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透平机转子的强度分析与有限元分析

发布于:2016-04-15 20:46
强度分析

      某厂重油催化裂化装置能量回收系统某型透平机于1984年8月投入运行。该转子轮盘是我国自行研制,首次成功用于工业装置透平机大直径GH132的轮盘,在运行时间达108000h后,于2000年8月对其进行检验、强度分析、寿命评估以及修复,以便为该转子今后继续运行提供依据。
      为了降低催化裂化装置能耗,充分利用再生烟气的压力能及余热,于1984年增设了再生烟气能量回收设施,该设施主要包括第三级旋分器、烟气透平、余热锅炉及其相应系统。烟气透平为单级悬臂式转子,轮盘选用奥氏体高温合金GH132锻件切削加工而成,动叶片用GH130锻成坯件,电解加工和抛磨后表面烟气透平设计参数为进气温度:630℃,进气压力:0.23SMPa,排气压力:0.105MPa,进口流量:700~800Nm3/min,压比:2.238,转速:6295r/min,功率:2500kW。
      受检轮盘的材质为GH132高温合金。对下列3个部位进行金相及硬度检验:桦槽对应的表面,轮盘半径处表面,轮盘中心表面。磨制检验部位的金相试样,浸蚀后用“AC纸”制作复型,将复制面镀金后用金相显微镜观察,结果如下:桦槽对应的表面晶粒比较均匀,晶粒度为2-6级。金相组织为奥氏体加“y”相。此为时效强化高温合金的正常组织,无过烧过热现象,也无6相析出。轮盘半径处表面晶粒度及金相组织与桦槽表面相似。轮盘中心处表面晶粒比桦槽表面稍粗大,晶粒度为2-4级。金相组织为y+y'。此为时效强化高温合金的正常组织,无过烧过热现象,也无6相析出,可以继续使用。三者硬度检验结果及换算强度见表。
      材料性能数据材料牌号为GH132,计算中所采用的性能数据见表。载荷设计转速为6292r/min。在设计转速下工作时,每个叶片的离心力为64477N。假定在设计转速状态工作时,轮缘、轮心温度分别为580℃-350℃。计算方法及模型采用弹性有限元分析方法计算。有限元前、后处理程序及求解程序为Patran和Nastran。计算所用模型为轴对称六节点和三维二十节点有限元模型。计算该盘在设计转速工作时的应力情况(考虑了温度的影响)。应力计算结果应力计算结果见表。由表可知,该盘的应力水平较低。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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