透平持環(huán)高溫蠕變和結(jié)構(gòu)關(guān)系分析.pdf

1、透平部件是燃氣輪機中承受溫度最高的部件之一，透平靜葉持環(huán)是透平部分中最大的鑄鋼件，是燃氣輪機中溫度最高，熱負荷最大的大部件之一。透平靜葉持環(huán)在熱通道檢修和大修中無法使用新部件替換，因此，透平靜葉持環(huán)的使用壽命就決定整臺燃氣輪機壽命的重要因素之一，這關(guān)乎到整臺燃氣輪機的可靠性，因此分析透平靜葉持環(huán)的應(yīng)力、高溫蠕變對部件的安全運行有著重要意義。本文主要研究內(nèi)容如下：
　　1）確定高溫蠕變分析的邊界條件首先分析冷卻通道結(jié)構(gòu)，對冷卻流量的

2、分配進行探索和計算，得到了冷卻流量分配的基本原理和各級的分配量，并建立了計算模型；在此基礎(chǔ)上，采用相近結(jié)構(gòu)的對流換熱系數(shù)的計算方法，計算得到了燃氣輪機的持環(huán)各表面的換熱系數(shù)；
　　2）透平持環(huán)計算模型的建立與簡化評估透平持環(huán)中冷卻空氣通道等結(jié)構(gòu)對持環(huán)體的高溫蠕變性能影響，在保證計算結(jié)果具有一定準確度的基礎(chǔ)上，簡化計算模型，并完成二維、三維建模。
　　3）透平持環(huán)溫度場、應(yīng)力場計算分析以1）和2）的工作為基礎(chǔ)，利用ANSYS計

3、算軟件，計算得到了包含持環(huán)內(nèi)導(dǎo)熱、對流換熱和輻射換熱等物理過程的溫度場和應(yīng)力場分布情況,得到透平持環(huán)的應(yīng)力集中區(qū)域分布在前后的兩個葉根槽處，最大應(yīng)力在前葉根槽處，其初始應(yīng)力最大值為125MPa；
　　4）透平持環(huán)蠕變計算分析通過十萬小時的蠕變仿真計算，發(fā)現(xiàn)模型的應(yīng)力場發(fā)生了改變。在最初的1萬小時，應(yīng)力就降低至原來的50％以下，其最大應(yīng)力點從前葉根槽處轉(zhuǎn)移到了后葉根槽處，最大彈性應(yīng)力值降至61MPa，應(yīng)力松弛速度處于不斷下降的趨勢，