汽流激振下超超临界汽轮机碰摩转子的油膜力特性分析

为探究汽流激振与碰摩故障耦合下超超临界汽轮机组轴系油膜力特性的变化特点,以高压缸转子为研究对象,计算各非线性因素影响下各向异性转子两端的油膜力特性,并结合力的矢量图分析转子两侧的滑动轴承油膜力参数不同时的矢量变化。结果表明:交叉刚度会引发油膜力矢量图出现椭圆化趋势,通过油膜力矢量图边缘的波动情况可间接表征转子在不同运行工况下的振动特点,该现象可作为轴系故障诊断的一个判别方向。

汽轮机转子冷态启动过程的温度场和热应力研究

对汽轮机转子的冷态启动过程进行分析,编制对流换热系数计算程序并建立转子二维轴对称模型,应用有限元法模拟了转子冷态启动过程中的瞬态温度场和应力场,得到了转子温度场和应力场分布以及随时间的变化规律。通过对不同温升率下转子的应力场计算以及寿命损耗分析,得出了合理的温升率数值,优化了机组启动曲线,对汽轮机的长期安全运行具有实际意义。

某核电厂低压转子超声波探伤缺陷分析

本文以某核电厂低压焊接转子内部缺陷为例,首先介绍了工程中对缺陷进行模拟的原则,其次介绍了采用断裂力学理论进行转子安全性校核的方法和流程,最后根据评估结果认为,内部缺陷的存在不会影响转子的使用寿命。

超超临界1030MW汽轮机转子振动大故障诊断及处理

针对一台综合改造后的1030MW汽轮发电机组在调试期间出现的振动故障,进行了诊断分析及处理工作。通过对启动过程中采集的频谱图、趋势图的分析,结合轴封体温度和低压缸减温水温度等运行参数变化情况发现:转子热弯曲和动静碰摩相互作用是本次转子振动大的主要原因,而转子质量不平衡是次要原因。并且,给出了解决振动的具体措施,不仅对低压缸排汽减温水喷头和轴封供汽管道进行了相应处理,同时还调整了转子的轴系平衡状态。这为今后此类改造机型启动阶段的振动故障处理提供了参考和借鉴。

30Cr2MoV转子钢高温下的低周疲劳特性实验研究

该文采用总应变控制对30Cr2MoV钢在高温450℃、500℃和550℃下的低周疲劳特性进行了实验研究.采用Manson-Coffin公式对实验结果进行了分析,得到了该材料的高温低周疲劳特性参数、循环应力(应变曲线和具有95%置信度的50%~90%的不同存活率下的应变(寿命曲线,并将实验结果和文献进行了比较,分析了存在差异的原因,对于汽轮机的疲劳设计、延寿和寿命管理具有很大的实用价值.

600MW汽轮机叶轮偏心汽流激振力分析与模拟

以某发电厂超临界600 MW汽轮机转子为研究对象,根据蒸汽做功原理对动叶流道处的动偏心激振力进行了分析.在围带汽封处采用CFD软件模拟涡动转子泄漏蒸汽的三维黏性流场,确定了汽流激振力.计算结果表明:在不对称进汽工况下,转子将受到较大的静态汽流力;当采用对称进汽时,汽流激振力很小,有利于提高转子的稳定性;与额定工况比较,在阀门全开(VWO)工况下,径向激振力的增幅很大,而切向激振力和泄漏量的增幅却很小,表明大型汽轮机采取对称进汽方式可以提高转子运行的稳定性.

汽轮机转子初始裂纹高周疲劳安全性分析方法及其在焊接转子中的应用

介绍了汽轮机转子高周疲劳寿命的设计方法.提出了汽轮机转子初始裂纹高周疲劳安全性的分析方法,转子高周疲劳的平均应力σm、应力幅σA和应力强度因子范围ΔKI的计算方法以及转子钢疲劳裂纹扩展门槛值ΔKtRh的经验计算公式.给出了汽轮机转子初始裂纹高周疲劳安全性的分析思路、分析方法、评价判据以及半转速1 000MW核电汽轮机焊接低压转子的高周疲劳安全性分析应用实例.结果表明:转子初始裂纹高周疲劳分析方法能够应用于汽轮机转子的安全性评价,并可以为汽轮机转子的结构优化和长周期安全运行提供依据.

刷式密封研究的进展

刷式密封是现代先进透平机械发展的关键技术之一 ,已经应用于航空发动机、工业燃气轮机和汽轮机等叶轮机械。刷式密封在转子瞬间大幅径向位移后可保持密封间隙不变。其泄漏量是梳齿密封的 1/ 5～ 1/ 10 ,使发动机耗油率降低约 2 % ,并能改善转子运行的稳定性。刷毛是直径一般为 0 .0 5～ 0 .0 7mm的细金属丝 ,其自由端与轴表面接触。基金项目 :国家重点基础研究发展规划基金资助项目(G19990 2 2 30 4)。SubsidizedbytheSpecialFundsformajorStateBasicResearchPro jectsofChina(G19990 2 2 30 4) .刷毛材料一般为钴基耐热合金Haynes2 5 ,轴表面喷涂一层硬质涂层 ,如陶瓷ZrO2 等。刷式密封可以承受的转子线速度已超过 3 0 5m/s,运行温度达 690℃。长期的性能实验探索出了刷式密封结构尺寸对密封性能影响的一般规律。随机分布有效厚度模型是一个半经验理论分析模型 ,较好地建立了刷式密封结构尺寸、工作环境参数与密封性能之间的关系 。

非线性连续损伤模型在汽轮机转子低周疲劳分析中的应用

针对当前汽轮机转子低周疲劳寿命估算存在较大误差的问题 ,引进了非线性连续损伤力学模型进行汽轮机转子的低周疲劳损伤分析。首先对国产 6 0 0MW汽轮机高压转子在冷启动和滑参数停机等典型工况下的瞬态温度场和热应力场进行了弹塑性有限元分析 ,进而对热应力引起的低周疲劳损伤进行了估算 ,疲劳损伤的估算分别采用了非线性连续损伤力学模型和目前工程上广泛采用的线性损伤累积理论。2种方法的估算结果表明 :由于线性累积损伤理论是基于单轴假定之下 ,没有考虑多轴应力的影响 ,在寿命预测时 ,高估了转子的寿命 ;而非线性连续损伤力学模型不仅考虑了多轴复杂应力的影响而且正确地反映了低周疲劳损伤的非线性累积过程 ,其分析结果更接近实际。

处于部分进汽时动叶片排内非定常流动现象的数值研究

本文在简要回顾了迄今为止对于工作在部分进汽状态下叶片特性的实验和理论研究结果之后，采用作者发展的多通道三维叶片非定常计算程序，对处于部分进汽时动叶片排内的三维流动进行了数值模拟，并对计算结果进行了分析。

转子偏心引起的气流激振力分析

从流体动力学出发，应用动量定理研究汽轮机直叶片由于间隙引起的气流激振力问题，综合考虑了叶片的各项设计参数并应用理论分析的方法导出普遍适用的计算公式，解决了Ａｌｆｏｒｄ公式中需人为选取效率系数的困难。通过与Ａｌｆｏｒｄ公式计算结果的对比计算表明该计算公式是正确的，计算结果是可信的。

获得综合优化流型的叶片成型发法和设计方法

一、引言 透平通流部分每一次重大改进实质都是一种流型的更变。我们称透平通流部分气动设计几个发展阶段所对应的流型是:直叶片流型,简单扭曲流型,可控子午型面流型,可控涡流型,叶片可控弯曲流型。后三个流型是现代叶轮机气动设计的基本出发点,三种流型每个流型都有自己的长处和弱点,单一采用一种流型进行气动设计是不会令人满意的。为改善单一流型的气动性能,应综合考虑各种流型的优缺点。

具有滑动轴承的稳态转子系统有限元建模分析

对具有滑动轴承的稳态转子系统动态计算时的有限元建模问题进行了讨论，主要是讨论了滑动轴承油膜力及其在建模中的处理方式，提出了模拟油膜刚度的方法。经计算实例表明，运用这种方法建立的计算模型是合理的，结果准确。

汽轮机低压转子锻件锻造的关键技术

介绍了一种新ＦＭ法。由于低压转子锻件的尺寸大，容量相同的汽轮机低压转子锻件要比高中压转子锻件的制造难度大。大型汽轮机低压转子锻件常规生产工艺，在镦粗体（ｈ／ｄ＞１）中心区域存在两向拉应力，在ＷＨＦ法的拔长体中存在一向或两向拉应力。如果不区分锻造作用的阶段性，前道工序的作用很可能被后续工序消除或减弱，所以应用常规锻造时，要分阶段进行锻造工艺设计，在不同的锻造阶段中解决不同的关键问题。只有应用最新发展的新工艺方法、优化组合进行锻造，才有可能使得各阶段的变形机制得到最佳配合。

支承刚度对汽轮机转子动力学特性的影响分析

从多体系动力学理论及有限元理论出发,研究了C50-8.83/0.98型汽轮机转子虚拟样机构建的原理,分析了支承刚度对转子临界转速的影响,并以支承刚度变化时的工况为条件,分析了转子-叶片蒸汽弯应力的变化情况,从而总结出支承刚度对转子动力学特性的影响规律。

200MW汽轮机低压转子-轴承系统的非线性动力学分析

采用数值计算方法对实际大型转子-轴承系统的非线性动力学特性进行了研究,计算结果能与现场的运行经验很好地吻合。用有限元法建立了200MW汽轮机低压转子-轴承系统的非线性振动微分方程。采用Newmark逐步积分法对转子在升、降速过程中的振动响应进行了数值仿真,得到了转子发生油膜失稳的转速和油膜振荡的"惯性迟滞"现象。对转子的重力和不平衡量对系统的油膜涡动和油膜振荡的影响进行了计算和分析。计算得到了转子的振动随转子的偏心距、轴承的长径比、间隙比、润滑油粘度的变化规律,分析结果为定量和定性分析该类机组转子-轴承系统的稳定性提供了参考依据。

高速透平膨胀机叶轮动力学模态的有限元分析

基于有限元方法建立了叶轮的动力方程和N阶自由度系统的自由振动微分方程,并对方程中非线性初应力刚度矩阵进行了线性简化;应用Ansys有限元软件对透平膨胀机工作状态下的闭式叶轮和半开式叶轮分别进行了带有预应力结构的模态分析,得到了其在惯性力作用下的振动特性和振动形式;同时对不同转速下闭式叶轮的模态进行了计算分析.结果表明:叶轮离心力的刚化作用对振动频率的影响较为显著;由于离心力的刚化作用,叶轮的固有频率比静频时有所提高;随着转速的提高,叶轮的振动频率也随之加快.

连续转子轴承系统的非线性动力学行为研究

对一转子轴承系统,采用有限元方法建立了非线性连续转子轴承系统模型,分别采用直接积分法和模态综合法对偏心情况下转子的非线性动力学行为进行了分析,并对两种方法的结果进行比较发现,直接积分法对于求解非线性振动问题更有效。运用简单离散方法对该转子轴承系统进行了分析,其结果与有限元法偏差较大。有限元的分析结果表明,该转子轴承系统的动力学响应为一典型的油膜震荡过程,其非线性动力学运动形式为HOpf分叉。

汽轮机转子疲劳-蠕变损伤的非线性损伤力学分析

转子是汽轮机的核心部件,往往要在高温、复杂应力情况下工作,易产生裂纹萌生。除疲劳作用外,蠕变在转子的寿命损耗中也占有相当的比例。一般低周疲劳约占转子总寿命的80%,而蠕变则占转子总寿命的20%。事实上,对汽轮机转子而言,疲劳和蠕变往往是同时发生并存在着相互的作用。该文采用非线性损伤力学模型估算了国产600MW汽轮机高压转子在实际启停功况下的疲劳-蠕变 寿命,考虑了疲劳与蠕变的耦合作用以及多轴应力的影响,并与当前汽轮机疲劳-蠕变寿命估算普遍采用的线性累积损伤理论进行了对比。结果表明:非线性连续损伤力学模型正确地反映了疲劳-蠕变交互作用以及损伤演化的非线性机制,其分析结果比现行理论方法更为准确、可靠。

660MW超超临界汽轮机高压转子的高温蠕变强度分析

为了研究在高温下某660MW超超临界汽轮机高压转子的蠕变强度,利用有限元计算方法分析了转子在额定工况下的温度和应力分布,并采用幂率模型和孔洞长大机理预测了该转子在2×10^5h工作中的蠕变行为.研究结果表明：在额定工况下,转子最高内应力低于屈服极限,处于纯弹性变形状态;转子内大部分区域温度在300～600℃,已进入蠕变温度范围.蠕变与热弹性耦合分析表明：蠕变会引起转子内部应力的重新分布,转子前轴封圆弧段的蠕变应变较高,而且多轴应力对该区域蠕变韧度的影响明显,应当引起足够重视.