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。     

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。     

变转速500mm叶片的强度振动有限元分析

应用有限元软件ABAQUS,采用单片及整圈结构的三维实体,以及采用围带、凸台接触面干摩擦作用模型对变转速给水泵汽轮机末级500mm叶片的静应力和整圈振动特性进行计算分析。围带和凸台接触紧力的计算为确定机组的工作转速范围提供了依据。计算表明,在工作转速范围内,该叶片有3个节径的三重点共振点应做进一步的动力响应分析。     

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。     

超长末级叶片的一种围带结构设计

针对超长末级叶片存在叶片整体应力水平特别是型线部位应力水平高、叶片调频对围带质量变化不敏感、工作转速下由于弹性变形大和扭转恢复变形大导致围带工作面接触不良等设计难点,文章设计了一种新型末级叶片围带结构,其主要特征是围带变间隙设计和厚窄型围带设计。该结构应用于某超长末级叶片围带设计,显著改善了上述超长末级叶片存在的问题。该变间隙、厚窄型围带结构为大功率机组中长叶片,特别是超长末级叶片的围带结构提供了一种先进的设计思路。     

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。     

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。     

围带结构对整圈自锁叶片振动特性的影响

从围带结构的基本参数(围带的厚度、宽度、倾斜角、相邻围带接触面之间的接触角和接触间隙)入手,采用数值分析方法探讨了整圈自锁阻尼叶片的振动特性,得到了围带结构各参数对振动特性的影响,其中围带厚度方面的结论与试验测量结论一致.分析结果表明,围带结构的基本参数对整圈叶片结构的三重点共振点的影响具有一定的规律性;叶片振动特性分析对整圈自锁叶片的设计具有指导作用.     

长叶片相邻围带或凸肩接触转速计算方法

提出用围带或凸肩接触面上的法向作用力来表征叶片相邻围带或凸肩的接触关系,并通过迭代计算接触法向力从0转变为正的临界转速值（即接触转速）．迭代计算中,接触面上的法向作用力由三维接触有限元分析获得,并取上一次有限元分析结果作为本次有限元分析的初始值来提高收敛速度．应用该方法对工作转速为3000r／min的某200MW汽轮机组末级叶片相邻围带、凸肩的接触转速进行了计算．结果表明：迭代7次后接触转速的计算误差小于11．7r／min;该叶片围带、凸肩接触法向力随转速的加快而增大,且在工作转速下达到最大值．     

自带围带枞树型叶根叶片的强度振动分析

前言我厂为设计7000马力高原燃机的需要,对国内现有燃机叶片的结构型式进行分析比较。因牵引透平的转速由2300转/分到7660转/分的范围内变化,利用通常透平叶片的设计准则—避开共振频率是很困难的,低压第一,二级叶片要避开nz,第三级叶片要避开k_4或k_6实际是无法实现的。现在资料介绍708叶片与JB17.8KW叶片都采用枞树型叶根自带围带的结构型     

超临界500MW汽轮机末级960mm叶片离心应力分析

对某超临界500MW汽轮机低压末级960mm叶片在工作转速及超速转速下的离心应力进行三维有限元分析，计算考虑了叶片大变形时几何非线性的影响。结果表明：该叶片有着较高的离心应力水平；围带自锁状态下内弧表面的最大离心应力发生在外拉筋孔截面的拉筋孔靠进汽侧处；拉筋孔特别是外拉筋孔处的离心应力对围带的状态较为敏感。     

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。     

单叶片强度分析及整圈叶片动频计算

根据国内外同行多年设计经验,综合考虑安全性、经济性与工艺性,设计了1200mm长叶片的结构。在此基础上,应用有限元方法,建立了单叶片的有限元模型,在3300 r/min超速运行条件下,分析了叶片的静应力。计算结果表明,在超速情况下叶片强度是安全的;应用有限元商用软件ANSYS,采用接触边界法,建立了整圈叶片模型,计算了整圈叶片的动频率,得到叶轮的三重点共振转速M3为2802 r/min,由于叶片的工作转速为2820 r/min~3 090r/min,因此在该区间无三重点共振,叶片振动是安全的。     

基于三维实体模型的自带围带叶片扭转恢复角的计算

采用三维实体模型,对自带围带的汽轮机扭曲长叶片的扭转恢复角进行了计算分析。借助通用有限元软件ALGOR,建立了叶片围带间接触约束的分析模型,以探讨阻尼围带对叶片扭转恢复特性的影响。并对1 029mm叶片进行了分析计算,结果表明:自由叶片的扭转恢复角与转速成平方的关系变化;在不同的初始间隙范围,叶顶的扭转恢复角对间隙δ变化的敏感程度不同,在间隙0.50mm~1.00mm时,较为敏感,在设计时,应避开敏感区间;随着θ的增加,叶顶的扭转恢复角增加,基本呈线性变化关系。本文的研究为整圈连接阻尼叶片的设计及优化提供了指导。     

具有整体围带和凸台拉筋汽轮机长叶片阻尼振动特性实验研究

阻尼围带和凸台拉筋结构在大型汽轮机叶片中被广泛采用来增加叶片阻尼,降低其振动应力.设计并建造了阻尼结构叶片振动特性实验台,对一具有阻尼围带和凸台拉筋汽轮机长叶片的阻尼器接触面施加不同转速下的正压力进行了振动特性测试,得到了不同转速正压力下叶片的频响曲线和模态阻尼比.试验结果表明:只有围带接触时,随着转速的增加,叶片模态阻尼比先增后减;围带和拉筋都接触时,也存在同样的现象.当转速大于2 600r/min后,叶片的共振频率基本不变且模态阻尼比与自由叶片时基本一致.     

复杂阻尼结构对910mm整圈自锁叶片振动特性的影响

对整圈自锁叶片的围带与凸台的结构进行优化,可以有效地提高叶片刚度,减小应力,从而提高汽轮机运行的安全可靠性。但是另一方面在汽轮机变转速过程中,围带和凸台的自锁状态会对叶片动频造成重要的影响。本文以910mm整圈自锁叶片为例,通过计算对叶片围带和凸台的自锁情况进行了考查,其结果得到了试验测量的验证。     

汽轮机长叶片扭转恢复特性研究

利用有限元分析软件ALGOR,建立基于三维实体模型的汽轮机长叶片扭转恢复特性计算与分析模型.并以国产1029mm叶片为研究对象,研究自由叶片、自带围带阻尼的叶片的扭转恢复特性.研究与分析表明,自由叶片与自带围带阻尼叶片的扭转恢复特性有较大的区别.自由叶片的扭转恢复特性与转速密切相关;自带围带阻尼叶片的扭转恢复特性不但与转速相关,而且与围带阻尼结构的结构参数有着密切的关系.     

汽轮机围带整圈自锁型调节级叶片的装配研究

对汽轮机具有新型结构的围带整圈自锁型调节级叶片的装配工艺进行详细论述。主要通过配磨叶片围带及止振片方法,使叶片满足装配间隙要求,从而实现工作状态下叶片围带整圈自锁。     

汽轮机自带围带叶片整圈连接的接触分析

建立了汽轮机自带围带叶片整圈连接的数学模型,提出了计算围带接触"紧度"的模型与方法.以某1 029m叶片为例,借助通用有限元软件ALGOR,用接触分析方法对不同转速下围带之间的接触"紧度"进行了计算和分析,考察了离心力对围带接触"紧度"的影响;着重考察了在额定转速下初始间隙δ、围带接触面与周向的夹角α对围带紧度的影响.分析结果表明,随着α的增加接触紧度减小,初始间隙和离心力对接触紧度的变化起主要作用.为整圈连接阻尼叶片的设计及优化提供了理论指导.     

长弧围带概念及在解决成组叶片损坏事故中的应用

本文阐述了长弧围带的概念,并指出这是一个有别于增强叶片本身强度和叶片频率调整用于消除叶片由于切向振型共振所引起的疲劳损坏事故的新方法。它是通过改变叶片成组长度以达到控制叶片一阶振型振动的能量输入。当围带长度于激振曲线中正弦波的一个或更多个周期时,能量的输入最小,理论上为零。由于该方法容易在现场实施,且结构变动不太大,因而可得到广泛采用。文章还对电厂大功率汽轮机低压第二级成组叶片的损坏事故作了分析并介绍了在解决事故中长弧围带技术的应用,着重说明应用该技术的关键是焊接工艺,因此特别叙述了所作的焊缝机械性能试验。文章最后简介了长弧围带经三年多运行完好无损的事实.