大容量汽轮机不同阀序工况下调节级叶片动应力数值分析

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1、第58卷第1期汽轮机技术Vo1．58No．12016年2月TURBINETECHNOLOGYFeb．2016大容量汽轮机不同阀序工况下调节级叶片的动应力数值分析谷伟伟，常东锋，江浩，徐自力．(1西安热工研究院有限公司，西安710032；2西安交通大学，西安710049)摘要：以某600MW汽轮机调节级叶片为研究对象，分析了复合阀和顺序阀两种配汽方式3种工况下调节级叶片的气动载荷。考虑部分进汽引起的阶跃激励和Kick效应的影响，采用三维有限元法数值分析了3种工况下调节级叶片的瞬态动力响应和动应力，进而对阀序改造后调节级叶片的安全可靠性进行了分析。关键词：调节级；复合阀；顺序阀；动应力分

2、类号：TK263文献标识码：A文章编号：1001—5884(2016)01-0020-03NumericalAnalysisoftheGoverningStageDynamicStressofaLargeCapacityTurbineunderDifferentValveOperatingConditionsGUWei-wei，CHANGDong-feng，JIANGHao，XUZi—li(1Xi’anThermalPowerResearchInstituteCompanyLimited，Xi’an710032，China；2Xi’anJiaotongUniverstiy，Xi’an

3、710049。China)Abstract：Takingthegoverningstageofa600MWsteamturbineastheresearchobject，theaerodynamicloadsunderthethreeconditionsofthecompositevalvemodeandsequencevalvemodeareanalyzed．ConsideringtheeffectofthestepexcitationandKickeffect，thenumericalanalysisofthetransientdynamicresponseanddynamics

4、tressofthegoverningstageunderthethreeconditionsareaccomplishedbythefiniteelementmethod，andthenthesafetyandreliabilityofthegoverningstageareanalyzed．Keywords：governingstage；compositevalvemode；sequencevalvemode；dynamicstress阀开启)2种配汽方式3种工况下调节级叶片的瞬态动力响0前言应和动应力，评估阀序改造后调节级叶片的安全可靠性。本文研究方法和结论将为大容量机组调门优

5、化提供理论依据大容量汽轮机目前常采用两种配汽方式：单阀配汽和顺和基础。序阀配汽。理论和实践表明，大部分负荷工况下，顺序阀配汽相比单阀配汽，节流损失小，经济性好，所以机组投产试运1机组调门阀序优化改造行结束后均要求采用顺序阀配汽方式运行。部分国产600MW汽轮机采用一种复合阀配汽方式，该配汽方式理论以某600MW大容量汽轮机为研究对象，其原设计为复上兼顾了单阀配汽的安全性和顺序阀配汽的经济性，但在机合阀调节，阀门控制函数见图1(a)。为了提高机组的经济组调峰运行时，与顺序阀配汽方式相比，节流损失仍较大，经性，减少阀门截流损失，进行了阀序优化改造，增设一套顺序济性相对较差。由于国内现役机

6、组绝大部分都承担调峰任阀配汽方式，其阀门控制函数见图1(b)。根据负荷工况的务，所以，有必要对复合阀配汽方式的机组进行阀序优化改需要，运行人员可以在任何负荷下对两种配汽方式进行无扰造，提高机组运行的经济性。切换。对复合阀配汽的机组进行阀序优化改造后，会导致机组调节级部分进汽的程度加剧，调节级叶片的所承受的汽2叶片一轮盘的CAD模型和有限元模型流力发生变化，进而导致其动应力和高周疲劳寿命随之改变。本文以某大容量600MW汽轮机为研究对象，考虑部分该机组调节级叶片采用双T型叶根，整级叶片共44只，进汽引起的阶跃激励和Kick效应的影响，采用有限元方4只叶片采用铆接围带连接成组，整级共11

7、组叶片组。采用法分别计算复合阀运行工况(I、Ⅱ、Ⅲ阀开启)，复合阀危险8节点六面体单元和少量6节点三棱柱单元对叶片、轮盘进校核工况(I、Ⅱ阀开启)，以及顺序阀危险校核工况(I、Ⅳ行了结构化网格划分。整圈叶片轮盘单元数为335万，节点收稿日期：2015-07-20基金项目：西安热工研究院科技项目(ZC一15一TYK02)。作者简介：谷伟伟(1982-)，男，汉族，甘肃天水人，西安交通大学博士，工程师，主要从事汽轮机叶片结构强度校核及故障原因分析研究。