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汽輪機零件的強度校核與振動

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汽輪機零件的強度校核與振動

發布日期:2021-12-30 作者:L 點擊:

一、汽輪機強度校核的任務

汽輪機的設計過程可分為三個階段:

1、熱力計算:在選定功率初終參數、轉速條件下,進行通流部分的設計,以求得較高的汽輪機效率,同時根據經驗及近似公式初步確定出主要零件的形狀和尺寸;

2、強度計算:在保證汽輪機各零件絕 對安 全和金屬消耗量蕞少的條件下,校核各零件的受力,合理修改并確定零件的形狀、尺寸、材料。

3、工藝設計—使設計出的零件滿足制造過程的工藝需要。

強度計算是在基本尺寸初步選定的條件下進行校核。通過強度計算可以確定汽機安 全運行的工況范圍和應該控制的級限值。另外可作為設備檢修,改進設計和改變運行方式的依據,作為事故分析的依據。

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二、強度校核的基本內容

靜強度校核,動強度校核

汽輪機:

轉子零件:葉片、葉輪、主軸、聯軸器等

靜強度、動強度校核(零件自振頻率、激振力頻率)

靜子零件:汽缸、汽缸法蘭、法蘭螺栓、隔板等

靜強度校核(零件靜應力和撓度計算)

靜應力:穩定工況下不隨時間變化的應力。

動應力:周期性激振力引起的振動應力,大小方向隨時間而變。

三、強度計算的五個方面

1、應力條件:汽機零件能夠長期正常工作應滿足

σ<[σ] 許用應力

2、振動條件

汽輪機零件有彈性,運行時受到外界周期性擾動的作用時,將引起強迫振動產生動應力,當強迫振動的頻率與自振頻率合拍,引起共振。

(1) 進行振動條件下的應力計算

(2) 進行振動頻率計算

3、熱膨脹,熱變形

汽輪機從冷態到熱態,直至額定負荷,各個零件溫度發生很大的變化。

零部件內部溫度場不均勻-膨脹量不一樣-熱變形-熱應力

若相配合的零部件之間溫度場不均勻-膨脹受阻-熱變形-熱應力

4、高溫蠕變

高溫下材料受力要發生蠕變,在設計階段,從材料選用、結構形狀等方面加以考慮,運行時加以必要的監督。

5、熱疲勞

由于汽機啟停及負荷變動,將引起金屬溫度不斷發生上下變動,熱應力循環變化引起熱疲勞,它將決定高溫材料的使用壽命。

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