核电汽轮机高压缸法兰结合面接触分析.pdf

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1、第58卷第2期2016年4月汽轮机技术TURBINETECHNOLOGYV01．58No．2Apr．2016核电汽轮机高压缸法兰结合面接触分析侯修群1，谢诞梅1，黄祥君2，郑华兵2，蔡林1，魏红明1(1武汉大学动力与机械学院，武汉430072；2中广核核电运营有限公司，深圳518124)摘要：大型核电汽轮机高压缸尺寸大、结构复杂，运行中多种因素可能导致其受力不均，进而影响汽缸法兰结合面接触状态。以某大型核电汽轮机高压缸为研究对象，建立其三维模型，并用ANSYS／WORKBENCH计算分析了稳态运

2、行时汽缸轴封处温度分布与螺栓预紧力对法兰结合面接触状态的影响。计算结果表明，在给定条件下，螺栓的预紧扭矩为6800N·m、高压缸轴封处沿轴向的温度梯度不高于30％／mite，法兰结合面接触状态良好；螺栓的预紧扭矩为9200N·m、高压缸轴封处沿轴向的温度梯度不高于40℃／m时，法兰结合面接触状态良好；螺栓的预紧扭矩为12000N·m、高压缸轴封处沿轴向的温度梯度不高于50℃／m时，法兰结合面接触状态良好。关键词：高压缸三维模型；接触状态；ANsYs／w0RKBENcH；螺栓预紧力；轴封处温度分类

3、号：TK262文献标识码：A文章编号：1001．5884(2016)02-0089-04FlangeContactAnalysisofNuclearSteamTurbineHighPressureCylinderHOUXiu-qunl，XIEDan·meil，HUANGXiang-jun2，ZHENGHua-bin92，CAILinl，WEIHong-min91(1SchoolofPowerandMechanical，WuhanUniversitv．Wuhan430072．China：2CGNP

4、CNuclearPowerOperationCompanyLimited．Shenzhen518124．China)Abstract：Largenuclearsteamturbinehighpressurecylinderhasalargesizewithcomplicatedstructure．Manyfjctorsmaycauseunevenforcedistributiononcylinderandtheninfluencethecontactstateofthecasingflange．

5、Thispaperestablishedthe3-DmodelofthehighpressurecylinderofalargenuclearsteamturbineandusedANSYS／WORKBENCHtoanalyzetheeffectsofthetemperaturedistributionaroundtheshaftsealandtheboltpretentionontheflangecontactstate．Atgivenconditions，thecalculatedresul

6、tsindicatedthatatthegivenBoltpre—tighteningtorqueof6800N·m，whentheaxialtemperaturegradientaroundshaftsealwasnotmorethan30。C／m，thecontactstateofflangewasgood；AtthegivenBohpre-tighteningtorqueof9200N。m，itwasnotmorethan40。C／m；AtthegivenBoltpre—tightenin

7、gtorqueof12000N-m．itwasnotmorethan50℃／m．Keywords：3-DModelofHiighPressureCylinder；ContactState；ANSYS／WORKBENCH；BoltPre·Tighten：TemIperaturearoundShaftSeal0前言汽缸是汽轮机的重要组成部分，汽缸的密封性能关系到汽轮机的安全运行。大型核电汽轮机高压缸尺寸大、汽缸壁薄，结构复杂，同时工作在湿蒸汽环境下，汽缸内壁温度随蒸汽温度剧烈变化，因此多种因素可能导

8、致其受力不均进而产生较大的热变形和热应力，影响汽轮机的安全工作。资料显示，法兰结合面的接触状态受包括轴封处温度分布、螺栓预紧力等多种因素的影响。法兰一旦产生变形将直接影响汽缸的密封性能。因此，有必要对汽缸法兰结合面的接触状态进行分析“1。。。本文以某型核电汽轮机高压缸为研究对象，结合对汽轮机转子、汽缸应力与变形的分析经验。4“。，用Pro／E软件建立该高压缸的三维模型，并用ANsYS／w0RKBENCH计算分析稳定运行工况下高压缸轴封处的温度分布以及螺栓预紧力对法兰结合面接触状态的影响。本文在计