国产超超临界汽轮机红套环强度分析

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1、圃固四嗟国哩仿真，建罐ICADICAMICAEICAPP国产超超临界汽轮机红套环强度分析栗磊哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨150046摘要：综合多年研发汽轮机的经验和当今世界超超临界汽轮机组的结构特点，设计出具有红套环式圆筒型结构的高压内缸。该种结构形式具有高效、可靠、较低转子应力等优点。运行中可以避免缸体扭曲，从而保持平稳和灵活运行。关键词：红套环；高压内缸：汽轮机组中图分类号：TK263文献标志码：A文章编号：1002—2333(2014)07—0198—02StrengthAnalysisofShrinkRingsinNativ

2、eUltraSupercriticalTurbineIIIei(Hm’binFulf1imCompan),limih(I．1la,hiII15()046．Chilit))Abstract：Based011Iheexpel‘ienc~(11sIeall1till‘l>inerrldr【‘IIaldtilechatdI‘lPI’istic‘S(1t’t‘Ill’1’n【SLIII(rt·rilit’iIlIIIIiIi『lIhtw⋯hi．t‘liIldtl‘lypeHPcasingwithshl’inkriiigsis‘signed．This

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4、1I1of’t‘asing、Pa【l、ttllilgl_lIfl1ight‘rfti1‘i1=II1；_tll(Jiablib．1owstz‘PsHlIflOlol．．rhecasings⋯1‘川Ilsleadih；-II1(tiheIihIIislo!’Iiml．Keywords：⋯(·a1]tr~，．ttlrIlllipuIIi【：sin‘inkriIIgs0引言有过盈接触，但只需考核其强度币¨蠕变，[,~III：Lx,lrI：公』1采用大容量、高参数是提升汽轮机效率的丰要途，我们选用计算较快的单C3D20．将该I叫格模型1寸人

5、蒸汽参数的提升，蒸汽密度的增加，会给高内缸的AI)aqus，做前处理T作、蠕变分析属于静念种弹力、：．强度和稳定性带来许多难题。当前，超超临界汽轮机多采因此我们采用非线性方法对其进仃求解分析用红套环式圆筒型结构的内缸，该种结构形有薄、小法等特点，容易保证锻件质量。采用进气的‘式，运i中可以避免发生缸体扭曲，从而保hi离效、稳卡¨灵活的运行l进气参数及面临难题我公·没汁的超超临界汽轮机进气参数为28．84MPa，600％、徉这样的高J=li下，酋咒需要考虑的是高乐1．1’j缸体的强度问题．次是气密性要求．以及高濉下红套环的蠕变失效问题。对高

6、温部件，尽管其受力低于材料的弹FI-：极限，f}I随着机组运i~,tl'HJ的不断积累，仍然会发生⋯J性变形导致失效或『}1j脆性断裂而导致夫效的观象I。红套环及抽气门位置设计如图l所示IIRings图2高压内缸网格模型3有限元分析3．温度场结果程序中给定内缸及红套环的材料属，包括川J图1整体结构设计臼定义的红套环蠕变法则。根据强度l况的热，J参教．2计算模型的有限元分析算各个表面的换热系数，作为汁算模的边条什，以没汁尺寸做}}I高1人J缸模并根据汁要求对过求解分析，得到整个模型的温度场如冈3爪体做必的简化处理，采J1】ANSA划分满足汁

7、算婴求的．2结构场结果网格模，，内缸缸怵为lJql_fli体闷格，计算尢采Hj埘于该结构红套环的过盈是父键『fl】题之一过C3D8I．这利，单适合于接触分析．为我f『J需弩核中量太大，则环体受力过人，对环体灶度要求较商，会给分面密性的l而如罔l所爪的6个I：套环虽然与f小配带来困难；过盈量太小，则不能保气密求此198机械工程师2014年第7期制造业信总化卵篇；硼仿囊，建瞑ICADICAMICAEICAPP的6．时，接触应力如冈6。如图6所示向色椭圆内灰色区域接触压力为0，即存在一小块漏气区域，这对汽轮机工作效率有一定影响。我们必须综合考虑

8、气密性、红套环强度以及蠕变失效，因此需要进行多次试算和优化。保持红套环直径6的过盈量，增加红套环外径后，接劁『』1力如图7。埘j：过微量的设计，我们按照红套环直径的给定初始过讹，AI}aqus中建接触关系，施加强度l况下压力栽衙等，求解分析俳剁力场结果如4所爪。纛一艨一，、蠹此时，红套环强度能满足安全运行。3．4蠕变考核分析中使用的材料蠕变方程的系数都是在单轴应力状态下试验所得，即蠕变应变是在单向拉力作用下所产生的，没有把多轴应力的影响考虑进去，这跟实际的受力状况是存在差异的。所以，需要将有限元的分析结果做一Il1I冬14【1f她，进气『

9、lI处的2个红套环受力较高。尝试定的修正，从而反映出多轴应力的影响。减小进]2个红套环，即如图1中l#和2#红套环的高温下的部件。失效理论大部分都是受约束孔洞长过艘为其血的6，分析得到应力场分