基于轴向力矩分配系数的汽轮机管道接口允许载荷设计方法
汽轮机汽缸接口力矩说明
汽轮机汽缸接口力矩说明
汽轮机是一种高速旋转的机械，其总体尺寸大，动静间隙小，必须仔细考虑热膨胀，以保证在运行中的转子和汽缸保持中心对准，维持准确的间隙。
由于连接到汽缸上的蒸汽管道数量多，口径大，相对来说，高中压缸的重量有限，对管道作用在汽缸上的力和力矩就较敏感，因此必须对作用在汽缸上的力和力矩加以综合平衡和限制，以保证运行中的机组中心不受破坏。
后期会详细计算管道的力和力矩，但总的原则如下：
A、力和力矩必须限制在使汽缸接口处不发生过大应力和保证汽缸安全
可靠；
B、进汽阀（主汽门、调节阀、联合汽阀）和汽缸连接的导汽管应该包括
在计算之内，阀门汽室的支架也应考虑在内；
C、力和力矩的关系是力小，力矩可以大，力大，力矩就可以小
汽轮机的高压主汽调节阀和中压主汽调节阀采用活动布置，高压主汽门和中压主汽门布置在汽轮机的两旁，尽量靠近汽轮机，使连接管道中的存汽尽量减少，以利机组运行安全。
这样在设计主蒸汽和再热蒸汽管道进行挠性计算时，就包括了高压主汽门和中压主汽门至汽缸之间的联接管道，还要考虑汽缸膨胀时接口端点的位移。
汽轮机组的主蒸汽，高压缸排汽，再热蒸汽三个主系统在机炉之间无死点和冷拉值，尤其是主蒸汽和再热蒸汽管道的端点，在锅炉侧是过热器和再热器的出口联箱，在汽机侧是高压缸和中压缸的进汽接口，高压主汽门和中压主汽门组合体活动布置在摇架上。
详见机组介绍中主汽管道及再热管道的布置图。
主汽门组合体和联合汽门在运行中可以前、后、左、右自由摇动，不受约束，而上、下膨胀受到限制，没有膨胀位移。
通过计算限制加在汽缸接口上的力和力矩，减少高、中压缸的膨胀阻力，因此，不影响汽缸膨胀。
管道对汽轮机接口推力和力矩评判方法
１ 假 定 汽 轮 机 缸 体 的 刚 度 无 限 大 ， 热 态 ＿ 况 ） 在 丁
下所 有管 嘴对 汽轮 机缸 体 作用 力转 化 到本 体 的各个
承力 部件 上 ， 个 承力 部件 的应 力在 允许 范 围 内 。 各 ２ 在 冷 态 开 缸 下 ， 掉 上 半 汽 缸 和 隔 板 时 ， 道 ） 取 管
１ 评 判 的 通 用 标 准
电 厂 汽 轮 机 的 转 速 通 常 为 ３０ ０ｒ ｍｉ （ 外 ０ ／ ｎ 国 ６ Ｈｚ 为 ３６ ０ｒｒｉ） 当 管 道 作 用 汽 轮 机 本 体 荷 ０ 的 ０ ／ ｎ ， ａ 载 过 大 时 ， 造 成 转 动 轴 的不 对 中 ， 轮 机 猫 爪 受 力 将 汽 不 平 衡 ， 致 汽 轮 机 动 静 部 分 间 隙 发 生 变 化 ， 起 磨 导 引 损 和 振 动 ， 以汽 轮 机 的 允 许 受 力 非 常 严 格 。 所
力 矩 的评 判 方 法 。
１ ５ ， ≤ １ ５ ， ≤ １０ ， ≤ １ ５ ； ２ Ｄｃ Ｍｙ ２ Ｄｃ Ｆｚ ０ Ｄｃ Ｍｚ ２ Ｄｃ
（ ） 于具有 向下排汽 口的凝 汽式 汽轮机 ， 排 ３对 其 汽 口安装 无约束 膨 胀节 时 ， 许 存 在 由压 力 引起 的 允
附 加 力 （ 附 加 力 垂 直 于 排 汽 口法 兰 面 并 作 用 于 中 此 心 ） 对 于 此 种 汽 轮 机 ， 进 行 （ ） ２ 两 项 校 核 过 程 。 在 １ （） 中 ， 算 排 汽 口上 的 垂 直 分 力 时 不 包 括 压 力 引 起 的 计
１ ０
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一
汽轮机轴向位移测量系统的安装调试及故障分析
汽轮机轴向位移测量系统的安装调试及故障分析发布时间：2022-07-22T03:50:30.990Z 来源：《城镇建设》2022年第5卷3月第5期作者：周进[导读] 涡轮叶片旋转是一组转子利用叶片产生的高温高压蒸汽流作为其旋转叶片的动力能，周进山东电力建设第三工程有限公司山东青岛 266000摘要：涡轮叶片旋转是一组转子利用叶片产生的高温高压蒸汽流作为其旋转叶片的动力能，实现连续、高速往复旋转的一组涡轮机械。
为了采取技术措施，防止高温汽轮机转子轴封与转子叶轮隔板组件之间发生严重的机械摩擦损坏和机械碰撞，还必须采取积极措施，使叶片转子与旋转叶片喷嘴组之间的轴向间隙保持在相对适当的范围内，轴封的动态和静态零件之间、转子叶轮组件之间以及叶片和旋转叶片隔膜总成之间。
关键词：轴向位移；汽轮发电机；保护当汽轮机转子润滑油系统故障可能直接损坏汽轮机转子油膜结构时，机组的负荷变化，如机组压力急剧升高或负荷能力急剧下降，水的冲击或汽轮机振动较小，汽轮机叶片结垢和腐蚀，极有可能导致整个汽轮机转子的轴向推力直接增加，推力瓦的黑金燃烧，使整个汽轮机的转子轴剧烈旋转和移动，轴向位移的变化范围迅速增大，这将直接导致转子的其他动静部件在汽轮机的整个转子上发生机械摩擦和碰撞，并可能进一步导致汽轮机事故，如汽轮机叶片严重断裂、主轴严重扭转和弯曲、叶轮损坏以及其他机器运行的严重损坏。
1轴向位移测量系统轴向位移测量传感器位移测量传感器控制装置系统其主要技术组成由位移测量盘装置系统、位移测量盘传感器装置和位移检测控制系统组成。
测量盘系统，即传感器，是一组特殊的机械部件，用于安装在任何大型汽轮机的转子轴上，以便能够与整个转子－汽缸轴一起旋转以进行移动位置测量。
当汽轮机定子轴在分缸内加热膨胀或冷却高温运行时，转子缸轴和定子的整个分缸轴也会因逐渐或紧急的变形和位移而移动。
为了保证能够准确及时地测量整个转子与汽轮机转子整个轴之间的相对移动距离和变形位移，为了保证完整，避免整个定子轴与汽缸之间的变形和微量位移造成的任何直接冲击，确保正确、及时、合理地选择汽轮机测量盘相应部件的正确安装位置。
背压式汽轮机管道的设计与分析
背压式汽轮机管道的设计与分析摘要：汽轮机的管线设计，应综合考虑管线走向、支吊架的选型和位置设置，通过分析，计算，结合实践经验，方可确定有效方案，确保蒸汽轮机进排汽管路系统的受力满足材质允许值，使蒸汽轮机可以高效、长久、安全、稳定运转。
关键词：背压式汽轮机；管道；设计前言汽轮机属于高精密，高转速，能量转换装置，通入高温高压的蒸汽，将热能转变成轴旋转的机械能，故进汽排气管道会因高温热胀产生较大热位移，同时对汽轮机的设备管嘴产生很大的作用力和力矩。
若相关重要管道布置不合理，可能会导致设备管嘴受力或力矩超过允许值，可能会引起汽轮机的定子与转子的接触和摩擦，机组振动的增加，连接法兰密封的泄露，还可能会致使汽轮机上下或内外缸结构发生变形、移位等，甚至引起机械损坏，被迫停车。
故汽轮机进汽排气管道的设计除了要综合考虑相关重要管线的走向，支吊架（承重支吊架、限制性支架等）类型的选择及位置的设定，尽可能的将管道热涨产生的应力、力矩限制到最小，并控制在汽轮机管嘴受力允许值内外，还应为压缩机及周围设备的操作，维修留出足够的空间。
按照汽轮机排汽的形式，汽轮机可划分为凝汽式汽轮机和背压式汽轮机。
1汽轮机进出口管道的典型设计要求SH/T3012—2011《石油化工管道布置设计规范》第5.10.2要求：汽轮机的进出口管道布置应经过柔性计算确定，管道对管口的作用力和力矩应符合制造商或NEMASM23的要求。
在汽轮机管道的柔性设计中，除了要保证管道走向有足够的柔性以外，尚需要特别注意以下两点：（1）X、Z向限位支架的位置和设计对于汽轮机管口的推力控制十分重要，保证管道产生的热膨胀不会在汽轮机的管口产生过大的推力。
（2）汽轮机管口附近的弹簧支吊架均应采用可变弹簧支吊架，以满足汽轮机进出口管道进行无应力安装的要求。
2背压式汽轮机管线布置原则背压式汽轮机进汽介质为高温高压蒸汽，设计管道时应首先考虑应利用管道自然弯曲所具有的柔性补偿高温引起的热涨和端点位移。
井口处连续油管最大允许轴向载荷分析
连续油管下井作业 时，为 抵 消 井 内 钻 井 液 产 生 的 浮 托力和 井 内 压 力［６］，需 要 用 注 入 头 将 其 注 入 井 内。 在井口处的连续油 管 具 有 一 定 的 曲 率，在 轴 向 载 荷 的 作 用 下 ，极 易 产 生 强 度 破 坏 ，导 致 生 产 事 故 。 早 期 研究文献 表 明 ，在 ［７１０］ 该 段 连 续 油 管 的 研 究 通 常 被 简化为直管，因此，研 究 结 果 难 免 会 产 生 一 定 误 差。 笔者通过将该段连续油管简化为具有一定曲率半径
２０２０年 第４９卷 第１期 第１页
石油矿场机械 犗犐犔 犉犐犈犔犇 犈犙犝犐犘犕犈犖犜
２０２０，４９（１）：１５
文 章 编 号 ：１００１３４８２（２０２０）０１０００１０５
井口处连续油管最大允许轴向载荷分析
王 飞 文１，杨 斌１，张 迪 盛１，许 红 林１，付 焘２，宋 洪 奇１
（１．重庆科技学院 石油与天然气工程学院，重庆 ４０１３３１； ２．中国石油集团川庆钻探工程有限公司 川东钻探公司，重庆 ４０１１２０）
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｆｏｒｔｈｅｃｏｉｌｅｄｔｕｂｉｎｇａｔｔｈｅｗｅｌｌｈｅａｄ，ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｒｅｓｉｄｕａｌｃｕｒｖａｔｕｒｅ，ｔｈｅ ｍｏｒｐｈｏ ｌｏｇｉｃａｌｅｑｕａｔｉｏｎａｎｄｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎｅｑｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｉｌｅｄｔｕｂｉｎｇ ｗｅｒｅｄｅｒｉｖｅｄｂｙｔｈｅｂｅａｍ ｂｅｎｄｉｎｇ ｔｈｅｏｒｙ，ａｎｄｔｈｅｃｏｉｌｅｄｔｕｂｉｎｇｓｅｃｔｉｏｎｓｔｒｅｓｓｍｏｄｅｌａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍａｌｌｏｗａｂｌｅａｘｉａｌｌｏａｄ ｍｏｄｅｌ ｗｅｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｃｏｉｌｅｄｔｕｂｉｎｇｉｓｐｒｏｎｅｔｏｅｘｃｅｓｓｉｖｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｓｓｏｎｔｈｅｏｕｔｅｒｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｈｅｃｏｎｃａｖｅｓｉｄｅ，ａｎｄｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｆａｉｌｕｒｅｏｃｃｕｒｓ．Ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍａｌ ｌｏｗａｂｌｅａｘｉａｌｌｏａｄｏｆｔｈｅｃｏｉｌｅｄｔｕｂｉｎｇｄｅｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｔｈｔｈｅｌｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅ ｗｅｌｌｈｅａｄ，ａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｗａｌｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｔｈｅｃｏｉｌｅｄｔｕｂｉｎｇ．Ｔｈｅｌｅｎｇｔｈａｔｔｈｅｗｅｌｌｈｅａｄｐｌａｙｓａ ｍａｊｏｒｒｏｌｅｉｎｔｈｅｍａｘｉｍｕｍａｌｌｏｗａｂｌｅａｘｉａｌｌｏａｄ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅｌｅｎｇｔｈｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｌｏｗｅｒｅｎｄｏｆ ｔｈｅｉｎｊｅｃｔｉｏｎｈｅａｄａｎｄｔｈｅｕｐｐｅｒｅｎｄｏｆｔｈｅ ｗｅｌｌｈｅａｄｐｏｓｉｔｉｏｎｓｈｏｕｌｄｂｅａｓｓｈｏｒｔａｓｐｏｓｓｉｂｌｅｉｎ ｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ． 犓犲狔狑狅狉犱狊：ｃｏｉｌｅｄｔｕｂｉｎｇ；ｉｎｊｅｃｔｉｏｎｈｅａｄ；ｗｅｌｌｈｅａｄ；ｓｅｃｔｉｏｎｓｔｒｅｓｓ；ａｘｉａｌｌｏａｄ
汽轮机轴向推力的主要平衡手段
汽轮机轴向推力的主要平衡手段说到汽轮机，大家可能会想起那轰隆轰隆的巨型机器，它们在发电厂里转啊转，不停地把热能变成电能。
但你知道吗，这些看起来威风八面的汽轮机，背后也有不少“秘密武器”来确保它们能平稳运行。
今天，我们就聊聊汽轮机轴向推力的平衡手段——说白了，就是如何让这些庞然大物保持平衡，不至于让它们在工作的时候东倒西歪。
1. 轴向推力的由来1.1 轴向推力是什么？首先，咱们得搞明白什么是轴向推力。
简单来说，就是汽轮机在工作时，内部的气体压力会推着轴向前或向后移动。
就像你推一辆车，车子会向你推回来一样，这个推力也会作用在汽轮机的轴上。
不过，汽轮机的轴可不简单，它不仅要承受这些推力，还得保持平稳，不让机器发生什么意外。
1.2 为什么要平衡？你可能会问，轴向推力的平衡有什么重要的？要知道，如果轴向推力不平衡，汽轮机的轴就会“晃荡”起来，就像一只飞盘在空中不稳定，最后搞不好会导致机器损坏，甚至停机。
所以，平衡推力就显得尤为重要。
想象一下你在玩蹦床，如果重心不稳，不用多久你就会摔下去，汽轮机也是同样的道理。
2. 主要的平衡手段2.1 推力轴承首先，最常见的手段就是推力轴承。
推力轴承就像是汽轮机的“支撑杆”，它们负责承受并分散轴向推力。
推力轴承的设计可是相当讲究的，要确保它们能够承受巨大压力，同时还要保持平稳的运转。
想象一下，推力轴承就像是支撑大厦的地基，得够牢固，才能让整个建筑稳如磐石。
2.2 油膜轴承接下来就是油膜轴承，它的工作原理有点像你在洗澡时把水放在手上，水膜能把你的手浮在水面上一样。
油膜轴承通过在轴与轴承之间形成一层油膜来减少摩擦。
这样一来，汽轮机的运转就更加平稳了，像是在滑冰场上滑行一样顺畅。
2.3 推力盘还有一种手段就是推力盘。
推力盘的工作原理比较直观，就是通过一个圆盘来均匀分配推力。
可以把它想象成一个巨大的轮子，当推力作用在这个轮子上时，轮子就会把推力均匀分布，防止局部压力过大。
就像是你用手推一个大球，球会滚动得很均匀，不会一边重一边轻。
219492874_汽轮机轴系支撑方案探讨
DOI:10.13808/ki.issn1674-9987.2023.02.001汽轮机轴系支撑方案探讨第一作者简介:张健(1975-),男,工程硕士,高级工程师,毕业于哈尔滨工业大学热力发动机专业,主要从事汽轮机设计工作。
张健袁廖上斌(东方电气集团东方汽轮机有限公司,四川德阳,618000)摘要:为提高经济性,现代汽轮机多采用多缸多转子结构,轴系由多个滑动轴承水平支撑,转子的自重和扰力由滑动轴承的油膜力平衡抵消。
多转子轴系分为双支撑和三支撑两种支撑方式,因三支撑方案具有结构紧凑、支持轴承标高变化对轴系稳定性影响小的优点,得到越来越多设计人员的青睐。
但三支撑方式也有一定的局限性,文章对三支撑轴系的局限性和轴系特点进行探讨,希望在新机型开发时,能够根据机组的特点和使用环境,合理选择机组轴系的支撑方案。
关键词:轴系,三支撑,响应,振动中图分类号:TK262文献标识码:B文章编号:1674-9987(2023)02-0001-05 Discussion on Steam Turbine Shafting Support SchemeZHANG Jian,LIAO Shangbin(Dongfang Turbine Co.,Ltd.,Deyang Sichuan,618000)Abstract:In order to improve the economy,modern steam turbines mostly use multi-cylinder and multi-rotor structure.The shaft system is supported horizontally by multiple sliding bearings.The weight and disturbance force of the rotor are offset by the balance of oil film force of sliding bearings.Multi-rotor shafting can be divided into two supporting modes:double span-three fulcrum and double span four fulcrum.The three fulcrum schemes are favored by more and more designers because of their advantages of compact structure and small influence of bearing elevation changes on shafting stability.However,the three fulcrum method also has some limitations.This paper discusses the limitations and characteristics of the double span-three fulcrum shafting.It is hoped that readers can reasonably choose the support scheme of the unit shafting according to the characteristics and operating environment of the unit when developing new models.Key words:shaft system,double span-three fulcrum,response,vibration1引言对经济性的不断追求促使现代大型汽轮机采用多汽缸多转子结构,汽轮机各转子及汽轮机与被驱动设备转子之间通过联轴器连接构成轴系。
汽轮机原理-3-3多级汽轮机的轴向推力及平衡方法
d 2 ( pd
p2 )
其中， pd为叶轮前的压力。
d1
d2
4
第三节 级汽轮机的轴向推力及平衡方法
一. 多级汽轮机的轴向推力
3、作用在轴封凸肩上的轴向力 Fz3
Fz3
4
(d12
d22 )p
汽轮机某一级的轴向推力为：
F' z
Fz1 Fz 2
Fz 3
多级汽轮机总的轴向推力为各级轴向推力之和。即 ：
2. 转子设计成转鼓形式：适用于反动式汽轮机
反动式汽轮机，各级的反动度较大
动叶片两侧的压差很大
转子设计成转鼓形式， 减少每级叶轮上产生的轴向推力
px p0
Fz
7
第三节 级汽轮机的轴向推力及平衡方法
二. 轴向推力的平衡方法
3. 叶轮上开平衡孔 适用于冲动式汽轮机
平衡孔
在叶轮上开设平衡孔可以减少叶轮两侧的压力差，
一. 多级汽轮机的轴向推力
蒸汽通过汽轮机通流部分膨胀作功时，对叶片的作 用力由圆周分力和轴向分力所组成。其中，圆周分力推动 叶轮作功，而轴向分力则对转子产生一个轴向推力。
在一般情况下，作用在一个冲动级上的轴向推力 由 3 部分所组成：
1、作用在动叶片上的轴向力 Fz1 2、作用在叶轮面上的轴向力 Fz2
Fz Fz'
d1
d2
5
第三节 级汽轮机的轴向推力及平衡方法
二. 轴向推力的平衡方法
在多级汽轮机中，总的轴向推力很大。特别是反动式汽轮机，其总的轴向推力可达 200~300T，冲动式汽轮机，其总的轴向推力可达40~80T。这样大的轴向推力是推力轴 承所不能承受的。因此，必须设法减少总的轴向推力，使之符合推力轴承的能承载能力。 也就是说，对汽轮机总的轴向推力应加以平衡。
汽轮机管口受力校核
汽轮机管口受力校核汽轮机是热能动力装置，广泛应用于各种场合。
在汽轮机的设计和制造过程中，管口的受力校核是至关重要的一环。
因为管口处经常承受高温高压的冲击，如果管口的受力校核不好，就有可能发生严重事故。
本文将详细介绍汽轮机管口受力校核的原理、方法和注意事项。
一、汽轮机管口受力校核的原理汽轮机管口的受力主要有轴向力、法向力和剪力三种形式。
其中轴向力是由于管道压力产生的，法向力和剪力则是由于振动、温度差等原因产生的。
因此，在进行受力校核时，需要分别考虑这三种形式的受力。
此外，还需要考虑氧化、腐蚀等因素的影响。
二、汽轮机管口受力校核的方法汽轮机管口受力校核的方法主要有三种：解析法、试验法和有限元法。
1. 解析法解析法是基于数学模型进行的，通过数学计算，得到管口的受力情况。
这种方法可以快速给出结果，而且计算精度高，但是对管口形状的要求较高，只能适用于某些标准形状的管口。
2. 试验法试验法是直接对汽轮机的管口进行测试，得到管口的受力情况。
这种方法可以获得实际的受力值，但是对试验条件的要求较高，同时需要大量时间和人力物力，难以在生产过程中进行。
3. 有限元法有限元法是一种通过将实际结构离散化为连续的有限元，然后进行计算得出管口受力分布的方法。
这种方法可以适用于各种形状的管口，并且可以通过不同的边界条件进行不同的分析。
因此，有限元法被广泛应用于汽轮机管口受力校核中。
三、汽轮机管口受力校核的注意事项在汽轮机管口受力校核过程中，需要注意以下几个问题：1. 边界条件的设置在进行汽轮机管口的有限元分析时，需要设置合适的边界条件。
边界条件的不合理设置会导致计算结果不准确。
2. 材料性能的确认在进行汽轮机管口受力校核时，需要确认材料的热物理性能。
不同的材料在高温高压环境下的性能可能会有所不同，必须进行精确的确认。
3. 模型的建立在进行有限元分析时，需要建立合适的模型。
模型的建立需要考虑到管口的实际形状、材料性能以及外部环境等因素。
压力容器和热交换器管口的许用载荷
压力容器和热交换器管口的许用载荷表29.3 压力容器和热交换器管口的许用载荷项目管口位于筒体侧管口位于封头侧轴向拉伸或压缩力 P/kN 2bD 2bD轴向剪切力V L/kN 2bD周向剪切力V C/kN 1.5bD合成剪切力V R/kN 2.5bD 2.5bD扭矩 MT/kN·m 0.15bD2 0.15bD2轴向弯矩M L/kN·m 0.13bD2周向弯矩M C/kN·m 0.1bD2合成弯矩 MR/kN·m 0.164bD2 0.164bD2注：b值按表29-4选取，D为管道的公称直径，in。
表 29-4 b值法兰等级容器热交换器150# 0.6 0.75300# 0.7 0.75600# 0.8 1.25900# 1.8 31500# 3 42500# 3.3 5.6 表29-3中各许用力和许用力矩方向见图29-17。
V R = (V L2+V C2)1/2，MR = (M L2+M C2)1/2(29-25)设备管口许用载荷适用于化工装置中管道作用于静设备(包括塔器、压力容器、储槽、换热器等)接口处(包括筒体或壳体)的许用载荷(力和力矩)的限定。
不适用成套设备的内部接管口对许用载荷的限定。
表13.2.2-1 许用载荷接管口尺寸力(kgf/℃) 力矩(kgf·m/℃)DN(mm) Fx Fy Fz Mx My Mz1.42.01.41.01.050(2’’) 1.42.12.13.01.580(3’’) 2.11.52.82.84.0100(4’’) 3.22.32.34.14.16.03.53.5150(6’’) 5.08.28.211.64.5200(8’’) 6.44.512.412.417.5250(10’’) 8.56.06.016.616.623.57.0300(12’’) 10.07.020.820.829.58.5350(14’’) 12.08.525.125.135.5400(16’’) 14.010.010.029.329.341.511.0450(18’’) 16.011.038.038.054.012.512.5500(20’’) 18.049.049.069.0550(22’’) 20.014.014.061.061.086.015.015.0600(24’’) 21.0注：①使用本表时，应将表中数据乘上设备设计温度与环境温度(20℃)的差值(当温度小于100℃时，按100℃考虑)，作为许用载荷的判断值。
船舶废汽管道单式轴向膨胀节模化方法及其热应力计算
船舶废汽管道单式轴向膨胀节模化方法及其热应力计算杨元龙【摘要】In order to improve the running safety of heat pipe expansion section under high temperature and high pressure pipe diameter, clarify the variation characteristics of thermal stress for the expansion section, the equivalent modeling method of single axial expansion joint was applied to calculate the thermal stress in the exhaust steam pipeline and the expansion joint under different loading conditions based on CEASAR code.The primary and secondary stress of exhaust steam pipeline, and the axial and transverse thermal displacement of the expansion joint were judged to meet operational requirements.According to the force calculation and analysis of the pipe rack, the configuration method of the pipe rack for the actual ship exhaust steam pipeline was put forward.The axial and transverse natural frequency of the exhaust steam pipeline and expansion joint were obtained.Through comprehensive evaluation of thermal stress for expansion joints under different operating conditions, a method was proposed for ship exhaust steam pipeline with large diameter expansion joint and the pipe support design.%为提高船舶高温高压大管径热力管道上膨胀节运行安全性,明晰大管径膨胀节的热应力变化特性,利用单式轴向膨胀节全结构等效模化方法,基于CEASAR程序计算不同载荷工况下船舶废汽管道及膨胀节热应力,判断废汽管道一次、二次应力满足运行要求且膨胀节轴向、横向热位移与试验数值基本吻合.通过管架的受力计算分析,提出了适用于实际船舶废汽管道管架的"主固定管架+次固定管架+导向管架+膨胀节"的耦合配管体系和膨胀节各向模态振动频谱,并得到了一种适用于船舶大管径废汽管道膨胀节及管架设计的验证方法.【期刊名称】《船海工程》【年(卷),期】2017(046)002【总页数】5页(P139-142,147)【关键词】膨胀节;废汽管道;热应力;CEASAR程序【作者】杨元龙【作者单位】中国舰船研究设计中心,武汉 430064【正文语种】中文【中图分类】U664.5在船舶热力系统管道的设计中，由于船舶废汽系统管道的管径较大，并存在舱室三维空间狭窄、设备布置复杂及多管系耦合安装等限制因素，导致船舶废汽管道不能采取自然补偿方式，而选用金属膨胀节吸收管道热膨胀量[1-2]。
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第３ ６ 卷 第２ ３ 期 ６ ４ ４ ８ ２ ０ １ ６年 １ ２月 ５日 中国电机工程
学
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Ｖｏ１ ． ３ ６ Ｎｏ． ２３ Ｄｅ ｃ ． ５， ２０１ ６
Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｅ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ＣＳ Ｅ Ｅ
￣２ ０ １ ６ Ｃ ｈ ｉ ｎ ． Ｓ ｏ ｃ ． ｆ ｏ ｒ Ｅ ｌ ｅ ｃ Ｅｎ ． ｇ ．
Ｄｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕｔ ｉ ｏ ｎ Ｆａ ｃ ｔ ｏ ｒ
Ｗ ＡＮ Ｇ Ｙｏ ｎ ｇ ， Ｓ ＨＩ Ｊ ｉ ｎ ｙ ｕ ａ ｎ ， Ｙ ＡＮ Ｇ Ｙ ｕ ， ＤＥ ＮＧ Ｚ ｈ ｉ ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ， Ｌ Ｉ Ｗａ ｎ ｇ ｆ ａ ｎ
（ Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ． ， Ｍｉ ｎ ｈ ａ ｎ ｇ Ｄｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｃ ｔ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ ０ ２ ４ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ＂ ）
电站管 系设计 中，由汽 轮机 制造 企业 提 出各管道 接
ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎｃ ｅｔ ｈｅ ｍａ ｘ ｉ ｍｕ ｍ ｄ ｅ ｖ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ＡＭ ＤＦ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｗａ ｓ １ ． ２ ％，
ｗｉ ｔ ｈ ａ ｓ ｕ ｍｍａ ｒ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ａ ｌ ｌ ｏ ｗａ ｂ ｌ ｅ ｐ ｉ ｐ ｅ ｌ ｏ ａ ｄ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ａ ｔ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ．Ｔ ｈ ｅ ｅ ｑ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ａ ｘ ｉ ａ ｌ ｍｏ ｍｅ ｎ ｔ ｄ ｉ ｓ ｔ ｉ ｒ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ
ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ． Ｔ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ａ ６ ０ ０ ＭＷ ｓ ｔ ｅ ａ ｍ ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ ａ ｓ ａ ｎ ｅ ｘ ａ ｍｐ ｌ ｅ ， ｔ ｈ ｅ
ＡＭＤＦ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｗａ ｓ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｉ ｆ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｉ ｎ ｆ ｕ ｌ ｌ
ＡＢＳ ＴＲＡＣＴ：Ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ ａ ｌ ｌ ｏ ｗａ ｂ ｌ ｅ ｐ ｉ ｐ ｅ ｌ ｏ ａ ｄ ｏｒ ｆ
ｓ ｔ ｅ ａ ｍ ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ａ ｘ ｉ ａ ｌ ｍｏ ｍｅ ｎ ｔ ｄ ｉ ｓ ｔ ｉ ｒ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗａ ｓ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ
，
析， 并与传统简化模型算法和有限元方法的计算结果进行 了
． ，
对 比。结果表 明：以有限元计算结果为参考 ，文 中方法计算
的猫爪处支反力最大偏差为 １ ． ２ ％，而传统方法的最大偏差 为 ３ ７ ． ０ ％，说明文中方法有 效地提高 了简 化算法 的计 算精 度。 文 中计算方法一次确定轴 向力矩分配系数，可满足同类 型机组管道接 口不 同载荷工况的稳定性计算需求， 为汽 轮机 管道接 口允许力和允许力矩设计提供 了新思路 。 关键词 ：汽轮机 ；应 力分析 ；稳 定性分析 ；管系设计 ；有 限 元方法 ；轴 向力矩分配系数
ｔ ｒ ａ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｉ ｉｅ ｆ ｄ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ． Ｉ ｔ ｓ ｈ ｏ ｗｓ ｔ ｈ ａ ｔｔ ｏ ｏ ｋ Ｆ ＥＭ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ａ ｓ
．
，
０ 引言
汽 轮机 汽缸 各进汽 、排汽 和 抽汽接 口与来 自锅 炉 、加 热器 、除氧器 等设 备 的管道 连接在 一起 。在
ＤＯ Ｉ ￣１ ０ ． １ ３ ３ ３ ４ ／ ｊ ． ０ ２ ５ ８ — ８ ０ １ ３ ． ｐ ｃ ｓ ｅ ｅ ． １ ５ １ ９ ７ ８
文章编号 ：０ ２ ５ ８ — ８ ０ １ ３（ ２ ０ １ ６ ） ２ ３ — ６ ４ ４ ８ ． ０ ６
中图分类号 ：Ｔ Ｋ ２ ６ ２
基于轴 向力矩 分配系数 的汽轮机管道 接 口允许载荷设计方法
（ ＡＭＤ Ｆ ） ｗａ ｓ ｄ ｅ ｉ ｒ ｖ ｅ ｄ ． ｈｅ Ｔ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｄ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ Ａ ＭＤＦ ｏｒ ｆ
ｓ ｔ ｅ ａ ｍ ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ ｃ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｉ ｆ ｎ ｉ ｔ ｅ ｄｅ ｍｅ ｎ ｔ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ （ Ｆ Ｅ Ｍ）ｗａ ｓ
ｃ ｙ ｌ ｉ ｎ ｄ ｅ ｒ ｓ ｔ ａ ｕｓ ｔ ａ ｎ ｄ ｈ ａ ｌ ｆ ｃ ｙ ｌ ｉ ｎ ｄ ｅ ｒ ｓ ｔ ａ ｕｓ ｔ ． Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｓ ｏ ｆ
ｃ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ ｐ ａ ｗｓ ｗｅ ｒ ｅ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ＡＭ ＤＦ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ａ ｎ ｄ