围带与拉筋间隙装配汽轮机末级长叶片试验研究

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1、第53卷第4期汽轮机技术V01．53No．42011年8月TURBINETECHNOLOGYAug．2011围带及拉筋间隙装配的汽轮机末级长叶片的试验研究李庆，关明臣，高永新(哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨150046)摘要：阐述了汽轮机末级长叶片围带及拉筋的设计方法，通过对叶片的有限元分析确定围带及拉筋间隙，同时通过试验来验证有限元分析结果的精确性，掌握该结构叶片的设计原理和分析方法，为开发该结构的新叶片提供理论依据，以便满足汽轮机安全、可靠、高效运行要求。关键词：汽轮机末级长叶片；围带；拉筋；有限

2、元分析分类号：TK263．3文献标识码：A文章编号：1001—5884(2011)04-0285-03ExperimentResearchofLastStageBladewithClearanceFitShroudandLugLacingLIQing，GUANMing-chen，GAOYong—xin(HarbinTurbineCompanyLimited．Harbin150046，China)Abstract：Introducethedesignmethodofshroudandluglacingofl

3、aststagebladeofturbine．Usefiniteanalysistocalculatetheclearanceofshroudandluglacing，andcheckthevaluewhichisgotfromfiniteanalysisbyexperiment，tofindthedesignprincipleandanalysismethodofthatstructureblade．Thennewlaststagebladewithclearancefitshroudandlacing

4、lugcanbedeveloped，tomeetsafety，reliability，higheficiencyandotheroperationrequirementsofturbine．Keywords：laststagebladeofturbine；shroud；luglacing；finiteanylisis0前言以前开发的末级长叶片主要采用拱型围带或自带围带加整圈松拉筋结构，如图1所示。该结构的叶片均是逐只装入叶轮，并且采用围带间没有间隙的紧装配方法。为满足现代大容量汽轮机各种工况下长期安全可靠

5、运行要求，目前开发的末级长叶片均采用国际上最先进的自带围带加凸台拉筋结构，如图2所示。该结构的叶片由于在装配时凸台拉筋之间、围带之间以及凸台拉筋与叶片工作部分之间产生干涉，因此图1自带围带、松拉筋整圈连接采用过去叶片逐只装入的方法是不可行的，必须使叶片整圈一起装入叶轮。这就要求叶片设计时，拉筋与拉筋之间、围带与围带之间要留有一定的间隙，也就是叶片要采用间隙装配。机组运行时，叶片在离心力的作用下产生扭转恢复形成整圈连接。间隙装配叶片的设计必须要经过精准的理论分析，若间隙设计过大则叶片不能够形成整圈连接，若间

6、隙设计过小则叶片应力增加，可能造成叶片损坏甚至断裂，同时也增加了叶片装配的难度。针对这种间隙装配叶片除进行理论分析外，还要进行试验研究，根据试验数据来验证分析结果，固化图2自带围带、凸台拉筋整圈连接分析方法，为设计该结构叶片提供分析依据。片的拉筋、围带结构如图3和图4所示。装配后围带的设计间隙为6l=3．3±0．4，mm；拉筋的设计间隙为6：=0．4±1研究对象及试验方法0．4，mm，如图5所示，即机组在静止状态下，两叶片的围带和拉筋之间存在间隙，随着机组转速的不断升高，叶片在离以墓超蝤鱼Q丛扭组末级长叶

7、片为研究对象，该叶心力的作用下产生扭转恢复，围带和拉筋之间的间隙越来越收稿日期：2011一D4-26作者简介：李庆(1975一)，男，工程师，现从事汽轮机叶片的设计开发工作。286汽轮机技术第53卷n7．x一1一i’√(3)lf一．f一—．j、，3『1图3凸台拉筋实体图图5围带、拉筋静止、工作状态下示意图的方法对末级长叶片进行试验测试，即在围带和拉筋的内弧接触面上涂上红丹粉，背弧接触面上不涂，然后将转子升速到某一转速并稳速3min，打开酮体检查围带和拉筋接触情况，最终确定围带和凸台拉筋的实际接触转速。2试

8、验结果在动平衡酮体内进行了6次6个转速下的试验，试验项目及结果见表1。图4翼型围带实体图小，直至到某一个转速下，围带和拉筋接触面之间开始贴合3试验结果分析并随机组转速的进一步上升产生摩擦形成整圈连接。整圈连接的刚度取决于连接件接触面之间的紧度(或紧力)，与接根据以上试验结果分析表明，由于围带装配间隙不同，触面的间隙成反比，与扭转恢复力成正比。连接刚度对叶片围带从1O00r／min时开始接触，但此时并不是所有叶片都全频率和叶片静