The study on the shrink-fit multi-ring flywheel with fall-off function

Structural integrity of the flywheel of reactor coolant pump is important for safe operation of a nuclear power plant. A shrink-fit multi-ring flywheel is designed with a fall-off function, i.e., it will separate from the shaft at a designed fall-off rotation speed, which is determined by the assembly process and the gravity. However, the two factors are ignored in the analytical method based on the Lame's equation. In this work, we conducted fall-off experiments to analyze the two factors and used the experimental data to verify the validity of the analytical method and the finite element method(FEM). The results show that FEM performs better than the analytical method in designing the falloff function of the flywheel, though FEM cannot successfully predict the strain variation with the rotational speed.

汽轮机红套环筒形高压内缸设计制造与检修的技术研究

介绍了汽轮机红套环筒形高压内缸的设计、制造与检修的几项关键技术,包括红套环筒形高压内缸的常规设计方法、有限元分析设计方法、实际过盈量的制造过程保障方法和红套紧力的检修监控方法。提出了红套环筒形高压内缸额定负荷稳态工况和起动与停机瞬态工况下的强度设计方法、额定负荷稳态工况下的蠕变设计方法和起动与停机瞬态工况下高压内缸中分面严密性的设计方法,给出了某电厂600 MW超临界汽轮机筒形高压内缸的红套环设计数据,以及高压内缸制造与检修过程增加垫片厚度的应用实例,并分析了高压内缸开裂的原因。结果表明:合理增加红套环与高压内缸间的垫片厚度,既可以保证红套环与高压内缸首次装配的实际过盈量达到设计要求,又可以保证红套环的红套紧力与高压内缸的严密性处于受控状态。

一种新型的扩环式单向超越离合器

本文基于内外圆柱表面之间摩擦力传动的主要思路，在缩环式单向超越离合器［１，２］研究成果的基础上，提出了一种新型的扩环式单向超越离合器，它对超越离合器结构性能的改善和使用性能的提高均将起到积极的作用。期望新的扩环式离合器和缩环式离合器均在生产实践中进一步完善起来，以扩大其使用范围。

超临界汽轮机红套环高压内缸开裂的强度有限元分析及运行对策

介绍了某型号超临界汽轮机红套环高压内缸强度有限元分析方法，对红套环高压内缸额定负荷稳态工况以及冷态启动、温态启动、热态启动和极热态启动等瞬态工况进行了强度计算与分析，得出了红套环高压内缸额定负荷稳态工况和瞬态工况下的温度场分布和最大应力比，并提出了该汽轮机的优化运行措施．结果表明：红套环高压内缸开裂部位瞬态工况下的应力过大是产生裂纹的主要原因之一；推荐的优化运行措施包括该汽轮机应多带基本负荷，减少机组启停次数，降低启动过程中负荷在29％～56％内主蒸汽的升温率，特别应降低负荷在53％～56％内主蒸汽的升温率．

大功率汽轮机筒形内缸的强度和汽密性分析

大功率汽轮机的高压内缸设计成热套环紧固的圆筒形结构形式,避免了水平中分面厚重的法兰,使得汽轮机在启动、停机和变工况时不会在汽缸内外壁产生过大的温差,从而降低了缸壁中的热应力。在圆筒形汽缸的结构设计中,如何确定热套环与内缸的过盈量,保证汽缸的强度和汽密性均满足机组安全稳定的运行要求是非常重要的。本文采用三维有限元分析方法,建立某660 MW汽轮机高压内汽缸的非线性接触有限元分析模型,进而计算其的变形、应力,确定热套环与汽缸的过盈量,计算结果直接指导了该汽缸的方案设计。该汽缸已进行了水压试验,试验结果与数值分析结果非常吻合,并且在2014年已投入商业运行,其安全可靠性得到验证,这说明数值分析方法可作为筒形汽缸设计的重要手段。

基于流体压力渗透法的齿形滑环组合密封有限元分析

为准确模拟密封圈的装配安装过程的接触压力和流体压力对密封圈的作用,采用ABAQUS自动收缩配合方式仿真分析密封圈装配过程的接触静压,采用流体压力渗透载荷的加载方式模拟介质压力对密封圈的作用,研究组合密封中O形圈压缩率和工作介质压力对齿形滑环式组合密封圈密封性能的影响。研究表明:采用自动收缩配合方式能有效解决常规的位移加载方法引起的计算的接触压力不准确问题,采用流体压力渗透载荷的加载方式可自动寻找唇口接触与分离的临界点,计算高压流体加载时可得到很好的收敛解,有效解决了通过边界法加载介质压力时计算结果不准确的问题。计算结果表明:当压缩率超过一定值时,齿形滑环组合密封圈的最大Mises应力和主密封区域最大接触应力随工作介质压力的增加而增加,最大接触应力满足密封的要求;但当压缩率太低时,密封圈在高介质压力下产生较大的形变造成很大的应力集中,导致密封失效。

大功率汽轮机筒形内缸强度理论分析

东方汽轮机从2011年开始研发红套环结构的筒形汽缸,并于2014年投入商业运行,至今已在焦作、茌平、万州、安源等重大工程上投运达20多台套。在筒形缸的研发过程中,强度分析是方案设计的重要一环,只有通过过盈配合的变形、应力、汽密性分析才能确保汽缸的安全可靠性。有限元计算是针对复杂的筒形缸结构进行强度分析的基本手段,为确保计算的正确性,必须进行理论计算对比分析。本文基于基础力学基本理论推导了红套环与内缸在过盈配合下的应力,并与有限元方法对比计算,验证了筒形汽缸数值分析方法的正确性,特别是经过产品汽缸的水压试验和工程应用验证表明,数值分析方法可作为筒形汽缸强度分析的重要手段以确保其安全可靠运行。

汽轮机横置静叶有限元分析及安全性评估

基于有限元方法分析了汽轮机横置静叶的安全性。为了得到更为精确的仿真计算结果,引入横置静叶-汽缸联合模型进行计算。分析中包含热-流-固耦合分析,并考虑结构高温蠕变-塑变影响,建立了准确、高效的横置静叶安全性分析方法,为后续横置静叶安全性评估提供了有价值的参考。

基于线性损伤理论的筒形缸红套环蠕变损伤累积研究

红套环筒形缸在大功率汽轮机中使用越来越广泛,随着机组参数的升高,红套环不可避免地处于蠕变状态。合理确定红套环的初始紧力,检修周期以及保证运行的安全可靠性都必须考虑蠕变效应,但是针对红套环的蠕变损伤累积研究还比较少见。文章基于线性损伤理论,结合拉松-米勒参数法(简称L-M法)建立了红套环蠕变损伤计算的一般形式,并研究了初始紧力和大修周期对损伤累积的影响。对于理解红套环服役期内的性能退化过程和指导工程设计有显著意义。

高压筒形缸水压试验过程中红套环应变测试研究

文章简要介绍了应变测试在红套环结构设计中的作用,阐述了电测法和电阻应变计的测试原理、应变测试步骤以及测试过程需要注意的问题,并介绍了高压筒形缸水压试验过程中红套环的应变测试过程、测试结果及误差分析,实际结果表明应变测试是检测红套环结构设计的重要手段,对其安全评估具有重要作用。

六面顶顶锤与预紧环的强度分析

采用三维有限元方法,分析了六面顶顶锤与预紧环之间的过盈配合,首次获得了顶锤圆柱面上预紧力的真实分布,计算出实际工作状态下顶锤内部的应力场,分析了过盈量对顶锤及预紧环强度产生的影响,对其合理值进行了探讨。

体表拉普拉斯心电的直接测量及信号分析

表面拉普拉斯是一种高空间分辨率的体表势分析方法。我们介绍一种集信号调理与新的三电极同心圆环传感电极于一体的表面拉普拉斯传感器,并将其用于体表拉普拉斯心电的直接测量。采用一种新的非线性自适应算法检出信号中包含的工频干扰信号的频率、幅度和相位,以消除工频干扰的影响,并采用小波收缩技术消除其他噪声的干扰,得到了比较满意的测量结果。为该测量方法的进一步临床应用奠定了基础。

亚临界汽轮机红套环高压内缸强度及密封性

介绍了亚临界机组采用红套环高压内缸的优点。首先从材料的选择、过盈量的设定等方面对高压内缸进行常规设计;然后用有限元法模拟高压内缸温度场,进行蠕变强度分析,模拟了从初始状态到运行200000h水平中分面的接触压力,从而判断中分面是否漏汽,以保证机组的运行效率。

红套环加热装置设计、试验及应用

文章通过对红套环安装及拆卸需求的分析,设计出了满足红套环安装及拆卸的加热器,并通过对加热器通入燃气的燃烧性能试验、用加热器加热红套环与试验件的装配及拆卸试验,以及在汽缸水压试验中的成功应用,验证了该装置的可靠性及实用性。

国产超超临界汽轮机红套环强度分析

综合多年研发汽轮机的经验和当今世界超超临界汽轮机组的结构特点,设计出具有红套环式圆筒型结构的高压内缸。该种结构形式具有高效、可靠、较低转子应力等优点。运行中可以避免缸体扭曲,从而保持平稳和灵活运行。

工业雷管薄壁壳环矢缩径力学性质模型研究

为研究工业雷管薄壁壳环矢挤压缩径成形工艺的力学性质,采用微元法结合弹塑性理论对环矢缩径成形工艺力学性质进行理论分析,并建立工业雷管薄壁壳环矢缩径有限元模型,利用ANSYS软件对缩径成形过程进行数值模拟,探究了管壳缩径成形的应力应变分布规律,并通过试验对仿真模型的准确性进行了验证。结果表明:薄壁壳变形区最大等效应力出现在模具锥角与管壳接触的边线处;成形区的应力应变沿中心截面对称分布,随着位移进给量增加,应力应变沿纵截面线呈缓-快-缓的趋势增大,沿横截面线呈先减小再增大分布,内壁的最大应力及最大应变均略大于外壁。

钢丝绳压制索具弯套机研究

为解决φ40 mm以上钢丝绳压制索具制作弯套时定位费工、费时、效率低、人为影响因素大等问题,研制一种φ190 mm内钢丝绳压制索具弯套机。介绍钢丝绳压制索具的分类、主要制作过程,以及钢丝绳压制索具弯套机的压送绳组件、压套管组件、弯套旋转组件、液压控制部分和工作原理,并总结出钢丝绳压制索具弯套机的特点。

台阶截面环件轧制中的拉缩和壁厚变化规律

分析了矩形截面环件轧制特点，导出了其轧制中的壁厚减小量的分配计算式。以此为基础研究了矩形截面环件轧制成形台阶截面环件的壁厚变化规律和环件主动变形部分对被动变形部分的拉缩作用，进一步提出了综合拉缩系数的概念，并给出了其数值的计算式和取值范围。通过台阶截面环件轧制实验测定了综合拉缩系数，同时指出矩形截面环件是可以轧制成形台阶截面环件的。

国产红套环锻件制造工艺与各项性能研究

阐述了超超临界汽轮机高压内缸红套环锻件的制造工艺,通过解剖试验,测定了锻件在不同部位的拉伸性能、冲击性能、晶粒度、夹杂物等各项性能。结果表明,锻件的制造工艺完整可靠,锻件的各项性能优异,尤其是均匀性非常好,实现了国产化目的。

三元催化器缩管机多电机同步控制研究

针对“国六标准”排放限值下三元催化器高精度缩管的需求,本文研究了三元催化器缩管机4个伺服电机同步控制的问题,介绍了本文设计的三元催化器缩管机的总体结构、工作原理和数学模型,根据选用的环形耦合控制结构,应用一种结合改进的滑模变结构控制器的环形耦合控制策略,以解决多电机同步控制存在较大误差的问题。本文用Lyapunov稳定性理论论证了控制策略的有效性,结合PLC设计了相应的控制系统和系统硬件结构,通过Matlab/Simulink仿真,分析结果表明本文提出的控制策略相比于传统环形耦合PID控制,具有更高的同步精度和较强的抗干扰能力。最后,以三元催化器自动封装线为试验平台进行实验,结果表明三元催化器在精度、速度、成品率方面均有大幅提升,达到了高精度自动化的缩管目标。