1、汽輪機零件的強度校核第一節 汽輪機零件校核概述第二節 汽輪機葉片經強度計算第三節 汽輪機葉輪靜強度概念第四節 汽輪機轉子零件材料及靜強度條件第五節 汽輪機靜子零件的靜強度第六節 汽輪機葉片的動強度 第七節 葉輪振動第八節 汽輪發電機組的振動第九節 汽輪機主要零件的熱應力及汽輪機壽命汽輪機零件強度校核概述汽輪機的轉動部分稱為轉子，靜止的部分稱為靜子。靜子零件主要有汽缸，汽缸法蘭，法蘭螺栓和隔板。熱應力：由于零件各部分濕度不同而引起各部分的脹差的交變應力。 為限制熱應力的幅度需進行盤車，控制升降負荷速度，用法蘭裝置。穩定工況下不隨時間變化的應力稱為靜應力。周期性激振力引起的振動稱為動應力。零件振動

2、特性高溫蠕變概念氣度應力概念熱疲勞概念選擇合理的許用應力汽輪機葉片靜強度計算汽輪機葉片由葉頂，葉型和葉根組成，葉片是在高溫，高轉速和高速氣流繞流或濕蒸汽區的條件下工作的，作用在葉片上的力主要由兩類：與葉型自身質量，圍帶和拉筋質量有關的離心力，屬于離心應力，高速氣流通過葉型通道時產生的蒸汽作用力，以及圍帶彎曲變形勢對葉片的作用力，屬于彎曲應力。等截面葉片的離心力的計算，等截面葉片根部截面的離心應力最大，因為根部截面承受整個葉型部分的離心力，我們可以得到下列啟示：等截面葉片的離心力與其截面面積大小無關，即不能用增加截面面積的方法來降低離心力等截面葉片的材料和尺寸一定時，只有采用變截面葉片才能降低離

3、心力采用低密度，高強度的材料變截面葉片的離心應力計算 ，采用變截面為了降低葉型上的離心應力，設計成變截面葉片，減小了撞擊損失，扇形損失，增加溫度。氣流參數沿葉高變化各截面面積和幾何特性沿葉高變換各截面重心連線不是直線而是空間曲線1.無法直接判斷危險截面位置。 圍帶或拉筋對葉片的作用減小葉片頂部漏氣損失副作用，當葉片受汽流沖擊，圍帶彎曲變形。產生反彎距，減小氣流力作用的彎距離心力增加葉片剛度，改善振動特性，剛度增加，振動頻率增加等截面葉片，蒸汽的均部載荷在葉型根部截面的彎距為M0，則圍帶實際反彎距是 M0的三分之一。汽輪機葉輪靜強度概念轉子部分 ，高中壓轉子，低壓轉子轉子的分類，可分為：套裝轉子

4、，整緞轉子，焊接轉子，組合轉子（1. 2. 3 ）葉輪受力：離心力，葉片，圍帶，拉筋產生拉應力徑向溫度不均，產生熱應力套裝轉子壓縮應力葉輪前后靜壓差產生的力傳遞力引起的切向應力汽輪機葉片的動強度當葉片的自振頻率等于脈沖激振力頻率或為其整數倍時，葉片發生共振，振幅最大，并產生很大的交變動應力。葉片的激振力是由級中氣流流場不均所致的，造成流場不均的原因分兩類： 葉柵尾跡擾動，及汽流繞流葉柵時，附面層的存在，葉柵表面氣流速度為零，附面層以外氣流速度為主流速度，當氣流流出葉柵時在出口邊形成尾跡，所以在動靜葉柵間隙中汽流的速度和壓力沿圓周向分布是不均勻的， 結構擾動，如部分進汽，抽汽口，進排汽管以及葉柵

5、節距有偏差等原因引起汽流流場不均勻，都將對葉片產生周期性的激振力，因而使葉片發生振動。以頻率高低來分，激振力可分為高頻激振力和低頻激振力，低頻激振力產生的原因，對稱激振力和非對稱激振力，高頻激振力產生的原因。葉片與葉片組的振型，在激振力作用下，其振動類型可分為兩類，一是彎曲振動，包括切向和軸向彎曲振動，另一類是扭轉振動。葉片自振頻率只與葉片的結構尺寸和材料性能有關，而與激振力大小無關，即與振型曲線的撓度大小無關。考慮離心力影響后的葉片振動頻率，稱為葉片的動頻率，動頻率的計算公式： 其中：f是葉片靜頻率，n是轉子的轉速，fd是葉片的動頻系數，由此可見，葉片的動頻率大于靜頻率。22nBffbd葉片

6、頻率的測定分為動頻率和靜頻率測定兩類。葉片靜頻率的測定是指在汽輪機轉子靜止狀態下測定葉片的自振頻率值，常用自振法和共振法兩種測定方法。自振法只能測定A0型振動的頻率，常用來測量長葉片的頻率，對短葉片因頻率較高，振幅小且消失快難以用自振法測定。運行實踐證明，葉片最危險的共振有三種：切向A0型振動的動頻率與低頻激振力頻率k*n合拍時的共振，稱為第一種共振切向B0型振動的動頻率與高頻激振力Zn*n頻率相等時的共振，稱為第二種共振切向A0型振動的動頻率與Zn*n相等時的共振，稱為第三種共振對有些葉片允許某個主振型頻率與某類激振力頻率合拍而處于共振狀態下長期運行，不會導致葉片疲勞破壞，這個葉片對這主振型

7、，稱為不調頻葉片；對有些葉片要求某個主振型頻率避開某類激振力頻率才能安全運行，這個葉片對這一主振，稱為調頻葉片。對一具體葉片來說，它具有各種振型，對某一振型為不調頻葉片，對另一主振型可能就是調頻葉片。安全倍率的概念（P284)頻率分散度： 式中f指級中測得的葉片A0型振動的最大與最小靜頻率，頻率分散度大于8%，表示 葉片裝配質量不合格，應消除缺陷使其不小于8%，才算裝配合格，然后才能校核振動安全性。1.葉片的調頻，所謂調頻，就是改變葉片的自振頻率與激振力頻率，使兩者不想等，并避開一定的范圍，不能產生共振。，只有頻率分散度不合格的級，才能進行調頻。調頻的方法：2/ )(minmaxmaxminf

8、ffff重新安裝葉片，改善安裝質量增加葉片與圍帶或拉筋的連接牢固度加大拉筋直徑或改用空心拉筋增加拉筋數目改變成組葉片數目增設拉筋或圍帶葉頂鉆孔采用長弧圍帶葉輪振動葉輪與葉片組成的彈性系統，稱為輪系。不轉動葉輪的振型可歸納為：無節徑和節圓的振動有節徑的振動節徑兩側振動方向相反，相位差180度兩節徑中間處振幅最大葉輪圓周方向出現凹凸交接的扇形區圓周呈現水平方向波浪形，節徑數目越多，自振頻率越高有節圓的振動有節徑和節圓的振動 上述有節徑的振動統稱為扇型振動，而又節圓的振動稱為傘型振動，振動頻率最低的是無節徑和節圓的振動，其次是只有一條節徑的振動，汽輪機實踐表明扇型振動是最危險的振動。汽輪發電機組的振

9、動汽輪機轉子的臨界轉速的概念 汽輪機轉子的轉速升高到一定值時，轉子會發生強烈振動，軸承座的振幅明顯增加，轉速高于這值后，振幅又減小，轉速繼續升高至另一值時，振幅又增加，在工程中，把出現振幅峰值的轉速稱為轉子臨界轉速。以汽輪機的工作轉速高于還是低于第一臨界轉速分類，把轉子分為撓性轉子和剛性轉子兩大類，高于第一臨界轉速的轉子稱為撓性轉子，低于第一臨界轉速的轉子稱為剛性轉子。轉子的運動可看成是兩種運動合成：一是輪盤繞其幾何中心作等速轉動；另一是轉子幾何中心繞其軸承中心線坐等速圓周運動，兩者的角速度相等。轉子在轉動過程中，轉子質心始終位于幾何中心的外側，轉子彎曲變形方向始終不變，猶如把轉子彎曲成固定的

10、弓形繞軸承中心線作等速轉動，這種運動稱為渦動，轉子在不同位置時，應力方向不改變，無疲勞問題。臨界角速度：當軸以此角速度繞軸承中心線旋轉時，撓曲產生的彈性恢復力將與慣性力和力矩相平衡，此時的角速度稱為臨界角速度，對應的轉速稱為臨界轉速。轉子轉動過程中，隨著轉速的提高，轉子的振幅逐漸減小，即振幅等于偏心距，但方向相反，意味著偏心離心力方向繞幾何中心點轉過180度，與彈性恢復力方向一致，并把轉子質心拉向軸承連線的中點，于是質心點和軸承中心點重合，這種現象稱為自動定心。轉子的橫向轉速與該臨界轉速相等，說明： 轉子在臨界轉速條件下的運動與受力情況和轉子在橫向振動時不一致。 臨界轉速運動為轉子繞軸線渦動，在旋轉過程中應力的方向不改變，無疲勞問題，轉子在作橫向振動時，轉子上各點在振動一次的過程中，應力方向在改變，存在疲勞問題。 臨界轉速或轉子橫向振動都是共振現象，在本質上是一樣的，軸系的自振頻率等于激振力頻率或整數被，只是表現形式不同。汽輪發電機組的軸系扭振原因是軸承中心，轉子軸心，旋轉中心三者不再同一直線上。油膜振蕩：動膜作用能