核电汽轮机低压外缸数值分析与多目标优化设计

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1、第44卷第4期热力透平VoL44No．42015年12月THERMALTURBlNEDec．2015文章编号：1672—5549(2015)04—0253—05核电汔轮相低压夕缸数值分析和多目标优化设计胡怡丰，甄亮。，杨建道，叶兴柱，贺小忠(1．上海电气电站设备有限公司汽轮机厂，上海200240；2．上海交通大学船舶海洋与建筑学院，上海200240)摘要：对核电汽轮机低压外缸的结构进行设计分析研究，基于有限元对外缸结构的应力、变形和屈曲等进行数值分析，应用商业优化分析软件iSight提供的多目标优化技术，结合设计标准，简化了汽轮机低压外缸原设计中的冗余部件，大大降低了自重，

2、节约了制造材料和成本。本研究提出的更为优化的结构设计方案，为核电汽轮机低压外缸的设计制造提供了有益的参考，也将产生可观的经济效益。关键词：汽轮机低压外缸；数值分析；多目标优化设计中图分类号：TK262文献标识码：Adoi：10．13w7~．cnki．31—1922／tE2015．04．005NumericalAnalysisandMulti—ObjectiveOptimizationDesignOfLPOuterCasingofNuclearTurbinesHUng，ZHENLiang。，YANGJian-dao，YEXing—zhu，HEXiao—zhong(1．Shan

3、ghaiElectricPowerGenerationEquipmentCo．，Ltd．，TurbinePIant，Shanghai200240，China；2．SchoolofNavalArchitecture，OceanandCivilEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China)Abstract：ItwasinvestigatedontheLPoutercasingsofnuclearsteamturbineswithrespecttothestress，deformationandbuckli

4、ngbehaviorsusingthenumericalfiniteelementanalysis．Then。thecommercialoptimizationanalysissoftwareiSightwasusedtoconductthemulti-objectiveoptimizationdesignofoutercasing，incombinationwiththedesignstandards，asaresult，thestructuralefficiencyandperformanceoftheLPoutercasingswereachieved．Therefo

5、re，theself-weightandrelatedcostsweregreatlyreduced．TheaimofthisstudyistoproposeamoreoptimizedstructuraldesignfortheLPoutercasingsofnuclearsteamturbines，anditwouldbeexpectedtoobtainconsiderableeconomicbenefits．Keywords：LPoutercasingofsteamturbine；numericalanalysis；multi-objectiveoptimizatio

6、ndesign随着核电技术快速发展，其配套的汽轮机低要是由该缸体抗弯刚度差引起的。通过在外缸内压外缸却依然沿用了早期的设计标准进行设计加侧进行槽钢加固及在原有支撑件之间增设支撑杆工。由于核电领域的设备对安全性和耐久性有着消除了振动。李焕辉和曾庆泉[2在对运行操作和更高的要求，设计上主要通过增加结构安全系数疏水系统进行全面分析的基础上，找出了导致中压来实现，因此目前对核电汽轮机低压外缸的设计缸温差大的原因，为此，对高中压调门门杆、高压缸都偏于保守。而汽轮机低压外缸全部采用Q235轴封第四腔室存在泄漏蒸汽问题和汽缸高压本体低碳钢制造加工，冗余的结构不仅导致汽轮机低疏水问题进行了

7、改造，取得了明显效果。李杰和王压外缸自重偏大，而且增加了制造运输成本。爱成[3]对汽轮机通流部分及滑销系统进行改造，消针对汽轮机的优化设计，大多数研究集中在除了机组改造前存在的缺陷，显著提高了改造后机为提高汽轮机功效而作的结构优化。郭平英等[1]组的节能效果。阳虹等[4]采用三维数值方法分析通过对不同工况下缸体振动测试及结构动力特性了顺流优化设计原形高压进汽腔室气动性能和流分析，认为低压外缸振动为板壳结构弯曲振动，主场特性，提出了顺流结构优化的设计方案。收稿日期：2015-07-15修订日期：2015-10—10基