叶片频率计算方法研究.pdf

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1、第56卷第4期汽轮机技术V01．56No．42014年8月TURBINETECHN0LOGYAug．2014叶片频率计算方法研究薛海亮，关明臣，马义良，赵英英(哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨150046)摘要：采用有限元法模拟计算汽轮机中短叶片的整圈频率时，可能遇到计算模型无法形成整圈的情况。尝试采用叶片围带穿拉筋和设置围带接触面过盈的方法使计算模型形成整圈结构，并对已有的某级叶片测频结果进行对比分析，发现设置围带接触面过盈的方法能较好地反应叶片的整圈频率变化趋势。关键词：汽轮机；叶片；整圈频率分类号：TK263．3文献标识码：A文章编号：1001-5884(2014)04-

2、0261-02BladeFrequencyCalculationMethodXUEHal—liang，GUANMing-chen，MAYi—liang，ZHAOYing—ying(HarbinTurbineCompanyLimited，Harbin150046。China)Abstract：Usingthefiniteelementanalysistosimulatethefrequencyofringbladeofturbine，maybeencounterthesimulationofthecomputationalmodelcannotformthewholecircle．

3、Thispaperattemptstousethebladeshroudwearstretchandsetuparoundthecontactsurfacewiththeinterferencemethodtomakethecomputationalmodelformingthewholecircle．Inadditiontocontrastandanalyzecertainbladehadmeasurementresults．It’Sf0undthatsetuparoundthecontactsurfacewiththeinterferencemethodcanbetterre

4、flectthetrendsofthefrequencyoftheringblade．Keywords：turbine；blade；ringfrequency0前言随着汽轮机技术的不断发展，在汽轮机设计过程中会对出现的新问题采用新的方法进行分析和研究。以前对汽轮机动叶片进行设计时，一般将中短叶片设计成所谓的“不调频”叶片。近年来，随着某些中短动叶片出现断裂现象，经分析后发现可能是频率不合格引起的。采用常规算法对叶片进行整圈频率计算时，其计算结果和实际的测频结果对比差别较大。利用有限元软件对汽轮机动叶片进行整圈频率计图1叶片模型算时，基本上能较好地模拟计算结果。但在对断裂的某些中短

5、叶片进行有限元分析时，计算结果往往是单只叶片的频率值，无法模拟整圈叶片的频率。为此，本文尝试采用对叶片围带中心穿拉筋和设置围带接触面过盈的方法来探讨使叶◆＼片形成整圈连接。图2围带中心穿拉筋模型1．2设置围带接触面过盈l有限元分析模型围带为紧密接触没有间隙，没有如图2所示的拉筋和拉对某机组的中压末级叶片进行有限元频率分析，计算模筋孔，其余同图2中的叶根和轮缘一样。型如图1所示。采用有限元软件ABAQUS对该叶片进行循环对称整圈2有限元分析频率分析，以下两种分析方法都是基于此。1．1围带中，穿拉筋2．1围带中心穿拉筋分析围带中心穿拉筋，其中围带厚度为6mm，孔和拉筋直径分别对模型各

6、部分进行网格划分后，总体网格数量为都为3mm，如图2所示。79257，其中六面体所占比例为99．72％。围带接触面之间、收稿日期：2013-07—16作者简介：薛海亮(1980．)，男，硕士，工程师，现主要从事汽轮机叶片测频及有限元研究。262汽轮机技术第56卷拉筋与拉筋孔接触面之间、叶根与轮缘接触面之间都为高质表1所示。量的六面体网格。2．2围带接触面过盈分析2．1．1边界条件及载荷在此分析中，围带和叶片工作部分网格划分为整体，叶对叶根侧面施加周向约束，对轮缘底部施加固定约束。根和轮缘部分网格不变。总体网格数量为69675，其中六面对整个模型分别施加3900r／min、3880

7、r／min和3858r／min的体所占比例为99．64％；围带接触面之间，叶根和轮缘接触面离心力，计算在不同转速下叶片的整圈模态。另外在只对轮之间网格都为高质量的六面体网格。缘底部施加固定约束时改变拉筋的弹性模量值，并计算不同2．2．1边界条件及载荷弹性模量值下的整圈模态。对叶根侧面施加周向约束，对轮缘底部施加固定约束；2．1．2计算结果在3900r／min、3880r／rain和3858r／min的离心力作用下，对对叶根侧面施加周向约束和对轮缘底部施加固定约束围带接触面之间施加