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        汽輪機(jī)高壓缸強(qiáng)度及改進(jìn)探究

        2014-07-08 22:03:34何旭東
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2014年21期
        關(guān)鍵詞:汽輪機(jī)

        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(wèn)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(lái)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(lái),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(guò)程中,外力所做的功就稱(chēng)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(lái)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?chē)臏囟?、外力等因素保持不變?/p>

        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(guò)節(jié)點(diǎn)連接起來(lái),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(guò)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(lái)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(guò)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(guò)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(chēng)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(lái)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(lái)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(guò)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(lái)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(méi)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(wú)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(guò)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(wú)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(wú)法順利進(jìn)行,甚至?xí)o企業(yè)的發(fā)電機(jī)組帶來(lái)毀滅性的破壞,給企業(yè)帶來(lái)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(lái)說(shuō),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(wú)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(wú)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(mén)必須加大監(jiān)督力度,督促制造汽輪機(jī)高壓缸采購(gòu)人員采購(gòu)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(lái)說(shuō),也要對(duì)采購(gòu)人員的行為進(jìn)行監(jiān)督,防止采購(gòu)人員用高價(jià)購(gòu)買(mǎi)劣質(zhì)的產(chǎn)品。另外,在螺栓材料入庫(kù)的時(shí)候,要對(duì)材料進(jìn)行檢驗(yàn),以此來(lái)保證螺栓材料的質(zhì)量。

        4.2 提高汽輪機(jī)高壓缸制造過(guò)程的規(guī)范性

        首先,國(guó)家有關(guān)部門(mén)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(guò)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(yǔ)

        汽輪機(jī)在企業(yè)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的過(guò)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(guò)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。

        參考文獻(xiàn)

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        [3]霍文浩,晏鑫,李軍,等.超超臨界汽輪機(jī)高壓缸旁路冷卻系統(tǒng)冷卻特性研究[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào),2013,6(47):135-136.

        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)。

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