汽輪機(jī)高壓缸強(qiáng)度及改進(jìn)探究

摘 要：汽輪機(jī)高壓缸對(duì)企業(yè)的發(fā)展起著重要的作用，但是一些企業(yè)的汽輪機(jī)高壓缸存在一些問題，不利于企業(yè)進(jìn)行正常的生產(chǎn)活動(dòng)。文章將介紹對(duì)汽輪機(jī)高壓缸進(jìn)行分析的有限元法以及與建立汽輪機(jī)高壓缸有限元模型有關(guān)的內(nèi)容，然后分析了汽輪機(jī)高壓缸強(qiáng)度低的原因，探討改進(jìn)汽輪機(jī)高壓缸強(qiáng)度的方法，從而提高發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行效率，為企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟(jì)利益。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；高壓缸；強(qiáng)度；改進(jìn)方法

近幾年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，企業(yè)要想在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)條件下占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位，就必須提高企業(yè)內(nèi)部發(fā)電機(jī)組的質(zhì)量，其中汽輪機(jī)是保證發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要部件，汽輪機(jī)中的高壓缸為在汽輪機(jī)通流工作中發(fā)揮著不可替代的作用，但是高壓缸結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容易出現(xiàn)故障，嚴(yán)重影響了企業(yè)發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，所以對(duì)汽輪機(jī)高壓缸強(qiáng)度進(jìn)行改進(jìn)的工作刻不容緩。

1 汽輪機(jī)高壓缸有限元法的簡(jiǎn)介

1.1 有限元法的理論依據(jù)

1.1.1 外力作用于處于平衡狀態(tài)下的彈性體產(chǎn)生的虛功與虛應(yīng)變能

當(dāng)外力作用于處于平衡狀態(tài)下的彈性體的時(shí)候，彈性體的形態(tài)會(huì)發(fā)生變化，并在力的作用下發(fā)生移動(dòng)，在此過程中，外力所做的功就稱作虛功，彈性體內(nèi)部產(chǎn)生的力所做的功就是虛應(yīng)變能。通常情況下，要想提高有限元法應(yīng)用的準(zhǔn)確性，必須要確保彈性體發(fā)生的位移是在彈性體結(jié)構(gòu)的約束條件和變形極限下出現(xiàn)的。

1.1.2 外力作用于處于平衡狀態(tài)下的彈性體產(chǎn)生的虛位移

當(dāng)外力作用于處于平衡狀態(tài)下的彈性體的時(shí)候，彈性體就會(huì)發(fā)生移動(dòng)，該微小的移動(dòng)就是虛位移。一般情況下，要想使用虛位移原理來使用有限元法進(jìn)行相應(yīng)的分析，必須確保彈性體發(fā)生形變時(shí)周圍的溫度、外力等因素保持不變。

1.2 有限元法的應(yīng)用情況

在使用有限元法進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)值計(jì)算的時(shí)候，要將連續(xù)的求解區(qū)域進(jìn)行離散處理，并將各個(gè)離散的小單元通過節(jié)點(diǎn)連接起來，形成一個(gè)聯(lián)系緊密的組合體，然后再進(jìn)行相應(yīng)的求解工作。在此過程中，能簡(jiǎn)化復(fù)雜的求解區(qū)域，降低求解難度，提高計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2 與建立汽輪機(jī)高壓缸有限元模型有關(guān)的內(nèi)容

2.1 汽輪機(jī)高壓缸模型的處理工作

2.1.1 汽輪機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造以及汽輪機(jī)在發(fā)電機(jī)組中的主要作用

企業(yè)在使用發(fā)電機(jī)組進(jìn)行火力發(fā)電的時(shí)候，必須要使用汽輪機(jī)來確保發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，其中最主要的構(gòu)建就是汽缸，并作為汽輪機(jī)的外殼，汽缸內(nèi)部與大氣相分離，因而產(chǎn)生了密閉的汽室，該汽室能將熱能轉(zhuǎn)換成汽輪機(jī)運(yùn)動(dòng)所需的機(jī)械能。另外，為了確保汽缸擁有較好的密封性，汽缸內(nèi)部還有汽封、隔板套等構(gòu)件。為了對(duì)汽缸內(nèi)部進(jìn)行清理，汽缸外部還連有進(jìn)、排氣管道，還有提高汽缸穩(wěn)定性的支撐座。

2.1.2 建立汽輪機(jī)高壓缸有限元模型的注意事項(xiàng)

建立汽輪機(jī)高壓缸有限元模型的過程是復(fù)雜的，為了減少建模人員的工作負(fù)擔(dān)，在建模的過程中，可以忽略次要部位，對(duì)局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，從而實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化模型的目的，提高建模的速度。

2.2 確定建立汽輪機(jī)高壓缸模型的邊界條件

設(shè)計(jì)人員在建立汽輪機(jī)高壓缸模型時(shí)，必須確定建立汽輪機(jī)高壓缸模型的邊界條件，對(duì)此，確保支承、軸對(duì)稱等結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和連續(xù)性，另外，還要根據(jù)螺栓的規(guī)格來確定螺栓的緊固程度。為了提高螺栓連接的實(shí)用性和可靠性，必須要正確連接法蘭螺栓，并用罩螺母來對(duì)螺栓進(jìn)行固定處理。

2.3 對(duì)汽輪機(jī)高壓缸的網(wǎng)格劃分進(jìn)行控制并進(jìn)行評(píng)估

為了提高汽缸設(shè)計(jì)的合理性，在建模的過程中，設(shè)計(jì)人員要對(duì)汽輪機(jī)高壓缸的網(wǎng)格劃分進(jìn)行控制，并對(duì)網(wǎng)格的劃分情況進(jìn)行評(píng)估，從而提高相關(guān)計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，確保汽輪機(jī)高壓缸的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 造成汽輪機(jī)高壓缸強(qiáng)度低的主要原因

3.1 在制造汽輪機(jī)高壓缸的時(shí)候螺栓材料的質(zhì)量較差

完整的汽輪機(jī)高壓缸必須要用螺栓材料來進(jìn)行固定，但是一些加工制造人員在制造汽輪機(jī)高壓缸的時(shí)候，忽視了螺栓材料的重要性，在制造高壓缸的時(shí)候沒有選取規(guī)格符合標(biāo)準(zhǔn)的螺栓材料，因而使得汽輪機(jī)高壓缸的強(qiáng)度較低，無法確保企業(yè)發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，阻礙了企業(yè)的生產(chǎn)效率，不利于企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

3.2 制造加工汽輪機(jī)高壓缸的過程缺乏規(guī)范性

目前，人們的生活節(jié)奏逐漸加快，一些制造加工汽輪機(jī)高壓缸的企業(yè)為了在較短的時(shí)間內(nèi)獲得最大效益，盲目縮短汽輪機(jī)高壓缸的制造時(shí)間，因而高壓缸的制造工序不夠系統(tǒng)全面，高壓缸的質(zhì)量無法獲得保證，使用此種高壓缸之后，企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的可能無法順利進(jìn)行，甚至?xí)o企業(yè)的發(fā)電機(jī)組帶來毀滅性的破壞，給企業(yè)帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

3.3 在設(shè)計(jì)汽輪機(jī)高壓缸的時(shí)候結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺乏合理性

對(duì)于汽輪機(jī)高壓缸來說，其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)要求設(shè)計(jì)人員必須對(duì)缸體所需的零部件進(jìn)行正確的選擇和搭配，但是設(shè)計(jì)汽輪機(jī)高壓缸的人員缺乏與高壓缸設(shè)計(jì)有關(guān)的知識(shí)，因而對(duì)缸體所需的零部件進(jìn)行正確的定位，螺栓的預(yù)緊力不當(dāng)，因而使得汽輪機(jī)高壓缸的質(zhì)量較差，無法確保企業(yè)發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.4 運(yùn)行汽輪機(jī)高壓缸的方法不當(dāng)

啟動(dòng)汽輪機(jī)方法的正確與否也會(huì)對(duì)高壓缸的強(qiáng)度造成嚴(yán)重的影響，但是一些汽輪機(jī)高壓缸的運(yùn)行人員缺乏運(yùn)行汽輪機(jī)的經(jīng)驗(yàn)，因而采取錯(cuò)誤的方法運(yùn)行汽輪機(jī)，進(jìn)而導(dǎo)致了高壓缸內(nèi)部的溫度迅速提升，如果內(nèi)部壓強(qiáng)增大到一定程度，就會(huì)引起高壓缸出現(xiàn)漏汽的現(xiàn)象，發(fā)電機(jī)組無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，企業(yè)的生產(chǎn)效率下降，不利于企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

4 改進(jìn)汽輪機(jī)高壓缸強(qiáng)度的主要方法

4.1 使用優(yōu)質(zhì)的螺栓材料制造汽輪機(jī)高壓缸

有關(guān)部門必須加大監(jiān)督力度，督促制造汽輪機(jī)高壓缸采購人員采購優(yōu)質(zhì)的螺栓材料，對(duì)于制造汽輪機(jī)高壓缸的企業(yè)來說，也要對(duì)采購人員的行為進(jìn)行監(jiān)督，防止采購人員用高價(jià)購買劣質(zhì)的產(chǎn)品。另外，在螺栓材料入庫的時(shí)候，要對(duì)材料進(jìn)行檢驗(yàn)，以此來保證螺栓材料的質(zhì)量。

4.2 提高汽輪機(jī)高壓缸制造過程的規(guī)范性

首先，國(guó)家有關(guān)部門必須要加強(qiáng)對(duì)汽輪機(jī)高壓缸制造工序的管理，從而確保足夠的時(shí)間進(jìn)行汽輪機(jī)高壓缸的制造工作，在一定程度上提高汽輪機(jī)高壓缸的質(zhì)量。其次，汽輪機(jī)高壓缸制造企業(yè)必須要按照規(guī)定的制造工序進(jìn)行汽輪機(jī)高壓缸的制造工作，除此之外，還要進(jìn)行技術(shù)的創(chuàng)新，在保證汽輪機(jī)高壓缸質(zhì)量的前提下縮短制造時(shí)間，為企業(yè)增加競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

4.3 優(yōu)化螺栓和缸體的布局和結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)人員必須要提高自身的優(yōu)化設(shè)計(jì)能力，對(duì)此，必須在日常工作中學(xué)習(xí)與汽輪機(jī)高壓缸設(shè)計(jì)有關(guān)的知識(shí)，然后優(yōu)化螺栓和缸體的布局和結(jié)構(gòu)，提高高壓缸的強(qiáng)度和質(zhì)量，確保汽輪機(jī)高壓缸的需求者能夠通過汽輪機(jī)高壓缸的使用而獲得更多的經(jīng)濟(jì)利益。

4.4 提高汽輪機(jī)運(yùn)行操作的準(zhǔn)確性

運(yùn)行汽輪機(jī)的操作是復(fù)雜的，為了防止汽輪機(jī)的錯(cuò)誤操作引起高壓缸出現(xiàn)漏汽的現(xiàn)象，運(yùn)行汽輪機(jī)的人員必須要擁有豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，并不斷學(xué)習(xí)與操作汽輪機(jī)有關(guān)的知識(shí)，從而能夠確保汽輪機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，防止高壓缸出現(xiàn)漏汽的現(xiàn)象。

5 結(jié)束語

汽輪機(jī)在企業(yè)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的過程中發(fā)揮著重要的作用，為了防止高壓缸出現(xiàn)漏汽的現(xiàn)象，汽輪機(jī)高壓缸的制造者必須要使用優(yōu)質(zhì)的螺栓材料，還要提高汽輪機(jī)高壓缸制造過程的規(guī)范性，優(yōu)化螺栓和缸體的布局和結(jié)構(gòu)，提高汽輪機(jī)運(yùn)行操作的準(zhǔn)確性，真正實(shí)現(xiàn)企業(yè)的持續(xù)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：何旭東，工程師，2004年畢業(yè)于哈爾濱理工大學(xué)。