300mw汽轮机高中压外缸强度分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第21卷第2期束审泰坪嗣卜vo】·2lN0．一．，7．2007年6月DongfangElectricReviewJun．2007300MW汽轮机高中压外缸强度分析方宇刘东旗喻刚(东方汽轮机厂，618201，四川德阳)摘要：在汽轮机高中压外缸的设计过程中，必须考虑其强度、刚性和法兰中分面密封性问题。本文采用三维弹性接触理论，建立300MW汽轮机高中压外缸的有限元模型，进而计算了汽缸的温度场、应力和变形。计算结果与实际情况较好吻合，可作为汽缸设计的依据，确保

2、汽缸的安全可靠性。关键词：汽缸；强度；三维接触；有限元中图分类号：TK263．1文献标识码：A文章编号：1001—9006(2007)02—0027—06StrengthAnalysisofHighandIntermediatePressureCasingsof300MWSteamTurbineFANGYuLIUDong-qiYUng(DongfangSteamTurbineW0rks，618201，Deyang，Sichuan，China)Abstract：Thecalculationsofthes

3、trength，stiffnessandsteamtightareveryimpo~angwhenhighpressureandinter-mediatepressurecasingof300MWsteamturbinearedesigned．Basedontheelasticcontacttheory，athreedimensionalfiniteelementmodelof300MWsteamturbineisdevelopedtocalculatethetempera-turefield，str

4、essanddeformation．Theresultofthecalculationsareconformwiththefact．Itshowsthenu—mericalanalysiscanprovideusabledataforcasingdesignandimproveitsreliability．Keywords：casing；strength；3D—contact；finiteelement机组要向大功率高参数方向发展，就必须解决前言汽缸热应力和法兰中分面变形的问题，并进行优化设计以保证汽

5、缸的安全可靠性。因此，定量分析汽高中压外缸是汽轮机中最大最复杂的静止部缸的应力状态和变形，以此来指导结构设计，就具件，一般可以把它作为一个承受温度和压力的密封有十分重要的现实意义。本文采用非线性接触理论容器进行分析。汽缸承受着缸内外汽体的压差、汽对300MW汽轮机高中压外缸变形、应力、中分面缸自重、内部零件的重量和外部管道传递的力与力密封及螺栓强度进行分析，得到了可以指导工程设矩。沿汽缸的径向和轴向温度分布不均匀，特别是计的实践性结论。当启动、停机和工况快速变化时，将引起温度急剧变化，在汽缸和法兰中将

6、会产生很大的热应力和热1力学模型变形。从实际运行情况来看，过大的热应力和热变形使得法兰中分面变形严重而引起漏汽。300MW高中压外缸是一个由中分面法兰、端收稿日期：2006一J2—2O作者简介：方宇(1968一)，男，四川人，汉族，副处长，工程硕士，专业领域为汽轮机结构设计。维普资讯http://www.cqvip.com第期束矛审奈坪V01．2lNo．2·年DongfangElectricReviewJan．2007壁、接管和猫爪等组成的壳体结构。必须采用三维到稳态工况，汽缸内部蒸汽温度、压力及其它

7、载荷温度场和弹性接触理论建立力学模型，计算温度发生变化，导致中分面的接触状态改变。场、应力和变形。螺栓与法兰在紧力作用下接触，当汽缸温度变1．1汽缸温度场模型化时，螺母与法兰的接触热传导和螺孔壁对螺柱的汽轮机冷态启动时，高温蒸汽首先与冷的内壁热辐射使螺栓的温度发生变化，从而导致螺栓的长接触，这时蒸汽的热量主要以凝结放热的形式传给度改变，螺母与法兰的接触状态也随之变化。金属壁。由于凝结放热的放热系数很高，汽缸内壁故汽缸中分面和螺栓与法兰的连接必须按接触温度很快就上升到该蒸汽压力下的饱和温度。当内处理，即

8、三维的面与面的接触。壁面的温度达到蒸汽压力下的饱和温度时，蒸汽的对于由汽缸上、下半和紧固螺栓组成的系统，凝结放热过程就告结束，此后，蒸汽主要是以对流根据虚功原理可推导出静力分析的刚度方程为：换热的方式向金属传热，换热量与换热系数和换热【K】{Ⅱ)={P)+{尺)(5)温差成正比。汽缸金属的内部则以导热的方式进行式中：【K卜一整体刚度矩阵热量传递。{Ⅱ)——节点位移向量材料各向同性，无内热源的三维瞬态热传导微{P)——整体外载荷向量分方程是：{尺)——整体