汽轮机原理第五章.ppt

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1、第五章汽轮机零件的强度校核主讲：张利平第五章汽轮机零件的强度校核第一节汽轮机零件强度校核概述第二节汽轮机叶片静强度计算第三节汽轮机叶轮静强度概念第四节汽轮机转于零件材料及静强度条件第五节汽轮机静子零件的静强度第六节汽轮机叶片的动强度第七节叶轮振动第八节汽轮发电机组的振动第九节汽轮机主要零件的热应力及汽轮机寿命管理第一节汽轮机零件强度校核概述一、校核的原因1.极限工作参数：增加最高能达到多少，真空降低，发额定功率时，要增加蒸汽流量但监视段压力增加，隔板强度最大功率受到限制；变工况运行时温升率，负荷变化率，振

2、动最大值，危急保安器动作的最高转速等。2.技术特性要求：更换叶片，零件等。返回二．校核的内容和方法1.汽轮机的本体结构：转动部分：动叶片、主轴、叶轮（反动式汽轮机为转鼓）、联轴器静止部分：汽缸、隔板、法兰、法兰螺栓、轴承、汽封等各零件的工作条件和受力不通，采用强度校核的方法也不同。例：叶片的受力分析：汽轮机工作时，叶片受到的作用力主要有两种：叶片本身和与其相连的围带、拉金所产生的离心力；蒸汽的作用力。还受到周期性激振力的作用，从而产生振动。当汽轮机稳定运行时，离心力和蒸汽的作用力不随时间而变，这种力属于静

3、应力；而周期性激振力随时间而变，属于动应力。不同受力，校核的方法不同。方法：静应力才采用静强度动强度：限于零只件的自振频率和激振品率的计算及安全性校核。安全倍率和频率避开率叶片受力第二节汽轮机叶片静强度计算动叶片的作用：将蒸汽的热能转换为转子转动的机械能。对动叶片的要求：有良好的了流动性能以保证较高的能量转换效率；有足够的强度和完善的振动性能返回一、动叶片的结构：动叶片由叶型、叶根、叶顶三部分组成返回一、动叶片的结构（一）叶型叶型是动叶片的基本部分，相邻叶片的叶型部分构成汽流通道。（二）叶根部分叶根是将动

4、叶片固定在叶轮或轮毂上的连接部分，它的结构应保证在任何运行条件下都能牢固地固定，同时力求结构简单、装配方便。常用的叶根型式有：T型、叉型和枞树型。1、T型叶根（见图）优点：结构简单，加工方便。缺点：叶根会对轮缘两侧产生弯矩，使轮缘有张开的趋势。外包T型叶根、双T型叶根的产生装配方法：周向埋入法。应用：中短叶片2、叉型叶根（见图）优点：叉尾数目可根据叶片离心力大小选择，因而强度高，适应性好。同时加工简单，更换叶片方便。装配方法：从径向插入轮缘上的叉槽中，并用铆钉固定。缺点：装配工作量大，且需要较大的轴向空间

5、，限制了它在整段转子和焊接转子上的应用。应用：多用于大型汽轮机的调节级和末几级。3、枞树型叶根（见图）优点：这种叶根的承载截面接近按等强度分布，叶根的齿数可按叶片上载荷来选择，因此承载能力大，强度适应性好，拆装方便。缺点：加工复杂，精度要求高。装配方法：叶根沿轴向装入轮缘上的枞树型槽中。应用：主要用于载荷大的叶片，如末级叶片等。（三）叶顶汽轮机的短叶片和中长叶片通常在叶顶用围带连接在一起，构成叶片组。长叶片则在叶型部分用拉金连接成组，或者围带和拉金都不用，成为自由叶片。1、围带围带的作用是减小叶片工作的弯

6、应力；增加叶片刚性，调整叶片的自振频率，以避开共振，提高叶片振动安全性；使叶片顶部封闭，避免蒸汽从汽道顶部逸出，有的围带还装设汽封，减少了级间漏汽损失。围带的结构型式很多，常用的有：整体围带、铆接或焊接围带、弹性拱形围带。2、拉金拉金的作用是增加叶片的刚性，改善其振动性能。拉金的型式：焊接拉金、松装拉金或阻尼拉金、Z型拉金等。如图所示。二、单个叶片叶型部分的应力计算叶片的拉应力由叶型部分的离心拉应力及围带、拉金离心力引起的拉应力组成。1、叶型部分离心力引起的拉应力（1）基本公式在距叶根截面x处取一微段dx

7、，其截面积为Ax，则此微段质量的离心力为：在距叶根截面x1处所受的离心力为：该截面上的离心拉应力为：（2）等截面直叶片离心力及离心应力的计算等截面叶片，横截面积A为常数，即由于等截面叶片的横截面积沿叶高不变，其根部承受的离心力最大叶片内根部截面上所受到的离心拉应力为：分析上式：等截面叶片的离心拉应力与横截面积无关，即增大截面积并不能降低离心力引起的拉应力。在ω、R0、lb（材料，尺寸）已定的情况下，降低叶片的离心力，采用变截面叶片采用密度较小高强度的叶片材料，是降低叶片离心拉应力的有效办法。可粗略估计汽轮

8、机得最大功率为：，设计最佳速比，从而确定Ca(3).变截面叶片的离心力计算对于变截面叶片，横截面积沿叶高是变化的，在求拉应力时，通常将其沿叶高分成若干段，把每段看作等截面体，然后计算出每段的离心力及每一截面的离心拉应力。通过对各个截面的计算比较，可找出离心拉应力最大的截面。2、围带、拉金离心力引起的拉应力围带和拉金的径向尺寸较小，可以认为它们的质量集中在重心上，并把它们按节距分配到每个叶片上，工作时它们的离心力分别为：计算出离