06 第五章 汽轮机的零件强度校核幻灯片.ppt

汽轮机零件的强度校核 第一节 汽轮机零件校核概述 第二节 汽轮机叶片经强度计算 第三节 汽轮机叶轮静强度概念 第四节 汽轮机转子零件材料及静强度条件 第五节 汽轮机静子零件的静强度 第六节 汽轮机叶片的动强度 第七节 叶轮振动 第八节 汽轮发电机组的振动 第九节 汽轮机主要零件的热应力及汽轮机寿命 汽轮机零件强度校核概述 汽轮机叶片静强度计算 汽轮机叶片的动强度 汽轮发电机组的振动 * 汽轮机的转动部分称为转子，静止的部分称为静子。静子零件主要有汽缸，汽缸法兰，法兰螺栓和隔板。 热应力：由于零件各部分湿度不同而引起各部分的胀差的交变应力。 为限制热应力的幅度需进行盘车，控制升降负荷速度，用法兰装置。 稳定工况下不随时间变化的应力称为静应力。周期性激振力引起的振动称为动应力。 零件振动特性 高温蠕变概念 气度应力概念 热疲劳概念 选择合理的许用应力 汽轮机叶片由叶顶，叶型和叶根组成，叶片是在高温，高转速和高速气流绕流或湿蒸汽区的条件下工作的，作用在叶片上的力主要由两类： 与叶型自身质量，围带和拉筋质量有关的离心力，属于离心应力， 高速气流通过叶型通道时产生的蒸汽作用力，以及围带弯曲变形势对叶片的作用力，属于弯曲应力。 等截面叶片的离心力的计算，等截面叶片根部截面的离心应力最大，因为根部截面承受整个叶型部分的离心力，我们可以得到下列启示： 等截面叶片的离心力与其截面面积大小无关，即不能用增加截面面积的方法来降低离心力 等截面叶片的材料和尺寸一定时，只有采用变截面叶片才能降低离心力 采用低密度，高强度的材料 变截面叶片的离心应力计算 ，采用变截面为了降低叶型上的离心应力，设计成变截面叶片，减小了撞击损失，扇形损失，增加温度。 气流参数沿叶高变化 各截面面积和几何特性沿叶高变换 各截面重心连线不是直线而是空间曲线 无法直接判断危险截面位置。 围带或拉筋对叶片的作用 减小叶片顶部漏气损失 副作用，当叶片受汽流冲击，围带弯曲变形。产生反弯距，减小气流力作用的弯距离心力 增加叶片刚度，改善振动特性，刚度增加，振动频率增加 等截面叶片，蒸汽的均部载荷在叶型根部截面的弯距为M0，则围带实际反弯距是 M0的三分之一。 汽轮机叶轮静强度概念 转子部分 ，高中压转子，低压转子 转子的分类，可分为：套装转子，整缎转子，焊接转子，组合转子（1. 2. 3 ） 叶轮受力： 离心力，叶片，围带，拉筋产生拉应力 径向温度不均，产生热应力 套装转子压缩应力 叶轮前后静压差产生的力 传递力引起的切向应力 当叶片的自振频率等于脉冲激振力频率或为其整数倍时，叶片发生共振，振幅最大，并产生很大的交变动应力。 叶片的激振力是由级中气流流场不均所致的，造成流场不均的原因分两类： 叶栅尾迹扰动，及汽流绕流叶栅时，附面层的存在，叶栅表面气流速度为零，附面层以外气流速度为主流速度，当气流流出叶栅时在出口边形成尾迹，所以在动静叶栅间隙中汽流的速度和压力沿圆周向分布是不均匀的， 结构扰动，如部分进汽，抽汽口，进排汽管以及叶栅节距有偏差等原因引起汽流流场不均匀，都将对叶片产生周期性的激振力，因而使叶片发生振动。 以频率高低来分，激振力可分为高频激振力和低频激振力，低频激振力产生的原因，对称激振力和非对称激振力，高频激振力产生的原因。 叶片与叶片组的振型，在激振力作用下，其振动类型可分为两类，一是弯曲振动，包括切向和轴向弯曲振动，另一类是扭转振动。 叶片自振频率只与叶片的结构尺寸和材料性能有关，而与激振力大小无关，即与振型曲线的挠度大小无关。 考虑离心力影响后的叶片振动频率，称为叶片的动频率，动频率的计算公式： 其中：f是叶片静频率，n是转子的转速，fd是叶片的动频系数，由此可见，叶片的动频率大于静频率。 叶片频率的测定分为动频率和静频率测定两类。叶片静频率的测定是指在汽轮机转子静止状态下测定叶片的自振频率值，常用自振法和共振法两种测定方法。自振法只能测定A0型振动的频率，常用来测量长叶片的频率，对短叶片因频率较高，振幅小且消失快难以用自振法测定。 运行实践证明，叶片最危险的共振有三种： 切向A0型振动的动频率与低频激振力频率k*n合拍时的共振，称为第一种共振 切向B0型振动的动频率与高频激振力Zn*n频率相等时的共振，称为第二种共振 切向A0型振动的动频率与Zn*n相等时的共振，称为第三种共振 对有些叶片允许某个主振型频率与某类激振力频率合拍而处于共振状态下长期运行，不会导致叶片疲劳破坏，这个叶片对这主振型，称为不调频叶片；对有些叶片要求某个主振型频率避开某类激振力频率才能安全运行，这个叶片