整圈自锁长叶片共振频率计算与动频试验
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摘要
超临界空冷汽轮机不仅热循环效率高,而且还可以节省大量的水资源,减少废水排放。超临界空冷汽轮机的研发,对实现燃煤发电行业的节能减排工作具有积极的促进作用。518mm叶片系上海汽轮机有限公司为超临界空冷600MW汽轮机低压次末级设计开发的新型动叶片,该型号叶片在动态下借助叶片的扭转恢复力,形成整圈自锁阻尼连接结构。由于是新型号叶片的开发设计,所以叶片振动特性的优良与否关系着机组的运行安全性。针对超临界空冷汽轮机低压次末级全新的518mm整圈自锁长叶片的开发设计工作,为了在机组运行时使整圈叶片振动频率能避开共振频率范围,本文首先采用非线性有限元软件的循环对称的算法,分别建立了叶轮、叶根、叶身、围带头部、围带体等5个子模型,并将5个子模型装配成叶轮-叶片模型;然后应用Hex六面体单元网格划分,对不同围带结构型式、不同围带厚度、不同转动速度下的518mm整圈自锁长叶片进行了模态分析计算,得到了叶片在不同转速下的共振频率,做出了整圈叶片振动的坎贝尔图,得到了额定工作转速下围带厚度及围带形式对叶片-叶轮系统振动频率的影响规律。最后通过对518mm长叶片振动特性的计算和试验验证,最终得到了最佳的整圈自锁围带的结构型式和围带厚度,使新叶片的设计开发工作顺利完成。
     518mm整圈自锁长叶片成功开发设计,为超临界空冷汽轮机产品的研发做出了巨大贡献;而超临界空冷汽轮机产品推广,将大大促进煤炭资源丰富的山西、内蒙古等内陆缺水地区坑口电站的建设,为我们国家战略性的节能减排工作做出贡献。
The supercritical air cooled steam turbine has the hot cycle efficiency to be high, saves the water resources and reduces massive waste water emissions. The supercritical air cooled steam turbine's research and development have the important meaning for realization energy conservation of the power plant. The 518mm leaf blade is designed for the air cooled 600MW steam turbine low pressure inferior last stage. This model leaf blade restores under the tendency with the aid of leaf blade's reverse forms the entire week self-locking damping connection structure. This leaf blade is the brand-new development, so the blade vibration characteristic relations unit's safety in operation. For the entire circle blade vibration frequency be able to avoid the resonance frequency scope in operation, the paper has carried on the detailed computation to the 518mm leaf blade resonance frequency. First uses the nonlinear finite element software's cyclic symmetry algorithm, established the impeller, the root, the airfoil, to the shroud ring forehead, to shroud ring body separately . These 5 sub models are assembled impeller-blade system model. Then using the hexahedron element mesh a great deal of modal analysis of the 518mm leaf blade was carried on for the different configuration type of shroud ring, the different thickness and the different rotational speed. According to leaf blade's sympathetic vibration frequency under different rotational speed, the Interlocked blade vibration Campbell chart was made and the leaf blade-impeller system sympathetic vibration frequency influence rule of the shroud ring form ,the shroud ring thickness under the steady work rotational speed was obtained. Finally through to the 518mm blade sympathetic vibration frequency calculation and the dynamic frequency test confirmation, the best Interlocked blade shroud ring's structure and the best thickness of the shroud ring were obtained finally, caused the new leaf blade design development work completes successfully.
引文
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