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基于ANSYS的汽轮机转子局部加热矫直工艺研究

发布时间:2018-06-22 00:43

  本文选题:汽轮机转子 + 局部加热矫直 ; 参考:《天津大学》2016年硕士论文


【摘要】:汽轮机转子是汽轮机组的关键部件,其作用为将蒸汽的能量转换为机械能。汽轮机转子质量大,回转半径大,长期在高温高压的环境中高速运转,承受着离心力和热应力等的综合作用。在各种恶劣因素的综合作用下,汽轮机转子可能发生弯曲、振动影响汽轮机工作,甚至停机的状况。汽轮机转子发生弯曲后,应及时对其采取有针对性的、合理有效的矫直方式对其进行矫直,以消除安全隐患,减少经济损失。本文综合运用电磁学、热力学、材料力学,基于有限元数值模拟软件ANSYS,通过电磁场、温度场、应力场等多物理场耦合,进行汽轮机转子局部加热矫直技术的研究,同时对热矫直过程中一系列工艺参数对温度场、应力场以及最终的矫直效果的影响进行对比考察,进行工艺参数的优选,得出各矫直参数对温度场、应力场、矫直效果的影响规律,并对其进行验证。对汽轮机转子局部电阻加热矫直的参数进行了研究,通过分析温度场、应力场的分布规律,对加热区域形状、轴向覆盖长度、温度、升温速度、保温时间、冷却速度等参数与转子温度场、应力场以及最终矫直弯曲量的关系进行探讨,总结其原因,为矫直工艺过程中参数的优化选择提供依据。对汽轮机转子局部感应加热矫直的参数进行了研究,探讨了线圈布局、线圈与工件距离、电流密度、电流频率等参数对转子弯曲量的影响规律,及其原因,为参数的优化选择提供依据。进行了汽轮机转子局部电阻加热矫直工艺试验。通过有限元模拟的方法,进行了汽轮机转子局部电阻加热矫直试验过程、参数设计及结果预测计算,以其为依据进行了对应于有限元模拟的现场试验,对工艺参数影响规律进行对比验证,证实了参数选择的合理性及工程应用意义。
[Abstract]:Steam turbine rotor is a key component of steam turbine unit. Its function is to convert steam energy into mechanical energy. The rotor of steam turbine has a large mass and a large radius of rotation. It runs at high speed in high temperature and high pressure environment for a long time, and bears the comprehensive action of centrifugal force and thermal stress. Under the combined action of various bad factors, the rotor of steam turbine may bend and vibration will affect the condition of steam turbine working or even stopping. After the turbine rotor bends, it is necessary to straighten the turbine rotor in a reasonable and effective straightening manner in order to eliminate the hidden danger of safety and reduce the economic loss. In this paper, based on finite element numerical simulation software ANSYSand the coupling of electromagnetic field, temperature field and stress field, the local heating straightening technology of steam turbine rotor is studied by means of electromagnetism, thermodynamics, mechanics of materials, and the finite element numerical simulation software ANSYS. At the same time, the effects of a series of process parameters on the temperature field, stress field and final straightening effect in the process of thermal straightening are compared and investigated, and the optimum selection of the process parameters is carried out, and the effects of each straightening parameter on the temperature field and stress field are obtained. The effect of straightening effect is verified. The parameters of local resistance heating straightening of steam turbine rotor are studied. By analyzing the distribution of temperature field and stress field, the shape of heating area, axial covering length, temperature, heating speed, holding time, etc. The relationship between cooling speed and rotor temperature field, stress field and final straightening bending is discussed, and the reasons are summarized to provide the basis for the optimization of parameters in straightening process. The parameters of local induction heating straightening of steam turbine rotor are studied. The influence of coil layout, distance between coil and workpiece, current density, current frequency on rotor bending is discussed. It provides the basis for the optimization and selection of parameters. The local resistance heating straightening process test of steam turbine rotor is carried out. Based on the finite element simulation method, the local resistance heating straightening test process of steam turbine rotor, the parameter design and the result prediction calculation are carried out, and the field test corresponding to the finite element simulation is carried out. The rationality of parameter selection and the significance of engineering application are verified by comparing and verifying the influence law of process parameters.
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TK263.61

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本文编号:2050763

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