汽轮机叶片结构强度振动
汽轮机叶片的动强度
（一）叶片弯曲振动的微分方程
计算方法： 首先根据叶片结构及实际工作情况作出假定，得出简化的力学模型，
然后列出微分方程式，求通解。 由叶片的边界条件确定积分常数 最后求出叶片自振频率 1、基本假定
叶片根部刚性固定，根部截面处挠度转角为0； 叶片为弹性杆； 叶片只在一个平面内振动； 叶片振动无阻尼； 不考虑离心力对振动影响；
汽流的作用力不均匀分布，叶片每经过一只喷嘴片，汽流作用力就减小一
次，即受到反方向的扰动。
（2）计算 Ⅰ）全周进汽
喷嘴沿圆周向是均匀分布，所以 fh zn，n 一般zn＝40～90。
Ⅱ）部分进汽，部分进汽度e
进汽弧度有 zn个 喷嘴，级平均直径dm，
动叶经过一个节距所需时间 所以
tm
e dm zn
，当量喷嘴数
Al4
(kl )2
2
EI ml 3
f的影响因素：叶片材料（E、ρ），结构（A，I，l）
(kl)0
1.875
(kl)1
4.694 7.855
(kl)2
(kl)3
……
10.996 ……
A0型的最低阶振动自振频率
(kl)2
f A0 2
EI
Al4
0 :1 :2 : 1: 6.27 :17.55
f An
• 上下两隔板结合面处喷嘴错位或有间隙； • 级前后有抽汽口，抽汽口附近喷嘴出口汽流的轴向速度小，
引起扰动； • 高压级采用窄喷嘴时，加强筋对汽流产生扰动； • 采用喷嘴配汽方式
2、低频激振力频率计算
（1）对称激振力，若引起汽流扰动的因素沿圆周对称分布，则 fex kn，
n为动叶转速，k为一个圆周内的激振力次数。
振幅越大，当两者相等将发生共振，振幅及
汽轮机振动的原因分析及处理对策研究
汽轮机振动的原因分析及处理对策研究一、汽轮机振动的原因分析1. 设计问题汽轮机振动问题的根源之一是设计问题。
如果在汽轮机设计过程中，对其结构、叶轮、轴承等部件的设计没有进行充分考虑，就会导致汽轮机在运行时产生不必要的振动。
设计问题主要表现在结构刚度不足、零部件匹配不良、动转子不平衡等方面。
2. 运行问题汽轮机在长时间运行过程中，会产生磨损和劣化，这些问题也是振动的主要原因之一。
汽轮机轴承的磨损会导致轴承空隙增大，从而增加了振动的产生；轴承因摩擦磨损而引起的不平衡也是振动的一大问题。
3. 维护问题汽轮机的维护问题也是导致振动的原因之一。
如果汽轮机的维护不到位，导致零部件损坏、润滑不良等问题，都会引起汽轮机的振动。
4. 控制问题汽轮机振动的原因还可能包括控制问题，例如系统稳定性差、控制参数不合理等。
如果汽轮机的控制系统存在问题，就有可能导致汽轮机振动不稳定，甚至失控。
5. 外部环境问题外部环境的影响也是汽轮机振动的一个重要原因。
风、水、地震等外部因素都有可能引起汽轮机的振动。
特别是在一些特殊的作业环境中，外部环境因素可能会对汽轮机振动产生更大的影响。
二、汽轮机振动的处理对策针对汽轮机振动问题，首先需要进行设计优化。
在汽轮机的设计过程中，应该充分考虑结构强度、材料性能等因素，采用合理的设计手段来降低振动产生的可能性。
这包括提高结构刚度、优化叶片设计、加强轴承支撑等措施。
对汽轮机的运行状态进行实时监测是降低振动的有效手段。
通过使用振动传感器等设备，可以实时监测汽轮机的振动情况，及时发现振动异常，从而进行及时处理。
加强汽轮机的维护保养工作也是降低振动的关键。
定期进行设备检修、更换磨损零部件、加强润滑保养，能够有效延长汽轮机设备的使用寿命，降低振动的产生。
汽轮机控制系统的合理调节也是降低振动的一项重要措施。
通过优化汽轮机的控制参数，提高控制系统的灵敏度和稳定性，可以有效降低汽轮机的振动。
5. 防护措施为了减小外部环境对汽轮机振动的影响，可以在汽轮机周围设置振动吸收装置，减小外部振动对汽轮机的影响，从而降低汽轮机振动问题的发生。
汽轮机叶片振动特性与强度分析
766.62
976.08 1094.2 1157.6 1197.1 1227.8
1257.3 1289.6
794.21
999.49 1119.7 1186.1 1228.6 1262.5
1295.1 1330.3
k=7
k=6 k=5 k=4 k=3 k=2 k=1
一节径 二节径 三节径 四节径 五节径 六节径 七节径 八节径
800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 3000 6000
转速 n/rpm
六节径一阶
七节径一阶 八节径一阶
9000
12000
K=6的激振频率为1200Hz，对应叶片的六节径频率为1262.5Hz，共振裕度为5.2%；在其他倍频线 与节径线均未相交，共振裕度较大，不~50%的透平事故是由叶片故障引起的。
叶片基本类型
叶片由叶根、工作部分（叶身、叶型部分）、连接件（围 带或拉金）组成。
叶根结构 （a）T型叶根；（b）外包凸肩T型叶根；(c）菌型叶根； （d）外包凸肩双T型叶根；（e）叉型叶根；（f）枞树型叶根
1256.8 1617 2088.8 2435.3
984.38
1375.4 1719.4 2214.7 2651.2
10.57%
8.62% 5.96% 5.68% 8.14%
3
4 5 6
叶片振动应力
振动应力并不反应叶片真实的受力情况，而是反映叶片各部位所 受应力的相对大小，得到叶片的应力分布情况，这对研究叶片各部位 受力很有意义。从下图中可知，叶片应力呈环层状分布，应力由叶根 向叶顶逐渐减小，由叶片中部向四周逐渐减小。最大应力出现在叶根 处，在设计中往往会采取措施减小应力集中。
汽轮机调节级动叶片强度振动分析和安全评价
汽轮机调节级动叶片强度振动分析和安全评价摘要：汽轮机组的第一级叶片由于级功率的增加以及处于高温、高压的工作环境，叶片的安全性都需要特别考虑。
通常，该类叶片的静强度均能得到较好的满足，叶片的动强度是结构设计需要重点考虑的内容。
采用喷嘴配汽后的第一级叶片称为调节级叶片，相对节流配汽的第一级叶片来说，由于级的焓降及压差更大以及部分进汽激振力的作用，叶片强度设计条件更加恶劣，为了保留足够的强度裕度，调节级动叶片具有更大刚性，结构复杂等特点。
基于此，本文主要对汽轮机调节级动叶片强度振动和安全评价进行分析探讨。
关键词：汽轮机；调节级动叶片；强度振动；安全评价前言大功率汽轮机组的第一级叶片由于大负荷、高温以及部分进汽等因素，无论从经济性还是从安全性方面来看，调节级在大功率汽轮机所有零部件中，其工作条件都是最恶劣的。
从历史的角度和在世界范围内来看，设计和开发一个相对高效率、安全和制作较容易的调节级，其本身就是一大挑战。
调节级设计中面临的具体问题很多。
由于成圈结构对叶片动强度的明显改善，世界各透平制造厂家早就尝试对调节级使用成圈结构，但由于激振力大和温度高等原因难度极大。
因为短叶片（即大刚度叶片），尤其是高温段的短叶片成圈结构其频率特性是很难把握的。
调节级叶片的使用对机组功率几乎无限制要求，考虑强度工况，单调节级机组功率可以达到700MW，对于更大功率的机组，综合考虑叶片安全性及级损失，一般考虑设计成双调节级结构。
工作状况恶劣以及单机功率的增加，要求调节级动叶片频率必须避开共振，以降低叶片振动应力。
为了满足调节级动叶基本的强度要求以及增加叶片刚性，调节级叶片通常会采用一些特殊的结构，如在大功率汽轮机用得较多的自带围带加铆接围带结构。
由于高刚性以及高温对叶片最终运行状态的影响，调节级叶片工作状态下频率通常很难用试验方法获得，采用常规振动计算方法时，由于此类叶片结构复杂以及大刚性的影响，很难考虑振动下传以及铆接围带对频率的影响，导致频率计算可靠性较差。
汽轮机叶片振动与分析
摘要电力工业为国民经济各个领域和部门提供电能，它的发展直接影响着工农业建设的速度。
为了确保实现机组的长期“安全、经济、满发”这一综合质量要求，近年来人们对叶片的振动进行了广泛深入的研究。
本论文着重阐述了汽轮机叶片的型线部分受力计算方法和避免叶片共振的措施。
介绍了汽轮机叶片的结构形式、叶片受力分析的方法。
介绍了叶片振动产生的原因、机理和振动类型。
在叶片受力分析之后，提出叶片振动频率的计算方法。
在介绍了叶片的振动特性和调频安全准则后，提出避免叶片产生共振的措施和建议。
介绍了叶片静频率和动频率的实测方法并且对目前比较先进的实时监测仪器作了简单的介绍和对比分析。
在大量收集资料和阅读相关文章的过程中，对汽轮机叶片振动产生的原因、机理以及类型有了深刻的了解，完成毕业论文。
关键词：汽轮机；叶片；振动AbstractThe electric power industry provides the electrical energy for national economy each domain and the department, its development is a ffecting the industry and agriculture construction speed directly. In order to guarantee the realization unit long-term “the security, the economy, completely sends” this comprehensive quality requirement, in recent years the people have conducted the widespread thorough research to leaf blade's vibration.The present paper elaborated emphatically the steam turbine leaf blade the line partial stress computational method and avoids leaf blade resonating the measure. Introduced the steam turbine leaf blade's structural style, the leaf blade stress analysis method. Introduced the leaf blade vibration produces reason, mechanism and vibration type. After leaf blade stress analysis, proposes the leaf blade vibration frequency computational method. After introduced leaf blade's vibration characteristic and the frequency modulation security criterion, proposed avoids the leaf blade having the resonating measure and the suggestion. Introduced and the leaf blade static frequency and moved the frequency the actual method to make the simple introduction and the contrast analysis to the present quite advanced real-time monitor instrument.In the massive data collection and in the reading thread process, the reason, the mechanism as well as the type which produced to the st eam turbine leaf blade vibration had the profound understanding, completed the graduation thesis.Key word: Turbine; Leaf blade; Vibration目录引言 (1)第一章叶片受力分析 (3)1.1叶片的结构形式 (3)1.1.1叶片型线部分 (3)1.1.2动叶叶根 (4)1.1.3动叶顶部 (5)1.2叶片的连接件及其连接形式 (5)1.3叶片型线部分的应力计算 (6)1.3.1等截面叶片的拉应力计算 (6)1.3.2变截面叶片的拉应力计算 (7)1.3.3叶片的蒸汽弯应力计算 (8)第二章叶片的振动 (13)2.1振动产生的原因 (13)2.1.1低频激振力——第一类激振力 (13)2.1.2高频激振力——第二类激振力 (14)2.2叶片的振动形式—振型 (15)2.2.1自由叶片的振型 (15)2.2.2有限叶片组的振型 (16)2.2.3整圈的振型 (17)2.3叶片自振频率的计算 (17)第三章叶片振动的安全准则和调频 (20)3.1叶片振动特性 (20)3.1.1 基本概念 (20)3.1.2安全倍率 (21)3.1.3 不调频叶片的安全准则 (23)3.1.4 调频叶片的安全准则 (23)3.2避免叶片共振的方法及措施 (24)第四章叶片振动的实验分析 (33)4.1叶片静频率的测定 (33)4.1.1自振法 (33)4.1.2共振法 (33)4.1.3 全息摄影 (35)4.2动频率的测定 (37)4.2.1用无线电遥测技术在线诊断叶片振动 (37)4.2.2双探头叶片振动监测系统 (38)4.2.3其他测试方法 (39)结论 (40)参考文献 (41)谢辞 (42)引言由于电能日益广泛地被使用，电气化的程度已成为国民经济现代化的重要标志之一。
汽轮机叶片结构强度振动
热冲击
腐蚀成分（NaCl，MgCl2，V2O5等）
可编辑东方电气新版PPT模板
腐蚀成分（NaCl，MgCl2，V2O5等） Cl- 使疲劳极限下降50%左右 V2O5，Na2SO4加速氧化和晶间腐蚀
2
叶片强度 计算
固体微粒及湿蒸汽中的水滴冲击
汽轮机末几级的电化腐蚀和水滴机械冲刷 处理方法有表面硬化：镀铬、硬质合金、
叶片强度 计算
M sI W1
合成应力
s I tI bd I
剪切应力
C C 0 C1 C 2 2F2
可编辑东方电气新版PPT模板
挤压应力
cr
C 2F3
2
叶片强度 计算
轮缘计算 拉应力
2 Z 2 C C rim 3 4R2 b
t' 2
2
叶片强度 计算
透平最大负荷工况 危险 工况 对于喷嘴调节的汽轮机调节 级，为第一调节阀全开，其 余调节阀全关的工况
P Pu2 Pa2
气流力
可编辑东方电气新版PPT模板
叶片弯应力计算
2
叶片强度 计算
作用在叶片上的气流力是均匀分布的 均布载荷
qP l
离底部截面为 x 处的弯矩
ql x M x 2
2
叶片强度 计算
可编辑东方电气新版PPT模板
叉型叶根
两排或三排
2
叶片强度 计算
可以有一叉、两叉、多到六叉、七叉，铆钉有一排、
可编辑东方电气新版PPT模板
有骑缝与中间销钉，主要是看对叶根削弱程度决定
采取哪种形式。可以承受大载荷
2
叶片强度 计算
可编辑东方电气新版PPT模板
热电厂汽轮机异常振动原因及处理措施
热电厂汽轮机异常振动原因及处理措施
热电厂汽轮机的异常振动可能有多种原因，下面将介绍一些常见的原因和相应的处理措施。
1. 汽轮机叶片失衡：汽轮机叶片失衡是造成振动的主要原因之一。
叶片失衡可能是由于安装不当、材料质量问题或叶片磨损等原因导致的。
处理措施可以是对叶片进行重新平衡或更换失衡叶片。
2. 喘振：喘振是因为燃烧室内的燃烧引起的不稳定振动。
喘振的处理措施可以通过调整燃烧室气动特性，使燃烧更加稳定，或者减小燃烧室内的共振效应。
3. 异物进入机内：有时候由于外部原因，如飞石或其他杂物进入汽轮机内部，会导致振动。
处理措施包括清除异物和对受损部件进行修复或更换。
4. 轴承损坏：轴承的损坏也可能是振动的原因之一。
轴承损坏可能是由于磨损、润滑不良或轴承松动等原因导致的。
处理措施可以是更换损坏的轴承或调整轴承的润滑方式。
5. 转子不平衡：转子不平衡可能是由于制造不当造成的。
处理措施可以是对转子进行重新平衡或更换不平衡的转子。
针对以上问题，为了保证热电厂汽轮机的正常运行和安全，需要进行定期的检查和维护。
检查过程中需要注意振动传感器的安装和校准，以确保准确的振动数据记录和分析。
应按照汽轮机的操作手册和制造商的建议进行日常运行和维护，包括润滑、清洁和紧固等工作。
汽轮机振动的原因分析及处理对策研究
汽轮机振动的原因分析及处理对策研究汽轮机是一种常见的热能动力机械设备，广泛应用于发电厂、化工厂、船舶等各个领域。
由于工作环境的不同，汽轮机在运行过程中经常会遇到振动问题，而振动问题往往会对汽轮机的性能和安全产生不良影响。
对汽轮机振动问题进行原因分析及处理对策研究显得十分重要。
一、汽轮机振动的原因分析1. 机械因素汽轮机振动的一个重要原因是机械因素，主要包括叶轮不平衡、轴承失效、齿轮啮合不良、叶片断裂、转子不对中等问题。
叶轮不平衡是振动的常见原因之一，当叶轮的动平衡失调时，叶轮在旋转时会产生不平衡的力矩，导致汽轮机振动。
2. 流体因素汽轮机运行时，旋转部件会受到来自燃气或蒸汽的压力和流体力的影响，流体因素也是导致汽轮机振动的一个重要原因。
当汽轮机内部管道或进气口出现堵塞、泄漏、转流等问题时，会导致流体动力学不稳定，产生振动。
3. 过热和过冷汽轮机在运行过程中，由于实际工作环境和负载变化导致汽轮机的过热和过冷，也是导致振动的原因之一。
当汽轮机过热时，叶片和转子会产生膨胀，使得机械结构变形，从而产生振动。
过冷也会导致汽轮机叶片和转子产生收缩，造成振动。
4. 噪声问题汽轮机在运行时会产生噪声，而噪声也可以导致振动。
当汽轮机内部的机械部件和管道存在松动或振动时，会产生共振效应，使得振动加剧。
二、汽轮机振动的处理对策研究1. 加强定期检测和维护为了及时发现汽轮机振动问题，可以加强对汽轮机的定期检测，检测包括机械部件的动平衡、轴承的状态、齿轮的啮合状况、叶片的完整性等。
一旦发现异常，要立即停机检修，避免振动问题的进一步扩大。
2. 完善润滑系统润滑系统是汽轮机正常运行的重要保障，润滑不良会导致部件摩擦增大，加剧振动。
要加强对汽轮机润滑系统的检测和维护，确保润滑油、润滑脂的质量和供给正常。
3. 优化工艺流程对汽轮机的工艺流程进行优化，如合理设计进气口、出气口、排气管道等部件，减少流体动力学不稳定因素，降低振动发生的可能。
汽轮机振动——精选推荐
第一章汽轮机振动第一节叶片的振动一、叶片的振动叶片是根部固定的弹性杆件，当受到一个瞬时外力的冲击后，它将在原平衡位置附近做周期性的摆动，这种摆动称为自由振动，振动的频率称为自振频率。
当叶片受到一周期性外力(称为激振力)作用时，它会按外力的频率振动，而与叶片的自振频率无关，即为强迫振动。
在强迫振动时，若叶片的自振频率与激振力频率相等或成整数倍，叶片将发生共振，振幅和振动应力急剧增加，可能引起叶片的疲劳损坏。
若叶片断裂，其碎片可能将相邻叶片及后边级的叶片打坏，还会使转子失去平衡，引起机组强烈振动，造成严重后果。
由此可知，叶片振动性能的好坏对汽轮机安全运行影响很大，因此必须对叶片振动问题进行研究。
（一）引起叶片振动的激振力汽轮机工作时，引起叶片振动的激振力主要是由于沿圆周方向汽流不均匀而产生的。
根据频率高低，激振力可分为高频激振力和低频激振力。
1. 高频激振力由于喷管出汽边有一定的厚度及叶型上的附面层等原因，喷管出口汽流速度沿圆周分布不均匀，使得蒸汽对动叶的作用力分布不均匀。
动叶每经过一个喷管所受的汽流力就变化一次，即受到一次激振。
对于全周进汽的级，该激振力的频率为:式中Zn—级的喷管数通常Zn=40～80，n=50r／s，则激振力的频率f=2000～4000Hz，故称为高频激振力。
对于部分进汽的级，若部分进汽度为e、级的平均直径为dm，则激振力的周期T和频率f分别为1第2页22. 低频激振力由于制造加工的误差及结构等方面的原因，级的圆周上个别地方汽流速度的大小或方向可能异常，动叶每转到此处所受汽流力就变化一次，这样形成的激振力频率较低，称为低频激振力。
产生低频激振力的主要原因有：①个别喷管加工安装有偏差或损坏；②上下隔板结合面的喷管结合不良；③级前后有加强筋，汽流受到干扰；④部分进汽或喷管弧分段；⑤级前后有抽汽口。
若一级中有i 个异常处，则低频激振力频率为：f in （二）叶片的振型叶片的振动有弯曲振动和扭转振动两种基本形式，弯曲振动又分为切向振动和轴向振动。
汽轮机异常振动分析与排除
汽轮机异常振动分析与排除
汽轮机异常振动是汽轮机运行中经常会遇到的问题，其会影响汽轮机的可靠性、安全
性和运行效率。
因此，对汽轮机异常振动进行分析与排除具有重要意义。
汽轮机异常振动主要包括以下几个方面：
1.机体振动：机体振动是指汽轮机整机的振动，其主要是由于机座、轴承、齿轮等部
件故障或不平衡所引起。
机体振动的解决方法通常是对有问题的部件进行检修或更换。
3.剪切振动：剪切振动是指汽轮机叶轮片在流体作用下振动，其主要是由于叶轮片自
身的结构强度、制造工艺等问题所引起。
剪切振动的解决方法通常是通过对叶轮片的结构
和制造进行改进。
在分析汽轮机异常振动时，需要采用多种技术手段，例如振动传感器、高速摄像机、
频域分析等。
通过采集和分析振动信号，可以确定汽轮机产生异常振动的原因，并制定相
应的修复方案。
在排除汽轮机异常振动时，需要根据具体的情况选取相应的方法。
例如对于机体振动，可以采取检修或更换有问题的部件；对于旋转部件振动，可以采取转子动平衡或更换叶片等；对于剪切振动，可以采取改进叶轮片的结构和制造等措施。
需要指出的是，汽轮机异常振动所涉及的问题十分复杂，可能存在多种因素导致的复
合问题。
因此，在进行汽轮机异常振动的分析与排除时，需要采用系统化的方法，结合实
际情况，综合考虑多种因素，并充分发挥经验和专业知识的作用。
第五章 汽轮机强度及振动
四、叶片组的振动 由围带或拉筋连成叶片组后，同样存在弯曲和 扭转两种振动型式。
1．叶片组的弯曲振动 (1)切向振动 在A型振型中,叶片组内各叶片保持同步振动，即振 动幅度和相位均相同，如图5-14(a)、(b)，(c)所示。 在B型振型中，如果叶片组中心线两侧等距离的叶 片振动的相位相反，叶片组中心线两侧等距离叶片对 围带的作用力刚好相反，从而使围带保持不动，称为 B01型振动，如图5-14(d)所示。 如果叶片组中心线两侧等距离叶片的振动相位相同， 如图5-14(e)所示，称为B02型振动。
图5-9 叶片的基本振动形式 (a)切向振动;(b)轴向振动;(c)扭转振动
1）节点或节线：叶片上振动位移为零的点
或线节点或节线。根据叶片上振动的节点或节 线数称为几阶振型。 2） A型振动：叶顶自由、并参与振动的振型 称为A型振动，如图5-10(a)、(b)、(c)所示。 A0型振型：对图5-10(a)，叶顶位移不为零， 并且叶片上没有节点，故称为A0型振型；
设叶片的高度l , 平均半径Rm , 则离叶根x高度 截面上所受的离心力为 Fc ( x ) = ∫
Rm + l 2
式中ρ − 动叶片材料的密度; A ( r ) − r 截面的面积;
x
ρ A ( r )rω 2 dr
ω − 动叶片的旋转角速度;
则x截面所受的离心应力
σ c ( x) =
Rm + l 2 Fc ( x ) 1 ρ A ( r )rω 2 dr = A ( x ) A ( x ) ∫x
二、激振力 1、表5-1给出了汽流周期性激励产生的原因和频 率特征。
2、低频激振力 在汽轮机的圆周上，有个别地方的汽 流的大小或方向可能异常，叶片每转到此 处，受力就变化一次，这样形成的激振力 称为低频激振力。
关于汽轮机轴瓦震动分析与处理及汽轮机调节级叶片断裂事故分析及处理
关于汽轮机轴瓦震动分析与处理及汽轮机调节级叶片断裂事故分析及处理摘要：汽轮机为各种机械的设备动力供给，所以对汽轮机的维修保养十分重要。
其轴瓦、轴颈、叶片磨损对于整个系统都有着影响，为加强汽轮机组日常保养与维护，文章就汽轮机轴瓦、轴颈磨损及调节叶片断裂的分析与预防进行了简要的论述。
关键词：汽轮机轴瓦震动叶片断裂机械事故分析处理一、轴瓦震动分析汽轮机轴瓦振动是汽轮发电机组运行中常见的主要故障，严重影响着机组的安全运行和使用寿命。
轴瓦垂直方向的振动，由于是机组运行直接监控的重要参数，另外由于多年来无数专家和科研人员的努力，在振动的分析和处理上已经形成了一套行之有效的办法。
而轴瓦水平方向的振动，由于缺乏监控手段，往往在发现时已造成重大影响，导致不得不停机消除。
本文结合处理消除轴瓦水平振动的经过，分析水平振动大产生的原因以及处理措施，得出处理水平振动大的几个结论，希望能在机组检修阶段注意消除导致振动的潜在因素，以避免运行中因水平振动大而导致停机或事故的发生。
1、200MW汽轮机#5, #4轴瓦水平振动大处理经过某电厂#1汽轮机#5轴瓦水平振动的解决。
其#1汽轮机系东方汽轮机厂生产的N200-130/535/535型汽轮机，于12月进行了通流部分改造。
次年3月15日，该机在负荷从170MW升至220MW的过程中，#5轴瓦处突然响声异常，同时瓦盖振动明显.在线监测表计显示垂直振动为35μm，就地用测振表测量#5轴瓦瓦振值如下:垂直方向:37μm，水平方向:201 μm，轴向:189μm 。
测量轴承箱结合面及汽缸和台板连接处差别振动均不大，都在30wm以下，被迫打闸停机。
停机后检查#5轴瓦及瓦箱内各部件。
该机组#5轴瓦为椭圆轴瓦，靠四块垫铁固定在轴承箱内。
检查发现#5轴瓦上垫铁接触很差，右侧仅角部有两个接触点，其余无接触痕迹。
翻出轴瓦检查，轴瓦钨金良好，无磨损痕迹;下垫铁接触良好。
检查低发转子联轴器各连接螺栓，各螺栓联结紧密，伸长值均符合要求，无松动现象。
最新六章节汽轮机主要零件结构与振动
式中， n----- 转速； fh nz
（6—47）
z ---- 级内喷嘴数。
当部分进汽度e < 1 时，则有
fh n z' z' z
式中， z ' ——为当量喷嘴数。e12三 叶片振动的基本振型
叶片振动的基本形式有弯曲振动和扭转振动。而弯曲振动又分切向振动和轴向振 动：
❖ 绕叶片截面最小主惯性轴（Ⅰ—Ⅰ轴）的弯曲振动称为切向振动； ❖ 绕叶片截面最大主惯性轴（Ⅱ—Ⅱ轴）的弯曲振动称为轴向振动； ❖ 沿着叶片长度方向绕通过截面型心轴线往复作转过一角度的振动称为扭转振
上述几种情况产生的激振力，都会使动叶片每旋转一周，就要受到一 次（或几次）激振力的作用，故称为低频激振力。
11
低频激振力的频率是汽轮机转速的整数倍，即
fl kn
(6—46)
式中， n-----汽轮机转速；
k——为正整数，k=1,2,3,……
2. 高频激振力
高频激振力产生的原因是由于喷嘴的存在所致。由于喷嘴通道 壁面的存在，使蒸汽在喷嘴出口处的汽流速度大小沿轮周分布 呈近似抛物线（图6—42）。叶片每转过一个喷嘴通道时，所 受汽流作用力就会发生一次由小到大、又由大到小的变化。这 种激振力称之为高频激振力。高频激振力的频率用下式求得：
B型振动：根部固定、叶顶为铰支的振动（图6—45）。叶片作B型 振动时，叶顶不产生位移，但要产生旋转。B型振动也依次有
B 0 型振动、B 1型振动、B 2 型振动…等。对于等截面各阶振动，有：
fB 0 ： fB 1 ： fB 2 1 :3 .2 :6 .8
14
2. 轴向振动 叶片轴向振动的振型如图6---43b所示。与切向振动
类似，叶片轴向振动分为A型振动和B型振动。 3. 扭转振动
汽轮机运行振动的大原因分析及应对措施
汽轮机运行振动的大原因分析及应对措施汽轮机是一种将热能转换为机械能的装置，它广泛应用于发电厂和工业生产中。
在汽轮机的运行过程中，振动是一个常见的问题，它可能会影响到汽轮机的稳定运行，甚至造成机械损坏。
对汽轮机运行振动的大原因进行分析，并提出相应的应对措施具有重要的意义。
一、汽轮机运行振动的大原因分析1. 轴承故障汽轮机的轴承故障是造成振动的常见原因之一。
轴承的损坏或磨损会导致轴承支撑不稳，从而产生振动。
轴承故障的根本原因可能包括润滑不良、轴承安装不当、工作负荷过大等情况。
2. 不平衡不平衡是另一个常见的汽轮机振动原因。
汽轮机转子在加工或安装过程中，如果存在不平衡现象，就会产生不同程度的振动。
不平衡可能源于转子的设计、制造或安装过程中的不当安排。
3. 叶片故障汽轮机叶片的故障也会引起振动。
叶片的严重磨损、失调或裂纹，都会导致汽轮机的振动量增加，甚至产生共振现象。
4. 调速系统故障调速系统是汽轮机的重要组成部分，当调速系统发生故障时，汽轮机的排汽量和工作负荷无法得到有效的控制，导致汽轮机振动加剧。
5. 基础或支撑结构问题汽轮机的振动还可能与其基础或支撑结构有关。
如果汽轮机的基础不稳固或者支撑结构存在问题，都有可能引起振动。
6. 轴线偏移汽轮机的轴线偏移也是引起振动的原因之一。
轴线偏移可能由于装配不当、工作负荷不均或者机械材料变形等原因引起。
二、汽轮机振动的应对措施1. 轴承检查与维护定期对汽轮机的轴承进行检查和保养是防止振动的关键措施。
对润滑系统进行定期检查，并且在轴承出现异常磨损时及时更换轴承。
2. 动平衡对汽轮机的转子进行动平衡处理，是确保汽轮机稳定运行的重要手段。
在汽轮机的设计和制造过程中，应严格保证转子的动平衡性能。
3. 叶片保养保持汽轮机叶片的完好状态也是防止振动的重要措施。
定期对叶片进行检查和保养，及时清理叶片表面的积灰和异物，保证叶片的强度和刚度。
4. 调速系统维护对汽轮机的调速系统进行定期维护和检查，确保其正常运行，并且保证调速系统与汽轮机的协调性能。
汽轮机调频叶片与不调频叶片振动强度安全准则
汽轮机调频叶片与不调频叶片振动强度安全准则在工业的世界里，汽轮机就像一位伟大的指挥家，指挥着能量的交响乐。
它的调频叶片和不调频叶片就像是乐团里的不同乐器，彼此配合，才能奏出美妙的乐章。
可是，大家有没有想过，这些叶片在高速旋转的时候，会产生什么样的振动呢？要是振动强度过大，可是会出事的哦！想象一下，如果一个小提琴拉得太用力，弦断了，乐器就得退休了。
汽轮机的叶片也是一样，振动太厉害，不但影响工作效率，还可能导致整个机器“罢工”。
说到振动强度，大家可能觉得这听上去有点儿高大上，其实就像平时我们走路的时候，不小心摔了一跤，那种“咣当”的声音就是振动。
这种声音如果太频繁，机器就像在发脾气。
调频叶片是为了保持旋转的稳定性而设计的，尤其是在负荷变化大的时候。
没错，这就像是一个人在坐过山车的时候，手里拿着饮料，必须得稳住，才能不洒一地。
这调频叶片的工作就是这样，确保汽轮机在各种情况下都能平稳运行。
然而，不调频叶片就有点儿“放飞自我”的感觉，尤其是在遇到负荷变化的时候。
像一只任性的孩子，时不时就要跳出来捣乱。
振动强度一旦超过安全准则，机器就可能会受到损害，严重的话还可能引发事故。
大家想象一下，机器突然冒烟，那可真是“叫天天不应，叫地地不灵”。
这时候，就得麻烦维修工人来出场了，保不齐还得停工几天，真是损失惨重。
说到安全准则，哎呀，这个可是关键中的关键。
就像是家里的安全守则，平时不能大意，尤其在工作环境中，更不能掉以轻心。
调频叶片和不调频叶片的振动强度都有相应的标准，确保在运行过程中不会出现问题。
大家都知道，预防胜于治疗，早些规避风险总比后面处理事故要好得多。
就像是出门前检查一下钥匙、钱包，要是落下了，可就尴尬了！怎么才能保证这些叶片在运行中的振动强度都在安全范围内呢？定期的检测和维护是必不可少的。
就像照顾宠物一样，要时不时带它去医院检查，才能确保它健康。
这里面包含了很多技术手段，比如振动监测、实时数据分析等等。
这些听起来可能有点儿复杂，但其实就是利用一些现代科技，帮助我们“看透”叶片的状态。
汽轮机不调频叶片振动强度安全准则
汽轮机不调频叶片振动强度安全准则1. 引言1.1 研究背景汽轮机是一种常见的动力机械设备，被广泛应用于发电、航空、船舶等领域。
在汽轮机中，叶片是起到引导气流和转动作用的重要部件，其振动状况直接影响着汽轮机的稳定运行和安全性能。
随着科技的不断发展和汽轮机工作环境的不断变化，汽轮机叶片振动强度问题日益引起人们的关注。
不调频叶片振动强度是汽轮机安全运行的重要指标之一，其分析和评估对于预防事故的发生具有重要意义。
目前，关于汽轮机不调频叶片振动强度的研究还存在很多问题和不足，尚缺乏统一的安全准则和规范。
有必要对汽轮机不调频叶片振动强度进行深入研究，制定科学、合理的安全准则，以保障汽轮机的安全运行和工作效率。
本文旨在探讨汽轮机不调频叶片振动强度的分析方法和安全准则制定的依据，为汽轮机的安全管理提供参考。
1.2 研究目的汽轮机不调频叶片振动强度是一个重要的问题，对于汽轮机的安全运行具有重要意义。
本文旨在通过对汽轮机不调频叶片振动强度进行分析，制定相应的安全准则，以提高汽轮机运行的安全性和稳定性。
研究目的主要包括以下几个方面：1. 确定不调频叶片振动强度的影响因素，分析叶片振动强度与汽轮机运行状态之间的关系，揭示叶片振动强度可能对汽轮机运行造成的影响。
2. 基于对不调频叶片振动强度的分析，制定相应的安全准则，明确不同运行状态下的叶片振动强度限制，以保证汽轮机运行的安全性。
3. 探讨如何选择相关参数，以确保安全准则的科学性和适用性，为汽轮机的安全运行提供有力支持。
通过本文的研究，将为汽轮机的安全运行提供有效的参考依据和指导，提高汽轮机的运行效率和安全性。
【完成】2. 正文2.1 汽轮机不调频叶片振动强度分析汽轮机不调频叶片振动强度分析是确保汽轮机运行安全稳定的重要环节。
振动是指叶片在转子转动时由于叶片自身结构、气体动力学等因素引起的周期性变形和位移，叶片振动强度的大小直接影响着汽轮机的安全运行。
振动强度分析主要包括静态变形分析、动态响应分析和模态分析等内容。
汽轮机异常振动原因分析及解决对策
汽轮机异常振动原因分析及解决对策汽轮机是一种应用广泛的热机，但在使用过程中，若发现其有异常振动，会给设备安全和生产带来极大的威胁，因此需要进行原因分析及解决对策的探讨。
1.叶片失衡汽轮机中的叶片失衡是导致机组振动的主要原因之一。
叶片失衡可能是由叶片制造的偏差，叶片振动与其预期工作位置之间的偏差以及叶片长期磨损导致的。
叶片失衡会引起转子旋转时的轴向力和径向力的不平衡，以及振动的瞬时移动和强烈的碰撞，导致机组的振动不稳定。
2.轴承故障汽轮机的轴承是非常重要的部件，如果存在轴承的结构缺陷或轴承安装过程中的失误，那么轴承故障会导致机组的振动增加。
轴承故障的例子包括磨损、疲劳裂纹、过盈或过松等问题。
当出现轴承故障时，轴承就不再能在良好的状态下工作，而是会产生异常振动，加速轴承的磨损和故障。
3.机组不平衡机组不平衡是指机组的任何一部分的重量不均匀分布，因而导致机组振动。
当转子部分的精度和匹配关系发生变化时，机组的不平衡问题也会加重。
机组不平衡问题可能是由于机组运行时的意外坠落，长期扭曲疲劳，数控机床加工时的刀具错误操作等原因造成的。
对于叶片失衡导致的异常振动问题，可采用解决方案是均衡叶片。
这个过程需要对叶片的质量和制造工艺进行分析、检查和处理。
如果发现叶片存在偏差，需要及时进行调整或更换。
对于磨损严重的叶片，建议重新进行加工和切割，以保证叶片与转轮之间的匹配度不会受到影响。
2.轴承更换与维护轴承故障需要及时进行检测，如果发现故障，则需要更换轴承以保证汽轮机正常运行。
除了更换轴承，定期对汽轮机维护进行监测和维护。
具体措施包括润滑油的定期更换和清洗，轴承的检测等。
对于机组不平衡导致的问题，在机组设计和组装过程中，需要更加注重平衡调整。
此外，在机组运行之前，通过静态和动态平衡测试对机组的整体状态进行评估和调整，并采取相应的措施对运行中机组的不平衡问题进行处理和调整。
结论因此，汽轮机异常振动要坚持预防为主，做好每一步的检测与维护。
汽轮机 叶片的强度
叶片的振动
扭转振动：绕叶片形心连线往复扭转
• • •
切向振动可分为： A型振动和B型振动两大类 1．A型振动 叶片振动时，叶根不动、叶顶摆动的振动形式称为A型振动。 振动时，叶型上可能有不动的点(实际是一条线)，称为节点。 叶片和叶片组： 随着激振力频率的升高，将出现一个、两个及更多个节点的振 型，这些振动分别称为A0型、Al型、A2型……振动。 A0型振动：频率低，振幅最大，动应力最大，最危险 高阶次的振动不容易出现 •
汽轮机结构与功能分析
Steam Turbine Theory 承德石油高等专科学校 热工系
第四章 第一节 动叶片
• • • •
汽轮机结构及零件强度
二、叶片的强度 (一)叶片的受力分析 叶片受到的作用力主要有两种： ①叶片本身和与其相连的围带、拉金所 产生的离心力； • ②汽流的作用力。
叶片振动的激振力
• • • • •
三、叶片的振动 叶片是根部固定的弹性杆件 自由振动——自振频率 强迫振动——激振力 共振 ——叶片的自振频率与激振力频率相等或成整 数倍，叶片将发生共振 。 • 共振时：振幅和振动应力急剧增加，可能引起叶片的 疲劳损坏 。
• • • • •
(一)引起叶片振动的激振力 1.高频激振力 汽流力 周期性变化 激振力的频率为：f=Zn×n0 激振力的频率f=2000～4000Hz
• 2．B型振动 • 叶片振动时，叶根不动、叶顶也基本不摆动的振动 形式称为B型振动。 • 用围带连成组的叶片，除叶根固定外，叶顶也有支点， 有可能发生B型振动。 • 按节点的数目，B型振动也有B0、Bl等型式。 • 第一类对称的Bo型振动 ：对称于叶片组中心线的叶 片的振动相位相反。 • 第二类对称的B0型振动：对称于叶片组中心线的叶 片振动相位相同。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2
叶片强度 计算
从轮周功求解
Gh0u 1000N u Pu uZ 2 uZ 2
注意C2u的方向，若 < 90º ，则C2u以负数代入
气流力轴向分量
G Pa (c1a c2a ) ( p1 p2 )tl Z 2
可编辑东方电气新版PPT模板
应选择气流力达到最大值的工况进行计算
1
叶片结构
承载能力小，用于离心力较 小的短叶片，结构简单，加 工装配成本低 叶轮轮盘厚 安装上有2只封口叶片
可编辑东方电气新版PPT模板
叶根部分
把叶片固定在叶轮或轮毂 上的联接部分
1
叶片结构
周向安装：外包倒T型
承载能力小，用于离心力较 小的短叶片，结构简单，加 工装配成本低
减少叶轮轮盘宽度 安装上有2只封口叶片
调整叶片在叶轮上的安装位置（安装值b）
可编辑东方电气新版PPT模板
围带、拉金对叶片气流弯应力的影响
使叶片中气流弯应力减小
2
叶片强度 计算
气流力作用
叶片变形
围带、拉 金变形
围带、拉金抵抗变形产生反弯矩 部分抵消气流力弯矩
可编辑东方电气新版PPT模板
叶根及轮缘的强度计算
轮缘 承受叶片和轮缘本身的 离心力 叶根 承受离心力和气流力
适用于所有叶片，强度 刚性好，加工成本低， 装拆费时。
销钉固定
承载能力与叉数有关
可编辑东方电气新版PPT模板
叶根部分
轴向安装：枞树型
把叶片固定在叶轮或轮毂 上的联接部分
1
叶片结构
适用于所有叶片，强度 刚性好，加工成本高， 装拆方便。 漏气量增加 轴向定位方式多样化
可编辑东方电气新版PPT模板
1
叶片结构
合成应力
可编辑东方电气新版PPT模板
s C ＝ 进 t 进、出 进
2
t
叶片强度 计算
合成应力
＝ ＝
出 t 背
s 进、出 s 背
C 出
C 背
通过调整偏心距的大小和符号可调整离心
弯应力的大小和符号（拉伸或压缩），从
而抵消或部分抵消气流弯应力
变截面叶片某截面以上叶片
部分的重心和旋转中心的连 线—离心力的辐射线不通过 该截面的形心，离心力对该 截面的作用是偏心拉伸
可编辑东方电气新版PPT模板
若离心力辐射线通过某截面形心，则在该截面 上不会产生弯应力 离心力引起的弯应力的计算
2
叶片强度 计算
离心力的弯矩
C C C 离心弯应力 进 、 出 、 背
叶顶部分
自由叶片 成组叶片
整体叶片
可编辑东方电气新版PPT模板
1
叶片结构
连接件部分
围带的作用： 防止漏汽、调 整叶片频率， 降低动应力
通常包括围带和拉筋
可编辑东方电气新版PPT模板
1
叶片结构
连接件部分
拉筋的作用：调整 叶片频率和减振， 降低动应力，增加 了附加损失
通常包括围带和拉筋
可编辑东方电气新版PPT模板
可编辑东方电气新版PPT模板
叶根部分
周向安装：双倒T型
把叶片固定在叶轮或轮毂 上的联接部分
1
叶片结构
承载能力较大，用于中等 叶片，结构简单，加工装 配成本低 叶轮轮盘厚 安装上有2只封口叶片
可编辑东方电气新版PPT模板
叶根部分
周向安装：菌型
把叶片固定在叶轮或轮毂 上的联接部分
1
叶片结构
承载能力较大，用于离心力 较大的中等叶片，结构较复 杂，加工装配成本低 叶轮轮盘厚度适中
[ ]
2
0t .2
Ks
叶片强度 计算
许用应力
[ ]
cr
K cr
[ ]
du
K du
可编辑东方电气新版PPT模板
叶片的许用应力和强度校核
安全系数的来源
2
叶片强度 计算
应力计算的精确度
材料机械性质的不均匀性 零件的制造工艺和装配工艺
零件的重要性及其工作条件等
可编辑东方电气新版PPT模板
可编辑东方电气新版PPT模板
汽轮机叶片结构强度振动
东方汽轮机有限公司 2017.7
可编辑东方电气新版PPT模板
目录
1 2 3
叶片结构 叶片强度 计算
叶片振动 和调频
可编辑东方电气新版PPT模板
1
叶片结构
叶顶部分
叶型部分 连接件
叶根部分 叶根平台部分
可编辑东方电气新版PPT模板
1
等截面直叶片 变截面直叶片 变截面扭叶片
可编辑东方电气新版PPT模板
叶片的许用应力和强度校核
低温
2
叶片强度 计算
标准
屈服极限
蠕变极限
t 0 .2
cr 110
5
高温 持久强度极限 高温与低温的界限 汽轮机400~450º C，燃气轮机480~520º C
du 10
5
可编辑东方电气新版PPT模板
叶片的许用应力和强度校核
1
叶片结构
调节级叶片结构
三联叶片
双层围带
结构特殊使其强度刚度大
交错接触式自锁 整体围带
可编辑东方电气新版PPT模板
1
叶片结构
末级长叶片结构
变截面扭叶片
通常采用叉形、枞树形叶根
采用围带、拉筋连接成圈 防水蚀措施：钎焊司太立合金片、表面淬硬、 电火花强化、激光熔覆司太立合金粉、空心 导叶片除湿、加大动静间隙
叶片受力分析
离心力
2
叶片强度 计算
拉应力，偏心弯应力
变转速透平以最高转速计算
气流作用力 选择最大工况计算
可编辑东方电气新版PPT模板
离心力和气动力
叶片受热不均
扭转应力 热应力
2
叶片强度 计算
一般情况数值较小，计算时往往略去
叶片工作温度 > 450 º C
高温蠕变强度
可编辑东方电气新版PPT模板
叶片离心拉应力的计算
可编辑东方电气新版PPT模板
末级长叶片结构
1
叶片结构
DTC典型全转速湿冷末级长叶片
1400mm
1200mm
1092mm
1016mm
909mm
800mm
可编辑东方电气新版PPT模板
末级长叶片结构
DTC典型全转速空冷末级长叶片
1
叶片结构
661mm
770mm
863mm
1030mm
可编辑东方电气新版PPT模板
2
叶片强度 计算
可编辑东方电气新版PPT模板
T型叶根
叶根计算
2
叶片强度 计算
I-I截面叶根最大拉应力
C C0 C1 tI F1
切向气流力产生的弯矩
l M sI Pu ( h0 h1 ) 2
可编辑东方电气新版PPT模板
I-I截面气流弯应力
s bdI
2
t12 b1 W1 6
离心力
热冲击
腐蚀成分（NaCl，MgCl2，V2O5等）
可编辑东方电气新版PPT模板
腐蚀成分（NaCl，MgCl2，V2O5等） Cl- 使疲劳极限下降50%左右 V2O5，Na2SO4加速氧化和晶间腐蚀
2
叶片强度 计算
固体微粒及湿蒸汽中的水滴冲击
汽轮机末几级的电化腐蚀和水滴机械冲刷 处理方法有表面硬化：镀铬、硬质合金、
可编辑东方电气新版PPT模板
偏心载荷
C P 2 2 ' Crim 3Z2
2
Mc 2 Pa
叶片强度 计算
弯矩 弯应力
' bd 2
Mc2 ' W2
W2'
R2b 2
3Z2
可编辑东方电气新版PPT模板
合成应力
' 2 ' t2 ' bd 2
2
叶片强度 计算
剪切应力
2
叶片强度 计算
进
M1 M 2 M 1e1 M 2 e2 W进 、 出 W进 III I II II
背
M 1e 3 M1 W背 III
通常出气边弯应力 出 比 进 和 背都要大
可编辑东方电气新版PPT模板
离心力引起的弯曲应力计算
偏心拉伸
2
叶片强度 计算
安装上有1只封口叶片
可编辑东方电气新版PPT模板
叶根部分
周向安装：菌型
把叶片固定在叶轮或轮毂 上的联接部分
1
叶片结构
在叶根中间体用骑缝销钉固 定锁口叶片 锁块、钢锁口叶片、钛合金 锁口叶片 叶轮上安装销钉
可编辑东方电气新版PPT模板
叶根部分
径向安装：叉型
把叶片固定在叶轮或轮毂 上的联接部分
1
叶片结构
2
叶片强度 计算
透平最大负荷工况 危险 工况 对于喷嘴调节的汽轮机调节 级，为第一调节阀全开，其 余调节阀全关的工况
P Pu2 Pa2
气流力
可编辑东方电气新版PPT模板
叶片弯应力计算
2
叶片强度 计算
作用在叶片上的气流力是均匀分布的 均布载荷
qP l
离底部截面为 x 处的弯矩
ql x M x 2
安全系数的取值
低温范围校核拉弯合成应力
K s 1.7
2
叶片强度 计算
高温范围
K s 2 , Kcr 1.3 , Kdu 2
选取其中的最小值作为校核用的许用应力
可编辑东方电气新版PPT模板
叶根，形状复杂，容易应力集中，校核叶根或轮缘 截面上的合成应力