抽汽式汽轮机中间调节级末叶片弹-塑性分析研究

韩方亮，邱平，胡利民

（中国长江动力集团有限公司供热汽轮机研究所，武汉 430074）

1 问题的提出

图1

汽轮机是火力发电厂三大主机之一，它的安全性直接影响电厂的运行。汽轮机动叶片承担能量转换的工作，且处于高温、高压、高转速的恶劣工作状态，必须对其进行全面的强度校核。整圈安装的叶轮上，有两片末叶片，又称封口叶片。末叶片结构如图1（a）所示，叶根和叶轮通过两根销钉紧固。由于这种特殊的结构，叶根、叶轮、销钉的连接处极易产生应力集中，有时候峰值应力会大大超出材料的屈服极限。传统的强度计算方法只能求关键截面的平均应力值，无法真实反映构件的峰值应力，所以要取很高的安全系数，造成了材料的浪费并提高了成本。

式中，σeqmax-应力集中部件的最大等效应力；-汽轮机材料工作温度下的屈服极限。

笔者认为上述方法是不全面的，当构件应力超出材料的屈服极限后会发生局部塑性变形，载荷会在构件内重新分布，应力值并不会达到弹性分析时的σeqmax，且发生塑性变形的区域对材料的疲劳寿命有很大的影响。所以，有必要将塑性分析引入应力集中区域的强度校核，为精细化设计提供可靠的依据。本文选取我公司某型抽汽式汽轮机中间调节级末叶片进行弹-塑性分析，通过分析结果得出一些结论，指导实际工作。

2 模型前处理及相关参数

2.1 模型及材料参数

分析模型如图1 所示，依据圣维兰原理，叶轮周向上取一个叶片对应的扇区，径向上截取轮缘的部分。……