不同结构活塞杆动应力分析.pdf

第 26 卷第 4 期 福 建 电力与 电工 IS SN 1006- 0 170 2006 年 12 月 FUJIAN DIANLI YU DIANGONG CN 35- 1174 / TM 不 同 结 构 活 塞 杆 动 应 力 分 析 陈国栋 1 丁 铭 2 郑冬梅 3 王正伟 4 ( 1.福建省 电力试验研 究院, 福建 福州 350007 ;2.福建省 电力有 限公司, 福建 福州 350003; 3 .福建水 口发 电有 限公司, 福建 闽清 350 800 ; 4 .清华大学, 北京 1000 84) 摘要 分析了水轮机全流道的流动特性; 计算了作 用在水 口水 电厂水轮机桨叶上的水力激励力, 并按结构尺寸关 系计算出活塞杆受到 的水力激励力, 进一步分析了水力激励作用下 的活塞杆动应力。根据计算 , 采用 螺栓与卡环 这两种结构活塞杆的应 力集中位置正是活塞杆断裂的位置 。在 4 个工况下, 两种结构的应 力值都在 90～150 MPa 范围内, 而 高水头小负荷工况下, 卡环结构的动应力可达 40 MPa 以上, 总体看活塞杆安全系数偏 小。 关键 词 轴 流式水轮机; 活塞杆 ; 疲 劳断裂; 动应力 + 中图分类号 TK733 .3 文献标识码 A 文章编号 1006- 0170( 2006) 04- 00 14- 0 5 度 限 σ=4 95 MPa, 屈服 限 σ=295 MPa, 拉伸 疲 劳极 1 引言 b s 限 σ=200 MPa 。 - 1 福建 省水 口水 电厂位于 闽江干流, 共 装设 7 台 卡环 结构 活塞杆 断裂 示 意 图如 图 1。为计 算活 ZZA315- LJ- 800 轴流转桨 式水轮发 电机 组, 单机容 塞杆的动应 力, 先分析活塞杆 的受力情 况。图 2 是桨 量 为 2 00 MW, 总装机 容量为 1 400 MW。水 口水 电厂 叶调节机构 的力传递 关系 图。由图 2 可 见, 桨叶绕枢 6 号机 组于 1995 年 11 月投产发 电, 2 000 年 2 月 10 轴 方向的扭矩是活塞杆的受力源。通 过水力计算 , 可 日第一 次出现水轮机 桨叶活塞杆断裂, 断 口位 于活 确 定单个桨 叶绕枢轴 方向的扭矩 T 。 由于近年来水 b 塞杆 M540 螺纹 与操作架结合 处。这次事 故后 , 该厂 口水 电厂的运行水头大多在 57 m 左右, 最高水 头达 将 活塞杆 结构 由螺栓 结构改成为卡环结构。2 006 年