汽輪機葉片—輪盤耦合振動分析.pdf

1、汽輪機是火電站的核心動力裝置，準確地分析其關(guān)鍵部件—葉片、輪盤系統(tǒng)的振動特性對汽輪機的研究、設(shè)計和運行十分重要。本文采用三維有限元技術(shù)、波傳播理論、接觸分析、預應力模態(tài)分析等數(shù)值分析方法，對汽輪機葉片—輪盤系統(tǒng)的振動特性進行了深入而較全面的分析研究。 針對葉片的結(jié)構(gòu)特點，采用適應較強的三維八節(jié)點實體單元模擬葉片，建立葉片運動微分方程；葉片—輪盤系統(tǒng)在高速旋轉(zhuǎn)時，受到離心力作用，使葉片發(fā)生大變形，故在方程中考慮了幾何大變形的問題；

2、為研究葉根輪緣之間的接觸狀態(tài)，建立了考慮葉根—輪緣接觸的有限元方程，利用拉格朗日增廣算法來求解該方程，確定葉根輪緣之間的接觸面狀態(tài)。 在葉片—輪盤耦合系統(tǒng)振動研究方面，建立了帶圍帶的葉片振動計算模型和帶圍帶的葉片—輪盤耦合系統(tǒng)振動計算模型，考慮旋轉(zhuǎn)離心力作用，采用波傳播技術(shù)，對兩種模型分別進行了整圈模態(tài)分析，得到了某汽輪機葉片模型和葉片—輪盤耦合模型在0轉(zhuǎn)速和工作轉(zhuǎn)速(3000rpm)下的振動模態(tài)，并對所得結(jié)果進行分析比較，討論

3、了整圈葉片振動模態(tài)與葉片—輪盤耦合振動模態(tài)的區(qū)別。 汽輪機葉根制造尺寸誤差或運行磨損造成的尺寸改變會導致葉根與輪盤接觸狀態(tài)變化，進而引起葉片固有頻率發(fā)生漂移，并有可能接近共振頻率而導致葉片事故?？紤]葉片變形的幾何非線性和葉根接觸非線性，研究了樅樹型葉根尺寸誤差對葉片固有頻率的影響。分析結(jié)果表明葉根誤差發(fā)生的位置對葉片彎曲振型的固有頻率影響較大，對扭轉(zhuǎn)振型影響較?。徽`差的大小對葉片各階固有頻率影響均較小，但對葉根應力分布有影響；比

4、較發(fā)現(xiàn)，在計算固有頻率時，將葉片在葉根處簡單地處理成固支位移邊界是不合理的。 葉片—輪盤的周期對稱性經(jīng)常由于制造、材料以及非均勻磨損和其他因素被破壞，引起系統(tǒng)出現(xiàn)失調(diào)現(xiàn)象。建立了某汽輪機葉片—輪盤的有限元模型，研究了離心力對失調(diào)葉片—輪盤系統(tǒng)振動的影響；利用概率分析方法，研究了所有葉片彈性模量在5％誤差范圍內(nèi)隨機失調(diào)葉片—輪盤振動情況。結(jié)果表明，離心力對失調(diào)葉片輪盤系統(tǒng)局部化振動有減弱作用；所有葉片彈性模量在5％誤差范圍的隨機失