汽轮机转子T形叶根轮缘强度补充分析

廖上斌

摘 要：文章对T形叶根轮缘强度在《火力发电设备技术手册》要求的经典强度计算基础上进行了补充分析，得出了在一定结构尺寸下其最大应力截面并不是常规计算的那几个计算截面的结论，并提取了能满足工程计算需要的该截面计算公式。

关键词：T形叶根；拉弯合成应力；轮缘

中图分类号：TK264 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）28-0116-03

Abstract： Based on the classical strength calculation required by "Technical Manual of Thermal Power Equipment"， the strength of T-shaped blade root / wheel flange is supplemented and analyzed in this paper. It is concluded that the maximum stress section of the structure is not the same as that of the conventional calculation by a certain size of the structure， and the calculation formula of this section which can meet the needs of engineering calculation is extracted.

Keywords： T-shaped blade root； stretch-bending stress； wheel flange

1 概述

为提高能源利用效率，各发电企业对汽轮机的效率要求越来越高。提高汽轮机效率的途径一是降低调节级焓降，二是将机组由喷嘴配汽改为节流配汽，用压力级代替调节级。随之带来的问题就是汽轮机转子前面几级的工作温度同比越来越高，转子在前几级许用应力同比也就越来越低。在一定的应力水平下，综合周期、成本及加工制造难度，汽轮机制造厂家首选的叶根形式还是T形叶根。为满足转子强度设计要求，只有将轮缘宽度加大。按照《火力发电设备技术手册》对T形叶根轮缘的经典强度计算，对于同一种T形叶根，轮缘越宽，Ⅱ-Ⅱ截面的应力水平越低，当轮缘达到一定宽度时，Ⅲ-Ⅲ截面的剪切应力更危险，此时，轮缘强度将由Ⅲ-Ⅲ截面的剪切应力来保证。但当轮缘达到一定宽度时，Ⅲ-Ⅲ截面的剪切应力理论上能保证轮缘的强度满足要求吗？如不能，《火力发电设备技术手册》是不是基于实际工程中，轮缘不可能加得很宽，还是由Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ截面的强度一起来保证轮缘的强度。但轮缘宽度在多少以内强度是有保证的，对于现有的T形叶根，其轮缘宽度都在限制值以内吗？我们怎么来保证T形叶根轮缘强度满足要求呢？

2 T形轮槽的常规计算截面及公式

3.4 现有的T形叶根轮缘宽度限制值

根据现有的T形叶根型线尺寸，计算轮缘宽度限制值，根据计算结果得出：现有的T形叶根轮缘宽度基本能达到θ0=？琢时轮缘宽度；现有的T形叶根轮缘宽度具体工程上绝大多数都在轮缘宽度限制值以内，但有部分工程达到或超过轮缘宽度限制值，再增加轮缘宽度已无法降低轮缘危险截面应力，仅用Ⅱ-Ⅱ截面的拉弯合成应力来校核轮缘强度已不合适，需要增加Ⅳ-Ⅳ截面的强度校核计算。

4 T形叶根轮缘的补充应力分析的应用

在反動式T形叶根轮缘的强度计算中，在中间级次，由于相邻两级叶片离心力差别不大，因此，Ⅰ-Ⅰ截面、Ⅱ-Ⅱ截面的拉弯合成应力将很小。另外在最边上级次，如外侧轮缘很宽，Ⅰ-Ⅰ截面、Ⅱ-Ⅱ截面的拉弯合成应力将很小。如叶根型线如图4所示，则Ⅳ-Ⅳ截面肯定会是最危险截面（除非相邻两级叶片离心力或叶根型线差别很大），需校核该截面的应力。如叶根型线如图5所示，ab、ac、ad哪个截面更危险，则由型线的具体尺寸来确定。

5 结束语

T形叶根轮缘强度在《火力发电设备技术手册》要求的经典强度计算不全面，工程实际应用中，需补充校核Ⅳ-Ⅳ截面的强度，该截面的应力可由（σP+σF1+σF4）计算公式，令θ=θ0得到。

参考文献：

[1]中国动力工程学会.火力发电设备技术手册-第二卷-汽轮机[M].北京：机械工业出版社，1999.

[2]丁有宇.汽轮机强度计算手册[M].北京：中国电力出版社，2010，6.

[3]北京科技大学，东北大学.工程力学：材料力学（1997年修订版）[M].北京：高等教育出版社，1997.