汽轮机叶片激振力模型和计算方法.pdf.pdf

维普资讯
十
卷第期汽轮机技术..
.
年月
汽轮机叶片激振力模型和计算方法
朱宝田,、
西安热研究所
【摘要详细研究了在稳定运行工况时影响汽轮机叶片澈振力的主要囡素。在建立抽排汽
口, 有偏差的静叶洗道,静叶尾连、冲角等各主要影响因素模型的基础上建立了通过博立叶
喈波分析定量确定各阶谐渡激撮力的一整套力学模型和数值计算方法。计算结果从一般规律
培出了各阶谐波激振力量值与其主要影响因素之间的关系, 在确定叶片擞振力和动应力计
关键调汽轮机√叶片激振力模型、针算。唾垫先汽莲苣早
~ —/.一,~ “、
符号说明
傅立叶谐波系数, 面积傅立叶谐波系数出、
傅立叶谐波系数, 激振力幅谐波阶次
Ⅳ组内叶片数单位叶高汽流力
臼单位叶高流量半径
叶片数汽流速度
部分进汽度比焓
冲角绝热指数
喉宽压力
流量流线长
节距, 时间圆周速度
相对汽流速度抽汽腔室面积
抽汽狭缝面积速比
⋯每秒转速汽流有
日圆周角相位角, 静叶、动叶速度系数
￡压比反动度,旋转角速度
抽汽管径:. 静叶出汽边当量厚度
动静轴向距葑
一¨ 上下标
,, 径向、周向、轴向坐标抽汽
Ⅳ静叶动叶
收稿日期· .
维普资讯
第妇朱宝田:汽轮机叶片激振力模型和计算方法§龉
临界振动
日几何叶片号, 静叶流道号
流管号叶高节点号

气流. 等熵级前
级间,静叶级后, 动叶
滞止, 待修正~ 不稳定
一相对
前言
即使汽轮机处于稳定运行工况, 对叶片的周期性激振力也是不可避免的, 从而在叶片中
产生振动应力。因此提出了这样的问题, 即怎样能够从力学上和数学上给出激振力可靠的模
型, 并研究澈振力主要受到哪些因素的影响, 进而计算和确定对叶片周期性激振力的量值
这个问题的解决, 将从更深的层次上认识汽轮机叶片激振力的特性, 并为进一步计算叶片的
动应力提供必须的理论和基本数据。
影响非稳定汽流力一一激振力的因素
叶片沿圆周方向旋转运动, 汽流参数沿周向的任何变化或波动, 对叶片都是一种非稳定
的汽流力, 它由诸多因素引起。
. 结构因素
. 静叶叶栅由于叶型损失, 二次流损失及出汽边厚度损失,在每个静叶出汽边存在尾
迹流,在此区域内气流的速度等诺参数发生变化,
· 静叶前或动叶后的进汽管、抽汽管、排汽管等引起级前或级后气流参数沿周向的分
布,遣种分布随进汽或抽汽参数、流量、抽汽缝隙及腔室面积等因素而变动
· 汽流通道中的椰强筋、板引起流动损失,使汽流参数沿周向发生变化。
. 部分进汽,
. 动叶与静叶问的轴向距离影响非稳定汽流力的大小和分布,
. 除湿装置等。
. 制造安装误差因素
· 静叶叶栅各流遭节距, 喉宽、出汽角等几何参数的实际值不可避免地偏离设计值
工程中只能把它们控制在安装茸术条件的要求之内,使各静叶流道出口处汽流参数随几
何参数的变化而变化, 从而形成了汽流沿周向的变化和分布
· 隔板中分面的存在和该处的制造安装德差引起的漏汽秘汽流参数的变化
. 动叶与静叶间轴向距离沿圆周的不一致性,
. 叶顶汽封的非正圆性。
. 其它影响因素
· ,使汽流参
数抬周向的变化程度和激振力增加
维普资讯
汽轮机技术第卷
. 静叶出轴向马赫数小于时, 冲波可逆流而上, 周期性地作用在静叶上, 使静叶
袁面附面层损失增加,加重了静叶出口气流参数的不均匀性
. 静叶叶栅振动及动叶叶栅振动引起流场不均匀性。
非稳定汽流力的谐波性质一一激振力的傅立叶谐波分析
在稳定运行工况, 由上述种种因素引起汽流参数沿圆威的分布是确定的图。由于
叶片沿圆周的旋转, 由上述周期性的汽流参数变化引起对叶片的非稳定汽流力呈现与叶片转
速吼成整数倍及与静叶数成整数倍的周期—
变化规律。虽然这种变化规律不是纯谐波, —二二上』
但其与转速成整数倍及与静叶数成整数倍的
各个阶的谐波分量可采用傅立叶谐波分析方
法对沿圆周分布的非稳定汽流力进行谐波分二■
析获得。
盥汽流参数沿圆周分布示意图
叶片单位叶高非稳定汽流力矢量

用傅立叶谐波分析方法对其个分量分别进行谐波分析, 以为例, 有
置争喜口臼
其中, ,,,⋯
: , : , ⋯
选定某叶片通常为叶片组第片为基准叶片, 并以此叶片根截面节点为基准点, 应考虑
以下情况形成的相位角:
. 静叶出汽边沿径向分布
/
. 力