外包双倒T形叶根振动强度特性.pdf

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1、第41卷第4期石油化工设备Vo1．41NO．42012年7月PETR0一CHEMICALEQUIPMENTJuly2O12文章编号：1000—7466(2012)04—0017—06外包双倒T形叶根振动强度特性李泗泉(浙江省振动工程学会，浙江杭州310027)摘要：通过对镇海炼化分公司化工部Ⅲ电站1汽轮机叶片断裂事故的原因分析，阐述了外包双倒T形叶根的振动强度特性，其结果可为叶片改进设计提供参考。关键词：汽轮机；叶片；断裂；外包双倒T形叶根；振动中图分类号：TQ050．2；TK263．3文献标志码：BStrengthVibrationCharacte

2、risticofBladewithExternalInverted·-T_’rootLISi—quan(ZhejiangVibrationEngineeringInstitute，Hangzhou310027，China)Abstract：Anaccidentcausedbyfatigueofbladehappedtochemicaldepartm·ent1turbineop—cratinginZhenhaiRefining&ChemicalCompany。anddetailanalysiswasmadeforthestrengthvibration

3、characteristicofbladewithexternalinverted—T—root．Theoreticalbasisforbladedesignimprovementwasprovided．Keywords：turbine；blade；fracture；externalinverted—T—root；vibration镇海炼化分公司化工部Ⅲ电站1汽轮发电机机的安全运行，笔者对其叶片断裂事故发生的原因组使用的汽轮机为单缸冲动式抽汽凝汽式汽轮机，进行了详细分析。功率50Mw。该机投入运行5a后，在2008—12发1叶片自振频率计算生次末级扭

4、叶片断裂事故，断裂叶片为自由叶片，外包双倒T形叶根，叶高382．0mm，节圆直径为叶片振动强度采用ANSYS计算，采用Pro／1592．0mm，断口在叶根颈部，即叶根外包小脚处ENGINEER建立叶片三维实体模型，叶型采用英截面。国LK—G90CS三坐标测量机测绘。2009—07、2009—09该电站2汽轮发电机组也发叶片材料弹性模量是随温度而变化的，叶片的生了2次同样的叶片断裂事故，发生叶片断裂事故自振频率也会随之变化。计算中，首先按照室温计的2台汽轮机也相同。3次叶片断裂都发生在次末算叶片自振频率，并且将其与测量得到的叶片自振级叶片的叶根颈部(叶

5、根外包小脚处截面)，而且频率数据比较，再按叶片实际工作温度计算其自振断口外形一致。频率。根据了解，在镇海以外地区安装运行的相同汽温度20。C、叶片材料2Crl2MoV、材料弹性模轮机也多次发生次末级叶片断裂事故，且断口亦在量E一21．6×10MPa时，次末级叶片自振频率的叶片的叶根颈部，断口外形也一致。为保证该汽轮计算结果见图1及表1。收稿日期：2012—02—01作者简介：李泗泉(1944一)，男，浙江杭州人，高级工程师，多年从事汽轮机叶片设计及其试验研究工作。第4期李泗泉：外包双倒T形叶根振动强度特性发电，至2008—12-12叶片断裂，开、停机

6、次数总共达布见图6～图7。到了31次J。2叶片型线部分强度计算当叶片旋转时，叶片上作用有两种力，一种是叶片本身质量产生的离心力，另一种是高速汽流流过叶片槽道产生的汽流作用力。叶片计算材料为2Cr12MoV，屈服极限为590．0～735．0MPa，采用___聂_～___数值计算方法计算可知最大应力发生在相对叶高L／L。一0．1的进汽边，其值为144．92MPa，安全次末级叶片应力图系数为4．07，满足安全系数K≥1．6的要求]。3叶根强度计算次末级叶片形式为外包双倒T型叶根，静强度计算示图见图5。按照不同截面对次末级叶片叶根进行计算，结果见表3。^。k

7、⋯⋯’‘。．^"图7次末级叶片叶根应力图由图6～图7可以知道，最大应力发生在有限元计算模型网格的第15541号节点，应力值为一n459．72MPa，第15542号节点的应力值为434．99MPa，其余节点的应值明显小于或远小于图5次末级叶根强度计算示图上述应力值。叶片计算材料为2Crl2MoV，屈服极表3次末级叶片叶根静强度计算值限为590～735MPa。按第四强度理论，有限元方法计算时，叶根应力集中处许用应力可在屈服极限左右取值_8]。因此，可以认为次末级叶片静强度是安全的。根据有限元法计算的叶片静强度结果得到应力集中系数a一1．815。通常计算叶

8、片动强度时，对型线底部圆角处的应力集中系数取值为1．3。由此可看出，上述叶片静强度的应力集中系数1．815数