国产超超临界汽轮机红套环强度分析

圃固四嗟国哩仿真，建罐ICADICAMICAEICAPP国产超超临界汽轮机红套环强度分析栗磊哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨150046摘要综合多年研发汽轮机的经验和当今世界超超临界汽轮机组的结构特点，设计出具有红套环式圆筒型结构的高压内缸。该种结构形式具有高效、可靠、较低转子应力等优点。运行中可以避免缸体扭曲，从而保持平稳和灵活运行。关键词红套环；高压内缸汽轮机组中图分类号TK263文献标志码A文章编号10022333201407019802STRENGTHANALYSISOFSHRINKRINGSINNATIVEULTRASUPERCRITICALTURBINEIIIEIHMBINFULF1IMCOMPAN,LIMIHI1LA,HIII15046CHILITABSTRACTBASED011IHEEXPELIENC11SIEALL1TILLLINERRLDR【IIALLDTILECHATDILPIISTICS1TTILL1N【SLIIIRTRILITIILIIIIIIILIHTWHITLIILDTLLYPEHPCASINGWITHSHLINKRIIIGSISSIGNEDTHISKI|1I1OFTASING、PA【L、TTLLLILGL_LIFL1IGHTRFTI1I1II1；_TLLJIABLIB1OWSTZPSHLIFLOLOLRHECASINGS1川ILSLEADIH；II1TIHEIIHIIISLOIIMLKEYWORDSA1，TRTTLRILLLIPUIII【SININKRIIIGS0引言采用大容量、高参数是提升汽轮机效率的丰要途，蒸汽参数的提升，蒸汽密度的增加，会给高内缸的强度和稳定性带来许多难题。当前，超超临界汽轮机多采用红套环式圆筒型结构的内缸，该种结构形有薄、小法等特点，容易保证锻件质量。采用进气的式，运I中可以避免发生缸体扭曲，从而保HI离效、稳卡灵活的运行L进气参数及面临难题我公没汁的超超临界汽轮机进气参数为2884MPA，600、徉这样的高JLI下，酋咒需要考虑的是高乐11J缸体的强度问题次是气密性要求以及高濉下红套环的蠕变失效问题。对高温部件，尽管其受力低于材料的弹FI极限，FI随着机组运I,TLHJ的不断积累，仍然会发生J性变形导致失效或1J脆性断裂而导致夫效的观象I。红套环及抽气门位置设计如图L所示RINGS图1整体结构设计2计算模型的有限元分析以没汁尺寸做I高1人J缸模并根据汁要求对体做必的简化处理，采J1】ANSA划分满足汁算婴求的网格模，内缸缸怵为LJQL_FLI体闷格，计算尢采HJC3D8I这利，单适合于接触分析为我FJ需弩核中分面密性的L而如罔L所爪的6个I套环虽然与F小198机械工程师2014年第7期有过盈接触，但只需考核其强度币蠕变，,IIILX,LRI公1我们选用计算较快的单C3D20将该I叫格模型1寸人AIAQUS，做前处理T作、蠕变分析属于静念种弹力、因此我们采用非线性方法对其进仃求解分析II图2高压内缸网格模型3有限元分析3温度场结果程序中给定内缸及红套环的材料属，包括川J臼定义的红套环蠕变法则。根据强度L况的热，J参教算各个表面的换热系数，作为汁算模的边条什，过求解分析，得到整个模型的温度场如冈3爪2结构场结果埘于该结构红套环的过盈是父键FL】题之一过量太大，则环体受力过人，对环体灶度要求较商，会给配带来困难；过盈量太小，则不能保气密求此埘J过微量的设计，我们按照红套环直径的给定初始过讹，AIAQUS中建接触关系，施加强度L况下压力栽衙等，求解分析俳剁力场结果如4所爪。IL1I冬14【1F她，进气LI处的2个红套环受力较高。尝试减小进2个红套环，即如图1中L和2红套环的过艘为其血的6，分析得到应力场分云图如图5。5可见，进气处红套环受力明显减小，但气密性结果够理想保持乡L套环直径6的过盈量，对红套环寸进优化，增JJIL这2个红套环的外径，继续以后的分析J气密性分析结果减小进气R1L和22个红套环的过盈量为其直径仿囊，建瞑ICADICAMICAEICAPP制造业信总化卵篇；硼的6时，接触应力如冈6。如图6所示向色椭圆内灰色区域接触压力为0，即存在一小块漏气区域，这对汽轮机工作效率有一定影响。我们必须综合考虑气密性、红套环强度以及蠕变失效，因此需要进行多次试算和优化。保持红套环直径6的过盈量，增加红套环外径后，接劁1力如图7。一纛艨一，、蠹此时，红套环强度能满足安全运行。34蠕变考核分析中使用的材料蠕变方程的系数都是在单轴应力状态下试验所得，即蠕变应变是在单向拉力作用下所产生的，没有把多轴应力的影响考虑进去，这跟实际的受力状况是存在差异的。所以，需要将有限元的分析结果做一定的修正，从而反映出多轴应力的影响。高温下的部件。失效理论大部分都是受约束孔洞长大，因此我们用多轴蠕变COCKSASHBY修正模型。COCKSASHBY系数与工作应力及材料特性问的关系为式中为等效力；。为水压应力；N为力指数。根据蠕变应力及材料蠕变方程系数，计算出各个需要考核位置的COCKSASHBY系数，计算FJ此处的多轴蠕变应变，然后对其进行考核。经过计算，保持红套环直径的过盈量，增加红套环外径后，蠕变应变能够满足要求。4结语通过以的求解分析，我们得到了比较理想的结果，并总结归纳了一整套设计分析方法及考核准则。在没训L不仅需要继续对缸体和红套环尺寸做结构优化，更需要对比电厂现场反馈数据并吸取内和世界先进汽轮机的生产经验，完善这种结构汽轮机的设计，开发M更加高效、