汽轮机末级叶片振动特性分析

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1、第53卷第4期汽轮机技术V01．53No．42011年8月TURBINETECHNOLOGYAug．2011汽轮机末级叶片振动特性分析郑磊，马义良(哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨150046)摘要：末级叶片多工作在湿蒸汽区，工况十分恶劣，如果叶片在工作转速下发生共振，会产生很大的危害，甚至出现叶片断裂，导致机组故障停机等问题。因此，设计频率避开工作转速共振区域成为末级叶片开发中的重中之重。通过有限元计算叶片振动特性与试验结果之间对比，得出理论计算数据与试验结果之间的联系，进而正确指导设计，缩短末级叶片的开发周期。关键词：汽轮机；末级叶片；振动特性分类号：T

2、K262文献标识码：A文章编号：1001-5884(2011)04-0261-03TheVibrationAnalysisofSteamTurbineLastStageBladeZHENGLei，MAYi．1iang(HarbinTurbineCompanyLimited，Harbin150046，China)Abstract：Laststagebladeisworkinginwetsteamarea，itsworkingconditionisverybad．Ifthebladeisresonancewithitsworkingfrequency，thebla

3、dewilbeindanger，itprobablydirecttobladefailure，andturbinemaybeshutdown．Sointhedevelopmentoflaststageblade，makingsurethefrequencyoflaststagebladehasnoresonancewithitsworkingfrequencyisthemostimportantthing．Comparingcalculateddataandtheresultfromexperimentationtofindtherelationshipbet

4、weenthem，itwillmakethedevelopmentoflaststageblade’Speriodshorter．Keywords：turbine；laststageblade；vibration振，会产生很大的危害，甚至出现叶片断裂，导致机组故障停0前言机等问题。因此末级长叶片设计频率避开工作转速共振区域成为末级长叶片开发中的重中之重。由于能源日益紧张及温室气体排放等环境问题日益严目前末级叶片一般采用自带围带加凸台拉筋的结构，其重，对高效率、低成本汽轮机组的需求越来越大。汽轮机低根部使用枞树型叶根与叶轮相连接，运行时振动现象十分复压末级叶片不

5、仅决定着整个机组的功率，还是对汽轮机的效杂，而做一次叶片振动调频试验需要耗费很多人力物力，怎率影响很大的重要部件。随着机组参数的提升，功率的增样通过理论计算来正确指导设计：减少试验次数，缩短叶片加，需要更长更大的末级长叶片，末级长叶片的开发周期也开发周期是必须要解决的问题。本文根据多年的振动试验必须越来越短。末级长叶片工作在湿蒸汽区，并且汽轮机常结果与理论计算数据对比，得出理论计算数值与试验数值之常在非设计工况下运行，因此末级动叶承受强烈的、不稳定间的联系，从而大大缩短末级叶片开发周期。的气动力等诸多不利因素。如果叶片在工作转速下发生共1物理模型本次计算所使用

6、的叶片按工作部分长度分别为1029mm，1220mm，I375mm3种，如图1所示。其中l029mm叶片为火电机组超临界湿冷300MW和600MW机组末级所用动叶片，1220mm叶片为火电超超临界湿冷600MW和超超临界1000MW机组末级所用动叶片，1375mm叶片为三代半转速核电汽轮机AP1000机组末级所用动叶片。3种叶片全部采用17—4PH钢材料，在结构上也十分相似，均采用斜枞树型叶根与轮缘相连接；3种叶片均采用凸台拉筋结构，拉筋子午截面与子午流线方向一致，或采用型线式拉筋，降低了图13种叶片工作部分示意图拉筋处的流动损失，与松拉筋结构叶片相比，还避免

7、了松拉(从左到右为1029mm、1220mm、1375mm叶片)筋易开裂以及拉筋孔处潜在安全隐患等缺点。收稿13期：2011-03-01作者简介：郑磊(1983-)，男，助理工程师，现从事汽轮机设计研究工作。第4期郑磊等：汽轮机末级叶片振动特性分析263由于此3种叶片结构比较复杂，设计过程中考虑到扭转3数据分析恢复，围带和拉筋均采用间隙设计。增加了围带和拉筋两处约束，增加了叶片的刚度⋯；同时拉筋和围带的碰撞、干摩将试验数据与计算结果进行对比，分别得到3种叶片在擦，叶片自身线性阻尼、结构内阻尼、内摩擦等诸多因素，工作转速附近1阶、2阶频率的试验值与计算值比值，如

8、图4这使得末级长叶片的频率计算增加了很