国产600MW汽轮机末级叶轮振动特性有限元分析.pdf

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1、第58卷第6期汽轮机技术V01．58No．62016年12月TURBINErIECHNOLOGYDec．2016国产600MW汽轮机末级叶轮振动特性有限元分析龚晨1，李录平1，张世海2，晋风华1，周曙明1(长沙理工大学，长沙410014；2贵州电力试验研究院，贵阳550000)摘要：采用Solidworks软件对国产某600MW汽轮机低压转子的末级叶轮进行三维实体建模，利用有限元分析软件ANSYS对其在0—3000r／rain间的7个转速下的模态特性进行了计算，得到了各转速下末级叶轮的前12阶模态频率、振型云图，绘制出

2、了末级叶轮的坎贝尔图。在此基础上，建立了末级叶轮各阶模态频率随转速变化的定量关系，3000r／rain转速下各阶模态频率的增量随模态阶数的定量关系。关键词：汽轮机；末级叶轮；有限元；振动；模态分析；坎贝尔图分类号：TK263．3文献标识码：A文章编号：1001-5884(2016106-0439-05FiniteElementAnalysisofVibrationFeaturesofaDomestic600MWTurbineLastStageDiscGONGChenl，LILu．pin91；ZHANGShi-hai2，

3、删Feng-hual，ZHOUShu．ruin91(1SchoolofEnergyandPowerEnsineering，ChangshaUniversityofScienceandTechnology，Changsha410014，China；2GuizhouElectricPowerTest&ResearchInstitute。Guizhou550000。China)Abstract：Solidworkshadbeenusedtoestablishthe3Dmodelofthelaststagediscsofthe

4、low·pressurerotorofadomestic600MWsteamturbine．ANSYS，蚰FEAsoftware，Wasusedtocalculateitsmodalcharacteristicsbetweentherotationalspeedrangeof0to3000rpm．Bycalculation，thetop12modalfrequencies，modeshapes，andCampbellchartwereobtained，whichcallbeusedtofindoutthecritica

5、lspeedsatvariousrotational8peeds．Onthebasis，thequantitativerelationshipbetweenthemodalfrequenciesandrotationalspeedofthelaststagediscwereestablished．Also．thequantitativerelationshipbetweenthemodalfrequencyincrementsandthemodalorderundertherotationalspeedof3000rp

6、mwerefound．Keywords：或咖turbine；laststageturbinediscs；FEA：vibration；modalanalysis；campbellchart0前言600MW机组低压转子的末级叶轮具有叶身长、叶片数量众多、叶片扭转角大的特点，这些形态上的特点满足了机组能量高效转换的需要，却也增加了叶轮振动的复杂性。在已知的汽轮机事故中，叶片事故约占了40％，这其中有90％事故出自末级叶片⋯。由于末级叶轮和叶片组成的系统具有尺寸大、质量大、转动惯量大的特点，其动力学特性对整个低压转子的动力学特

7、性影响非常大。一旦末级叶轮出现异常振动，将导致整个低压转子出现异常振动，严重影响低压转子及整个机组的安全稳定运行。因此，无论是在机组的设计阶段，还是在机组投入运行后，均需关注末级叶轮的振动特性，应确保末级叶轮与转轴之间不产生耦合振动。因此，这就需要采取适当技术手段获得末级叶轮的模态特性参数和模态振型，为叶轮结构的优化设计和为现场检测叶轮与转轴的异常振动故障提供理论指导心1。本文采用Solidworks对叶轮进行了三维实体建模，其中叶片是采用截取多个叶高处的截面进行放样建立，拉筋及围堂皇吐丘视盘煌接结掏。鉴建立好的几何模

8、型导入有限元收稿日期：2015．12-26计算软件ANSYSWorkbenehl4．0，对整个末级叶轮进行模态分析计算分别得到了静频以及500r／rain、1000r／min、1500r／rain、2000r／min、2500r／min、3000r／rain转速下的模态频率及振型，找到末级叶轮模态参数随转速的变化关系。对末级叶轮在