600MW汽轮机末级叶轮载荷特性与轮缘疲劳寿命研究

发布时间：2023-04-02 06:17

　　随着汽轮机单机功率的增大,末级叶轮的直径显著增大,末级叶片的长度大幅度增加,从而导致汽轮机末级叶轮槽处受到的离心力也越来越大,汽流在叶片上产生的弯矩大幅度增加,加上末级叶轮处于湿蒸汽区,运行环境极其恶劣,在多种交变载荷的共同作用下,这些区域极易产生疲劳裂纹,甚至有断裂的危险。因此,末级轮盘-叶片结构的安全是电厂安全、稳定生产的前提之一。在汽轮机末级轮盘-叶片结构接触状态分析和疲劳裂纹扩展分析方法中,三维有限元计算方法可以克服其它方法存在的不足。因此,需要探索汽轮机组轮盘叶片结构的三维几何建模与有限元计算方法,为轮盘-叶片结构的可靠性设计和在役机组的缺陷诊断提供指导。本文针对国产600MW汽轮机轮盘-叶片结构,建立其实际尺寸的三维模型,并采用有限元方法对汽轮机末级轮盘-叶片结构接触状态进行分析,对汽轮机末级轮盘-叶片结构进行疲劳裂纹扩展分析。首先,根据动力学原理简化汽轮机叶片结构,提出了一种汽轮机叶片简化建模方法。并采用SolidWorks软件建立了 600MW汽轮机末级轮盘-叶片结构模型,其组成部分包括叶身、拉金、围带和轮盘。然后,用有限元软件ANSYSWorkbench分析了该型机组...

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 国内研究进展
        1.2.2 国外研究进展
    1.3 研究目的及意义
        1.3.1 研究目的
        1.3.2 研究意义
    1.4 本文研究内容与思路
        1.4.1 主要研究内容
        1.4.2 研究工作思路
第二章 有限元基本理论和计算方法
    2.1 有限元分析理论简介
        2.1.1 弹塑性有限元分析理论简介
        2.1.2 扩展有限元分析理论简介
    2.2 接触问题的描述模型及其在ANSYSWorkbench中的实现
        2.2.1 接触问题的描述模型
        2.2.2 接触问题在ANSYSWorkbench中的实现策略
    2.3 裂纹扩展的描述模型及其计算方法
        2.3.1 裂纹扩展的描述模型
        2.3.2 裂纹扩展的计算方法
    2.4 本章小结
第三章 低压转子末级轮盘-叶片结构三维实体建模
    3.1 大型汽轮机低压转子结构特性分析
    3.2 低压转子末级叶片的三维实体建模
        3.2.1 长扭叶片的绘制方法
        3.2.2 拉金围带等部件的处理
    3.3 低压转子末级轮盘的三维实体建模
    3.4 本章小结
第四章 末级轮盘-叶片结构接触状态有限元分析
    4.1 有限元模型的前处理
        4.1.1 模型简化
        4.1.2 网格划分
        4.1.3 载荷与边界条件处理
    4.2 轮盘-叶片结构接触状态应力与转速的定量关系分析
    4.3 轮盘-叶片结构接触状态应力与负荷的定量关系分析
    4.4 本章小结
第五章 末级轮盘-叶片结构疲劳裂纹扩展分析
    5.1 轮盘-叶片结构全局应力分析
        5.1.1 材料属性
        5.1.2 网格划分
        5.1.3 载荷与边界条件处理
        5.1.4 结果分析
    5.2 局部应力子模型裂纹扩展分析
        5.2.1 分析前处理
        5.2.2 结果与分析
    5.3 疲劳裂纹扩展分析
        5.3.1 分析前处理
        5.3.2 结果分析
    5.4 本章小结
总结与展望
    1. 研究成果
    2. 创新点
    3. 研究展望
参考文献
致谢
附录



本文编号：3778714