【文章內(nèi)容簡介】 側(cè)的放熱系數(shù)為： 0100 2 6 ?????????????????????????????????????? rCrrrp壓力級(jí)葉輪兩側(cè)的放熱系數(shù) ? 當(dāng)雷諾數(shù) 時(shí) ? 當(dāng)雷諾數(shù) 時(shí) ?????????????????????????????????????????005 0 010rzrr ???????????????????????????????????????????????????????????00652010104102t a n3 5 1 11 6 0rzrr?????光軸的放熱系數(shù) 式中， ——光軸半徑， m 00 ??????????????????????????????? pCrr放熱系數(shù)變化規(guī)律 轉(zhuǎn)子溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng) ? 轉(zhuǎn)子的熱應(yīng)力的基本知識(shí) ? 溫度場(chǎng)模型 ? 放熱系數(shù)的計(jì)算 ? 汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子的溫度變化 ? 應(yīng)力場(chǎng)模型 ? 轉(zhuǎn)子的應(yīng)力場(chǎng) ? 應(yīng)力重點(diǎn)監(jiān)測(cè)部位 汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子的溫度變化 汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子的溫度變化 國產(chǎn) 100MW機(jī)組溫態(tài)啟動(dòng)終了的溫度場(chǎng) 轉(zhuǎn)子的內(nèi)外壁的 溫度～時(shí)間關(guān)系曲線 轉(zhuǎn)子溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng) ? 轉(zhuǎn)子的熱應(yīng)力的特點(diǎn) ? 溫度場(chǎng)模型 ? 放熱系數(shù)的計(jì)算 ? 汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子的溫度變化 ? 應(yīng)力場(chǎng)模型 ? 轉(zhuǎn)子的應(yīng)力場(chǎng) ? 應(yīng)力重點(diǎn)監(jiān)測(cè)部位 應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型 求解應(yīng)力場(chǎng)的關(guān)鍵 是解出在非穩(wěn)態(tài)溫度變化下，單元上各節(jié)點(diǎn)的位 移，從而求得單元內(nèi)的應(yīng)變及應(yīng)力，以熱彈性理論為基礎(chǔ)，單元各 節(jié)點(diǎn)的位移可用矩陣表示為： 單元內(nèi)的位移為： 將上式代入幾何方程： 單元內(nèi)的應(yīng)變?yōu)? ： ?? ?? ?? TmmjjiiTrmrjrie uuu ??????? ???? ?? ?? ? ? ?? emjie INIINNNwuf ?? ????? ?????? ? ? Trzzr zurzrurur ??? ????????????? ?????? ?? ? ???? ? ? ?? emjie BBBB ??? ??應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型（續(xù) 1） 有了應(yīng)變之后，利用物理方程求得應(yīng)力： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ????? ?? 00... ????????? ? ????? erzzr BDD轉(zhuǎn)子溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng) ? 轉(zhuǎn)子的熱應(yīng)力的基本知識(shí) ? 溫度場(chǎng)模型 ? 放熱系數(shù)的計(jì)算 ? 汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子的溫度變化 ? 應(yīng)力場(chǎng)模型 ? 轉(zhuǎn)子的應(yīng)力場(chǎng) ? 應(yīng)力重點(diǎn)監(jiān)測(cè)部位 轉(zhuǎn)子的應(yīng)力場(chǎng) 國產(chǎn) 100MW機(jī)組溫態(tài)啟動(dòng)終了的應(yīng)力場(chǎng) 轉(zhuǎn)子的重點(diǎn)部位的 應(yīng)力～時(shí)間關(guān)系曲線 熱應(yīng)力的簡化計(jì)算： ? ?mthktmTEefRcT??????????????????112轉(zhuǎn)子溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng) ? 轉(zhuǎn)子的熱應(yīng)力的特點(diǎn) ? 溫度場(chǎng)模型 ? 應(yīng)力場(chǎng)模型 ? 放熱系數(shù)的計(jì)算 ? 汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子的溫度變化 ? 轉(zhuǎn)子的應(yīng)力場(chǎng) ? 應(yīng)力重點(diǎn)監(jiān)測(cè)部位 應(yīng)力重點(diǎn)監(jiān)測(cè)部位 ? 在機(jī)組啟停過程中 ， 轉(zhuǎn)子高中 、 壓軸封段和前幾級(jí)所經(jīng)過的溫度變化最為劇烈 ， 因而產(chǎn)生的熱應(yīng)力也最大 。 ? 彈性槽以及葉輪根部的過渡圓角和軸肩等處 ， 由于熱不匹配會(huì)存在著不同程度的熱應(yīng)力集中現(xiàn)象 ， 因而也應(yīng)視為機(jī)組啟停時(shí)的監(jiān)督重點(diǎn) 。 國產(chǎn) 100MW機(jī)組高壓轉(zhuǎn)子有限元計(jì)算網(wǎng)格劃分圖 轉(zhuǎn)子的熱應(yīng)力 過渡工況下的熱應(yīng)力： ? 汽輪機(jī)在啟動(dòng)、停機(jī)或負(fù)荷變化時(shí)，轉(zhuǎn)子金屬內(nèi)部將產(chǎn)生較大的溫度梯度并由此產(chǎn)生熱應(yīng)力，這種過渡工況下的熱應(yīng)力是影響機(jī)組壽命損耗的重要因素。 重點(diǎn)部位： ? 汽輪機(jī)高、中壓轉(zhuǎn)子的前軸封段和前幾級(jí)，在啟停及負(fù)荷變動(dòng)過程中，汽溫的變化最為劇烈，導(dǎo)致了該部位溫度梯度及熱應(yīng)力為最大，成為整個(gè)轉(zhuǎn)子的最危險(xiǎn)部位。 轉(zhuǎn)子的應(yīng)力集中的部位 轉(zhuǎn)子的應(yīng)力集中的 部位 ： 在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子外表面的葉輪根部圓角 、 軸肩以及槽溝等部位都存在不同程度的熱應(yīng)力集中現(xiàn)象 。 在機(jī)組啟停時(shí) ， 這些部位特別是軸封彈性槽處的熱應(yīng)力可能達(dá)到很高的水平 ， 是影響機(jī)組啟停安全和壽命損耗的重點(diǎn)部 位 。 國產(chǎn) 100MW機(jī)組停機(jī)時(shí)的熱應(yīng)力場(chǎng) 國產(chǎn) 200mw機(jī)組轉(zhuǎn)子彈性槽的應(yīng)力集中 ? 汽封齒的熱應(yīng)力集中問題不大。 國產(chǎn) 200MW機(jī)組中壓第一級(jí)葉輪根部應(yīng)力集中 N125機(jī)組彈性槽在冷態(tài)啟動(dòng)終了的應(yīng)力集中 熱應(yīng)力集中的特點(diǎn) ? 應(yīng)力集中均密集在槽底 1～ 2mm深度以內(nèi)，在這個(gè)深度以外，應(yīng)力迅速衰減至公稱應(yīng)力水平。因此初始裂紋深度常為1～ 2mm。在這個(gè)深度以外，原有的應(yīng)力水平很低，當(dāng)加工車去表面裂紋后，新表面還可有相當(dāng)高的疲勞壽命。 槽形狀的改變對(duì)熱應(yīng)力集中的影響 熱應(yīng)力集中的影響因素 ? 幾何形狀 ? 熱載荷 ? 材料的物理特性 熱應(yīng)力集中 ? 熱應(yīng)力的數(shù)值可以用簡單的虎克定律表達(dá)： ? 前述公式只是針對(duì)光軸而言，實(shí)際轉(zhuǎn)子存在應(yīng)力集中現(xiàn)象 其中 : ——熱應(yīng)力集中系數(shù) ——無熱應(yīng)力集中時(shí)光軸上的公稱應(yīng)力 tE????????eqthK ?? ??m ax 幾何形狀對(duì)應(yīng)力集中的影響 ? 國產(chǎn) N200機(jī)組由于高、中壓轉(zhuǎn)子彈性槽的幾何形狀設(shè)計(jì)不甚合理，槽太深且底部拐角圓弧太小，導(dǎo)致了嚴(yán)重的熱應(yīng)力集中現(xiàn)象。 ? 熱應(yīng)力集中主要表現(xiàn)在轉(zhuǎn)子的軸向應(yīng)力，切向應(yīng)力集中現(xiàn)象輕微。 汽機(jī)轉(zhuǎn)子局部幾何形狀對(duì)應(yīng)力集中的影響 熱載荷的影響 ? 熱應(yīng)力集中系數(shù)與一般的機(jī)械應(yīng)力集中系數(shù)不同，其值除與幾何形狀有關(guān)外，還與熱載荷有關(guān)。 熱應(yīng)力集中系數(shù) vs 機(jī)械應(yīng)力集中系數(shù) ? 在相同的幾何尺寸下，熱應(yīng)力集中系數(shù)要比機(jī)械應(yīng)力集中系數(shù)大；軸的直徑越大，兩者相差越多；當(dāng)軸徑較小時(shí)，兩者趨于相等。 暖機(jī)過程對(duì)應(yīng)力集中的影響 物理特性對(duì)應(yīng)力集中的影響 當(dāng)應(yīng)力接近或超過材料的屈服極限時(shí)，應(yīng)力進(jìn)入塑性范 圍，真實(shí)應(yīng)力集中系數(shù)減小，而應(yīng)變系數(shù)增大。 熱應(yīng)力集中系數(shù)的計(jì)算 （經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算） 葉輪根部或軸肩根部 ? 當(dāng)啟動(dòng)進(jìn)入準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)后 2111 ?????? ???DDrDK eqth軸肩處： DDDD seq ?葉輪根部： DDDD eq 1? 或 DLDDDD seq ??兩葉輪之間、單葉輪根部的應(yīng)力集中情況 軸封彈性槽的熱應(yīng)力集中系數(shù) ? 式中： Kt —— 理論集中系數(shù)， ? —— 槽的深度； r —— 槽底圓角半徑； ?or —— 相當(dāng)于槽底直徑的光軸公稱當(dāng)