大功率汽轮机低压缸末级长叶片的研究与探讨

本文论述了国外汽轮机制造行业主要公司（厂家）对低压缸末级长叶片的研究及共所取得的成果。文章指出，加强低压缸末级动叶的研究将是开发大功率汽轮机，提高汽轮机效率的有效途径之一。     

复杂阻尼结构汽轮机末级长叶片寿命评估相关研究进展及展望

目前汽轮机叶片设计和安全性考核主要采用的是以许用应力为基准的静强度准则和以安全倍率为基准的动强度准则,随着汽轮机设计制造水平的提高,尤其是近年来在超临界和超超临界大功率汽轮机中广泛采用具有复杂阻尼结构的长叶片,该方法已经表现出越来越多的局限性,建立一套从寿命损耗角度评估叶片安全性的方法十分必要。总结了近年来国内外在叶片寿命评估相关研究如静态应力分析、动态应力分析、叶片高周和低周疲劳寿命分析以及叶片水蚀疲劳分析等4个方面的研究进展,并对进一步深入研究提出了一些思路和方法。     

核电汽轮机末级长叶片材料的疲劳性能研究

为了掌握核电汽轮机末级长叶片材料1Cr12Ni3Mo2VN的疲劳性能,开展了低周疲劳试验研究,测试了材料的疲劳循环响应特性、循环应力-应变曲线和应变-寿命曲线,比较了不同疲劳寿命预测模型的预测结果.结果 表明:叶片材料在循环寿命的绝大部分期间都保持非常稳定的应力应变状态,仅在循环寿命初期表现出一定的循环软化特征;作为一...     

相关参数对汽轮机低压叶片疲劳寿命的影响

根据汽轮机低压叶片所受载荷的特点，建立了一种基于三维有限元法和改进局部应力应变法的叶片疲劳寿命预测模型。该模型定量考虑了频率的分散性、激振力因子、阻尼、疲劳缺口系数、表面粗造度、腐蚀、表面硬化状态、以及微动磨损等参数对叶片疲劳寿命的影响。给出了计算模型中这些相关参数的选取范围和选取原则。并用实例说明了该模型的可用性，计算也表明叶片疲劳寿命对这些参数的变化很敏感。该研究为叶片的事故分析和设计提供了一个有效手段和工具。图2表6参4     

近年我国大型汽轮机末级长叶片的冲蚀损伤

汽轮机末级叶片在极繁重的条件下工作，其安全可靠性备受关注，该文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冲蚀损伤的机理及其严重危害性，着重指出近几年随着新出现的大机组长期带低负荷参与调峰运行，相当普遍地发生了末级长叶片出汽侧的冲蚀损伤，在北方地区某些机组上叶片进汽侧也发生大范围（在叶顶防蚀区以下）的冲蚀损伤，提出了相应的防范措施以及大机组调峰运行应综合考虑末级叶片的强度和寿命的观点。     

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。     

大型核电汽轮机末级长叶片开发中若干问题讨论

结合大功率核电汽轮机末级叶片的开发经验,介绍了核电汽轮机长叶片开发的一般流程,包括转速、根径、叶高等关键参数确定的基本原则和需要考虑的因素.结合核电机组排汽湿度大、末级叶片高度长的特点,从工程设计的角度对结构、叶型、防水蚀、转子叶片耦合振动等一些关键问题进行了探讨分析.     

空冷汽轮机末级长叶片设计特点

简要介绍空冷汽轮机运行的工况特点和末级叶片的设计特点,通过对空冷末级叶片的结构力学设计特性和气动设计特性的定性分析,总结了叶片的大刚度大阻尼结构设计、成圈结构调频设计、优化排汽环形面积设计(最佳叶高)、优良的叶形通道设计、优良的变工况性能设计,以及小容积流量下叶片的动应力和颤振特性等设计原则。     

汽轮机末级叶片在变负荷运行时的动应力和疲劳寿命特性

采用有限元模型及动应力、疲劳寿命分析方法,结合试验结果对200MW汽轮机变负荷运行时末级668mm全周连接叶片的动应力和疲劳寿命进行了计算分析和安全性评价.叶片已避开三重点共振;若出汽边存在水蚀缺口,在40～60MW负荷范围的疲劳寿命较短,应避免在此负荷范围长期运行;在60～200MW负荷范围内有足够长的疲劳寿命,可以长期安全运行.     

135 MW汽轮机末级叶片断裂原因的分析

对某电厂135MW一次中间再热凝汽式汽轮机末级叶片断裂原因进行了分析。通过对叶片断裂前后的主要数据、叶片强度、叶片断口的材料组分、宏观断口、金相组织等方面的分析、观测和研究，结论是由于在该叶片进汽侧高度约为508mm处粘附有外来金属块，在运行过程中该处产生了应力集中，进而成为疲劳裂纹源，最终导致了叶片断裂。图12表3参7     

大型汽轮机末级叶片钢中夹杂物及其组织对疲劳强度和应力腐蚀性能的影响

对非金属夹杂物含量超标的Cr-Ni-Mo-V-N材料进行了疲劳和应力腐蚀性能试验。结果表明：该批材料腐蚀疲劳数据散乱。其主要原因是材料存在由成分偏析引起的层状结构和组织结构不均匀，夹杂物超标和分布不均匀。但对应力腐蚀性能无显著影响。图10表6     

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。     

空冷汽轮机末两级变工况三维流动的数值模拟

采用三维粘性数值模拟方法对变工况下空冷汽轮机末两级流动进行了模拟,研究了效率和脱流高度等重要参数的变化规律,着重分析了设计点和小容积流量工况时的三维流场。通过分析了解了机组在变工况运行时末级流动的特点,为空冷汽轮机末级叫片的设计和优化提供了依据。图8参5     

某汽轮机低压缸次末级叶片安全性分析

火电灵活性技术的发展使大型火电汽轮机的运行工况更为复杂,这对汽轮机叶片的安全性提出了更高要求。基于有限元分析方法,对某汽轮机低压缸次末级叶片的安全性进行了分析计算,得到了叶片的静应力分布、振动避开率以及动应力分布等相关数据,表明了次末级叶片安全性满足强度设计要求。研究成果可为叶片的安全性判定以及机组的安全稳定运行提供理论支撑。     

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。