不同阀序工况超超临界汽轮机调节级汽流弯应力数值分析

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1、第56卷第6期汽轮机技术V()1．56No．62014年l2月TURBINETECHNOL0GYDec．2014不同阀序工况超超临界汽轮机调节级汽流弯应力数值分析谷伟伟，余小兵，张永海，李园(西安热工研究院有限公司，西安710032)摘要：应用ANSYS—CFX商业软件对某超超临界汽轮机带进汽室调节级流场进行三维定常数值模拟，采用插值方法将流场计算得到的动叶壁面静压分布转化为叶片有限元模型表面各个节点的汽流力，计算对比了调节级不同阀序工况下的叶片汽流弯应力。计算结果表明：l阀全开工况、2阀对开工况、2阀顺开工况和3阀全开工况的最大汽流弯应力分别约为4阀全开工况的

2、1O倍、3倍、3倍和2倍。关键词：汽轮机；调节级；叶片；汽流弯应力分类号：TK262文献标识码：A文章编号：1001—5884(2014)06-0406~03NumericalSimulationofSteamBendingStressonControlStageBladeofanUltraSupercritica1SteamTurbineunderDifferentValveOpenConditionsGUWei—wei，YUXiao-bing，ZHANGYong—hai，LIYuan(Xi’anThermalPowerResearchInstituteCom

3、panyLimited，Xi’an710032，China)Abstract：Numericalsimulationofthree—dimensionsteadyflowofacontrolstagebladewithadmissionchamberofanultrasupercriticalsteamturbineisaccomplishedwiththesoftwareANSYS—CFX．Interpolationmethodsareemployedtotransformthebladestaticpressuredistributiontothenodes

4、teamforceappliedinthebladefiniteelementmodel，andthesteambendingstressesunderthedifferentvalvesopenconditionsarecalculated．Thecalculatedresultsshowthat，themaximumsteambendingstressesundersuchconditionsas1valvefullyopen，opposite2valvesopen，sequential2valvesopenand3valvesfullyopenare10t

5、imes，3times，3timesand2timesbiggerthanthatunderthe4valvesopencondition，respectively．Keywords：turbine；controlstage；blade；steambendingstress对开工况、2阀顺开工况、3阀全开工况和4阀全开工况的流0前言场进行全三维定常数值模拟，通过分析叶片壁面静压分布获得不同阀序工况下叶片所受汽流力。由于流场计算网格叶超超临界汽轮机调节级进汽参数高，且部分进汽导致流片壁面节点分布与叶片有限元模型表面节点分布不完全匹场周向流动不均匀，增大了调节级叶片

6、的汽流弯应力。数值配，所以编写插值程序将流场叶片壁面静压分布转化为叶片模拟不同阀序工况下调节级内部三维定常流动，分析叶片所有限元模型表面各个节点汽流力分布，进而计算不同阀序工受汽流力，进而计算不同阀序工况下调节级叶片的汽流弯应况下叶片的汽流弯应力。与常规计算方法-，相比，本文计力，对提高调节级的安全可靠性具有重要意义。算叶片汽流弯应力时尽可能减少对叶片结构和叶片所受汽NarminB．H【j等对调节级部分进汽进行了理论和试验流力的简化处理，所以计算精度有了大幅提高。研究，发现叶片在部分进汽状态下所受的非定常力是全周进汽状态下的2．5倍。訾宏达等对调节级的三维非定常

7、流1不同阀序工况叶片汽流力分析场进行了数值研究，发现当叶片转动经过堵塞区中段直到离开堵塞区时，其后面叶片压力梯度明显由周向转为轴向，叶由于汽轮机调节级进汽室和喷嘴堵塞段沿圆周方向布片的出力明显减小。屈焕成等对某300MW汽轮机调节置不均匀，本文将采用结构化网格和非结构化网格构建某超的三维流场进行了分析，给出了轴向汽流力和切向汽流力随超临界汽轮机带进汽室调节级的全周三维模型，分析不同阀时间的变化规律。刘子亘对某调节级叶栅进行了全周数序工况下调节级叶片所受汽流力。值模拟，分析了调节级局部进汽对下游动叶气动负荷的影调节级流场计算区域包括4段喷嘴组和4个喷嘴堵塞响段，整

8、圈叶片及出口延伸段，4个