一种汽轮机T型叶根及叶根槽失效力学分析方法

摘要

本发明公开了一种汽轮机T型叶根及叶根槽失效力学分析方法，包括以下步骤：对汽轮机T型叶根及叶根槽进行网格划分及边界条件约束，以建立汽轮机T型叶根及叶根槽的有限元模型，然后利用汽轮机T型叶根及叶根槽的有限元模型对汽轮机T型叶根及叶根槽进行静应力分析及动应力分析，然后根据静应力分析的结果及动应力分析的结果对汽轮机T型叶根及叶根槽进行气流力分析及高周疲劳安全性能分析，最后根据汽轮机T型叶根及叶根槽的气流力分析及高周疲劳分析结果对汽轮机T型叶根及叶根槽的安全性进行分析，该方法能够实现对汽轮机T型叶根及叶根槽的失效力学分析。

权利要求

1.一种汽轮机T型叶根及叶根槽失效力学分析方法，其特征在于，包括以下步骤：对汽轮机T型叶根及叶根槽进行网格划分及边界条件约束，以建立汽轮机T型叶根及叶根槽的有限元模型，然后利用汽轮机T型叶根及叶根槽的有限元模型对汽轮机T型叶根及叶根槽进行静应力分析及动应力分析，然后根据静应力分析的结果及动应力分析的结果对汽轮机T型叶根及叶根槽进行气流力分析及高周疲劳安全性能分析，最后根据汽轮机T型叶根及叶根槽的气流力分析及高周疲劳分析结果对汽轮机T型叶根及叶根槽的安全性进行分析；

动应力分析包括模态分析及谐响应分析；

汽流力分析采用湍流模型为k-ε模型，以离散方法为二阶迎风格式，压力-速度耦合采用SIMPLE算法；

高周疲劳分析包括对叶片进行高周疲劳分析及对叶槽进行高周疲劳分析。

说明书

一种汽轮机T型叶根及叶根槽失效力学分析方法

技术领域

[0001] 本发明属于汽轮机检测领域，涉及一种汽轮机T型叶根及叶根槽失效力学分析方法。

背景技术

[0002] 汽轮机转子作为火力发电厂重要金属部件，其运行环境和受力状况复杂，反T型叶根作为叶根的形式，同时在高温、复杂应力的服役环境中使用，易产生缺陷造成部件失效，进而发生重大设备安全事故。因此，加强对汽轮机转子叶轮轮缘反T型叶根槽的检测显得尤为重要。

[0003] 当叶根出现缺陷时，目前参照DL/T438-2016《火力发电厂金属技术监督规程》及DL/T714-2011《汽轮机叶片超声波检验技术导则》标准，多采用常规超声检测技术。但叶根结构复杂，探头放置位置有限，缺陷尺寸小，数量多，深度不同，常规超声检测对检测人员的波形分析能力要求非常高，主要缺点是缺陷显示不直观，检测存在盲区，检测效率低。

[0004] 超声相控阵技术就是利用相位可以控制的阵列阵元来实现检测的技术。探头中的阵列阵元在电信号的激励下发射出超声波，并使超声波束在确定的声域处实现偏转或聚焦，在存在缺陷的位置，部分声波会发生反射，反射回波转化成电信号再以可控的相位叠加，就实现了缺陷的检测。不难发现，超声相控阵技术具有的效率高、探测范围大、缺陷回波准确等特点尤其适用于叶根这类复杂异形工件的检测。但在我国，目前超声相控阵检测技术设备严重依赖进口，单一设备应用范围窄，在使用该技术检测叶根缺陷领域仍处于起步阶段，缺乏相关技术标准及工艺。

[0005] 超声相控阵技术经过多年发展，理论日趋成熟，也已开始逐步进入工业无损检测领域进行应用。目前，使用国内外超声相控阵检测技术可完成对管道焊缝、汽轮机叶片等工件的检测。但针对反T型叶根槽的超声相控阵检测技术在文献与实际应用中鲜有涉及。因此，有必要研发国产超声相控阵技术用于进行汽轮机T型叶片及叶槽的检测，而在检测前有必要对叶片和叶槽进行失效力学分析方法，以对研发设备的设计和运行效果进行理论评判。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种汽轮机T型叶根及叶根槽失效力学分析方法，该方法能够实现对汽轮机T型叶根及叶根槽的失效力学分析。

[0007] 为达到上述目的，本发明所述的汽轮机T型叶根及叶根槽失效力学分析方法包括以下步骤：

[0008] 对汽轮机T型叶根及叶根槽进行网格划分及边界条件约束，以建立汽轮机T型叶根及叶根槽的有限元模型，然后利用汽轮机T型叶根及叶根槽的有限元模型对汽轮机T型叶根及叶根槽进行静应力分析及动应力分析，然后根据静应力分析的结果及动应力分析的结果对汽轮机T型叶根及叶根槽进行气流力分析及高周疲劳安全性能分析，最后根据汽轮机T型叶根及叶根槽的气流力分析及高周疲劳分析结果对汽轮机T型叶根及叶根槽的安全性进行分析。

[0009] 动应力分析包括模态分析及谐响应分析。

[0010] 汽流力分析采用湍流模型为k-ε模型，以离散方法为二阶迎风格式，压力-速度耦合采用SIMPLE算法。

[0011] 高周疲劳分析包括对叶片进行高周疲劳分析及对叶槽进行高周疲劳分析。

[0012] 本发明具有以下有益效果：

[0013] 本发明所述的汽轮机T型叶根及叶根槽失效力学分析方法在具体操作时，先建立汽轮机T型叶根及叶根槽的有限元模型，然后进行汽轮机T型叶根及叶根槽的静应力分析、动应力分析、汽流力分析、高周疲劳分析及汽轮机叶片及叶槽安全性分析，以实现对汽轮机T型叶根及叶根槽的失效力学分析，操作方便、简单，为汽轮机T型叶根及叶槽高周疲劳安全性能设计提供了理论基础。

附图说明

[0014] 图1为本发明的流程图。

具体实施方式

[0015] 下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

[0016] 参考图1，本发明所述的汽轮机T型叶根及叶根槽失效力学分析方法包括以下步骤：

[0017] 对汽轮机T型叶根及叶根槽进行网格划分及边界条件约束，以建立汽轮机T型叶根及叶根槽的有限元模型，然后利用汽轮机T型叶根及叶根槽的有限元模型对汽轮机T型叶根及叶根槽进行静应力分析及动应力分析，然后根据静应力分析的结果及动应力分析的结果对汽轮机T型叶根及叶根槽进行气流力分析及高周疲劳安全性能分析，最后根据汽轮机T型叶根及叶根槽的气流力分析及高周疲劳分析结果对汽轮机T型叶根及叶根槽的安全性进行分析，其中，动应力分析包括模态分析及谐响应分析。汽流力分析采用湍流模型为k-ε模型，以离散方法为二阶迎风格式，压力-速度耦合采用SIMPLE算法。高周疲劳分析包括对叶片进行高周疲劳分析及对叶槽进行高周疲劳分析。

[0018] 需要在关键部位、曲率半径相对较小的位置及叶片-叶槽接触区域等区域的网格划分进行细分；随后利用Campbell图分析叶片-转子系统振动，利用谐响应分析寻找可能发生的危险频率点；所述静应力分析2不考虑叶片径向和轴向的温度差。