同,单叶片风轮的动力学特性不能代替三叶片风轮的动力学特性.     

叶片数目对风轮位移和应力的影响

以NREL 5 MW风力机单叶片风轮为基础,利用UG建模软件分别建立两叶片、三叶片和四叶片风轮模型,并基于ANSYS Workbench软件对额定工况下的风轮模型进行流固耦合计算,结果表明:两叶片、三叶片和四叶片风轮的最大位移均发生在各风轮的叶尖位置,其中,四叶片风轮的位移最大,稳定性最差;两叶片风轮所承受应力不及三叶片与四叶片风轮的一半,侧面反映了两叶片风轮风能捕集能力不足。综上所述,相比于两叶片与四叶片风轮,三叶片风轮更具有优势,揭示了三叶片风轮的风力机成为市场主流风力机的主要原因。     

电站汽轮机叶片疲劳断裂失效综述

对电站汽轮机叶片的工况与选材进行了简要介绍,论述了叶片各种疲劳失效方式及原因从叶片设计与材质、加工与安装、运行与维护等角度,给出了预防疲劳失效的措施。     

海上风力机的数值模拟

针对海上风力机运行的特点,根据NRELS809翼型数据,建立了水平轴风力机的整体模型。采用空气和水的两相流模型模拟海上工况,对模型进行数值计算,得到叶片绕流的速度分布和压力分布,并对两相流和单相流的变化情况进行了对比,最后对塔架的压力分布进行计算说明。研究结果表明:在两相流工况下,风轮叶片具有较高的功率系数,但该工况对叶片的强度、材料要求较高;气流流过叶片后均存在速度亏损,并在1倍风轮半径处趋于稳定;风轮对塔架的压力分布产生一定影响。     

浅谈汽轮机动叶片根部的微振磨损及微振疲劳

本文应用摩擦金属学的基本原理,以扫描电镜为主要工具,以部分电厂汽轮机叶片的断裂事故为研究对象,简要论述了汽轮机动叶根部的微振磨损、微振疲劳的失效过程及其特点,提出了相应的预防措施。     

超临界350MW机组给水泵汽轮机第5级动叶片断裂原因调查分析

对某电厂超临界350MW机组给水泵汽轮机第5级动叶片进行了故障现场调查、断裂叶片的材质检验和断口分析、叶片离心应力和叶轮叶片系统振动特性的有限元计算分析及断裂原因分析.结果表明,叶片的断口性质为高周疲劳断裂,裂纹起源于叶片出汽侧的腐蚀坑,叶片材料与断裂无关;叶片断裂的原因为机组给水泵汽轮机存在超负荷运行的情况,致使给水...     

风力机风轮模态局部化的动力学机理与影响因素分析

该文对风力机叶片损伤导致风轮模态局部化的动力学机理与影响因素进行研究。首先从代数特征值角度,揭示模态局部化的动力学机理,发现结构产生模态局部化的主要原因是存在密集模态。其次,建立NREL 5 MW风轮结构的有限元模型,分析叶片失谐度、模态阶数和失谐位置对风力机风轮结构模态局部化的影响。结果表明：叶片损伤失谐会造成叶片的振型发生显著变化,产生模态局部化现象;同时在某些模态下,系统振动能量集中于损伤叶片,会加速叶片损伤,致使其产生疲劳破坏。因此在风力机结构设计时,需考虑模态局部化对风力机结构的动力学特性影响。     

水泥窑余热锅炉窑头鳍片管断裂失效分析

AQC窑头余热锅炉,在投运约半年左右,接连在同一部位发生鳍片管断裂事故,断裂位置均集中在鳍片管与集箱焊缝接头处.通过失效分析,发现断裂呈现明显的疲劳特征,造成疲劳断裂的原因在于窑头烟气温度周期性大范围变化.     

大型风力发电机组变桨距系统结构可靠性设计研究

随着风力发电技术的不断发展,大功率、长叶片已逐渐成为大型风力发电机组的主要特征和发展方向,以持续提升风能利用的经济性。风力发电机组大型化带来叶片长度和重量的显著增加,风轮每旋转一周,在低速轴上的受力和作用在叶片上的重力均会出现周期性变化,同时,在风轮旋转平面上,因风切变、塔影效应和湍流的作用而产生循环变化的载荷。风力发电机组大型化必然带来机组疲劳载荷的增加,疲劳载荷是风力发电机组在全风速范围内运行所产生的典型载荷循环,循环的数量正比于各种风速下机组发电运行的时间,决定着部件的设计使用寿命。为进一步研究风切变、塔影效应、叶片重力、叶片推力载荷对大风轮直径机组叶根疲劳载荷所产生的影响,文章通过对风轮运行载荷分析和系统仿真,对变桨传动系统结构有限元计算和分析,研讨影响变桨传动系统可靠运行的主要因素,为大型风力发电机组变桨传动系统可靠性设计提供参考。     

机车柴油机高强化连杆螺钉可靠性试验研究

对16V280ZJ型机车柴油机的连杆螺钉进行了疲劳试验,研究了连杆螺钉的疲劳强度和疲劳寿命,分析了其断裂失效原因.通过试验研究提出了对连杆螺钉的改进措施,以提高连杆螺钉的疲劳强度及疲劳寿命.     

40Cr2MoV钢弯曲疲劳缺口敏感性能的研究

40Cr2MoV是一种高强度的调质钢,多用于承受冲击疲劳载荷的受力构件.在汽轮机和电站锅炉制造业曾用于制造接头和主轴,然而,近年来用该材料制造的主轴曾多次发生失效断裂,个别轴的运转寿命仅有数十小时,严重威胁产品的生产和使用.曾对几支失效轴进行了失效分析,发现氢脆延迟破坏是泵轴断裂的主要原因,同时也发现泵轴的断裂与轴的强度偏低和热处理工艺不当有一定的关系.着重研究了40Cr2MoV钢的缺口拉伸、缺口弯曲疲劳和光滑样弯曲疲劳性能以及热处理工艺与其性能和微观组织的关系.测试结果表明,这些数据不仅有益于搞清泵轴失效的原因,对于40Cr2MoV钢的正确使用也是有益的.