汽輪機(jī)長葉片顫振預(yù)測方法

劉長春，關(guān)淳，郭魁俊，李宇峰，馬義良

汽輪機(jī)長葉片顫振預(yù)測方法

劉長春，關(guān)淳，郭魁俊，李宇峰，馬義良

（哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江省 哈爾濱市 150046）

基于葉片氣動和結(jié)構(gòu)振動仿真計算平臺，建立了汽輪機(jī)長葉片流固耦合的三維計算模型。以國外某60Hz汽輪機(jī)機(jī)組次末級葉片為例，分析了葉片流場的氣動特性和整圈葉片結(jié)構(gòu)場的振動特性，并進(jìn)一步結(jié)合能量法準(zhǔn)則，提出了汽輪機(jī)長葉片顫振預(yù)測和評估的方法。結(jié)果表明，機(jī)組流量和葉片節(jié)徑振動形式對葉片顫振特性影響很大。對于當(dāng)前次末級葉片，40%流量工況時，流場內(nèi)壓力脈動誘導(dǎo)葉片顫振發(fā)生的概率為80%～90%，因此在小流量工況下需慎重使用該類葉片?；趩蜗蛄鞴恬詈系姆椒ǎ軌蛴行蚁鄬焖俚胤治隽鲌鲋忻}動壓力作用下的周期功，獲得葉片模態(tài)振動條件下的氣動阻尼系數(shù)，從而預(yù)測葉片顫振特性。

汽輪機(jī)；流固耦合；氣動特性；振動特性；顫振預(yù)測

0 引言

大型汽輪機(jī)葉片的工作條件非常惡劣，葉片事故也時有發(fā)生，葉片事故是造成機(jī)組強(qiáng)迫停機(jī)的主要原因之一。據(jù)不完全統(tǒng)計，運行中葉片事故約占汽輪機(jī)事故的40%，其中60%～80%葉片損壞與振動疲勞失效導(dǎo)致的斷裂有關(guān)，而葉片的檢修費用約占汽輪機(jī)檢修費用的50.5%。隨著大功率汽輪機(jī)的發(fā)展，汽輪機(jī)低壓缸末幾級葉片的展弦比越來越大，剛度越來越小，其顫振問題也因此愈發(fā)突顯，尤其是對于那些需要頻繁在小負(fù)荷、高背壓工況下運行的大型汽輪機(jī)，葉片顫振問題逐漸引起關(guān)注[1-4]?！?br>