CN104199996A - 一种通过查询曲线确定单波纹弹性油箱型号和参数的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种查询曲线确定单波纹弹性油箱型号和参数的方法。利用有限元软件分析70吨～13吨系列单波纹弹性油箱的受力情况，提取初始油压、初始油压等效温升、工作油压以及最大综合应力的数值，并绘制相关查询曲线。利用该方法可以根据单波纹弹性油箱的设计负荷，查询绘制的相关曲线，确定油箱初始油压、初始油压等效温升、工作油压以及最大综合应力的数值。该方法的优点是：用查询曲线方式代替了计算方式，参数设计过程简洁，效率高，对单波纹弹性油箱结设计具有重要意义。

Description

一种通过查询曲线确定单波纹弹性油箱型号和参数的方法

技术领域：

本发明涉及一种通过查询曲线确定单波纹弹性油箱型号和参数的方法。

背景技术：

单波纹弹性油箱是立式水轮发电机组推力支撑结构的关键部件，具有安装调整方便、自动平衡瓦间负荷、推力瓦倾斜灵活和较好地控制瓦变形等优点。

目前，单波纹弹性油箱设计时，为了保证油箱应力水平满足设计要求，需要计算油箱初始油压、初始油压等效温升、工作油压以及最大综合应力的数值。对于不同的油箱结构和油箱设计负荷，单波纹弹性油箱的初始油压、初始油压等效温升、工作油压以及最大综合应力数值往往不同，因此每套水轮发电机组的单波纹弹性油箱都需要重新计算相关数据。这增加的单波纹弹性油箱设计的复杂程度，降低了产品研发效率。

发明内容：

本发明提供了一种通过查询曲线确定单波纹弹性油箱型号和参数的方法，利用该方法可以根据单波纹弹性油箱的设计负荷，查询已绘制的相关曲线，确定油箱初始油压、初始油压等效温升、工作油压以及最大综合应力的数值。该方法的优点是：用查询曲线方式代替了计算方式，参数设计过程简洁，效率高，对单波纹弹性油箱结设计具有重要意义。本方法的技术方案为：

1)运用商业软件分别建立70吨～130吨单波纹弹性油箱有限元分析模型，

2)运用商业有限元软件求解模型，并提取70吨～130吨单波纹弹性油箱初始油压、初始油压等效温升、工作油压以及最大综合应力。

3)根据计算结果，绘制单波纹弹性油箱型号和参数查询曲线。

初始油压曲线函数如下：

$P\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}{P}_1\left(x\right)& 60\≤x\≤80\\ P_2\left(x\right)& 70\≤x\≤90\\ P_3\left(x\right)& 80\≤x\≤100\\ P_4\left(x\right)& 90\≤x\≤110\\ P_5\left(x\right)& 100\≤x\≤120\\ P_6\left(x\right)& 110\≤x\≤130\\ P_7\left(x\right)& 120\≤x\≤140\end{array}\right.$

式中x为单波纹弹性油箱设计负荷；

P₁(x)～P₇(x)分别为70吨～130吨型号油箱的初始油压曲线。

初始油压等效温升曲线函数如下：

$T\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}{T}_1\left(x\right)& 60\≤x\≤80\\ T_2\left(x\right)& 70\≤x\≤90\\ T_3\left(x\right)& 80\≤x\≤100\\ T_4\left(x\right)& 90\≤x\≤110\\ T_5\left(x\right)& 100\≤x\≤120\\ T_6\left(x\right)& 110\≤x\≤130\\ T_7\left(x\right)& 120\≤x\≤140\end{array}\right.$

式中x为单波纹弹性油箱设计负荷；

T₁(x)～T₇(x)别为70吨～130吨型号油箱的初始油压等效温升曲线。

工作油压曲线函数如下：

$Q\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}{Q}_1\left(x\right)& 60\≤x\≤80\\ Q_2\left(x\right)& 70\≤x\≤90\\ Q_3\left(x\right)& 80\≤x\≤100\\ Q_4\left(x\right)& 90\≤x\≤110\\ Q_5\left(x\right)& 100\≤x\≤120\\ Q_6\left(x\right)& 110\≤x\≤130\\ Q_7\left(x\right)& 120\≤x\≤140\end{array}\right.$

式中x为单波纹弹性油箱设计负荷；

Q₁(x)～Q₇(x)别为70吨～130吨型号油箱的工作油压曲线。

最大综合应力曲线函数如下：

$F\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}{F}_1\left(x\right)& 60\≤x\≤80\\ F_2\left(x\right)& 70\≤x\≤90\\ F_3\left(x\right)& 80\≤x\≤100\\ F_4\left(x\right)& 90\≤x\≤110\\ F_5\left(x\right)& 100\≤x\≤120\\ F_6\left(x\right)& 110\≤x\≤130\\ F_7\left(x\right)& 120\≤x\≤140\end{array}\right.$

式中x为单波纹弹性油箱设计负荷；

F₁(x)～F₇(x)别为70吨～130吨型号油箱的最大综合应力曲线。

4)根据单波纹弹性油箱的设计负荷，查询相应曲线，确定其对应的初始油压、初始油压等效温升、工作油压以及最大综合应力。上述步骤即为查询曲线确定单波纹弹性油箱型号和参数的方法。

技术效果：

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

现有的单波纹弹性油箱设计过程中，为了保证油箱应力水平满足设计要求，需要计算油箱初始油压、初始油压等效温升、工作油压以及最大综合应力的数值。对于不同的油箱结构和油箱设计负荷，单波纹弹性油箱的初始油压、初始油压等效温升、工作油压以及最大综合应力数值往往不同，因此每套水轮发电机组的单波纹弹性油箱都需要重新计算相关数据。现有分析方法的缺点是：

1)分析过程复杂，容易产生人为误差；

2)产品研发效率低。

本发明提供了一种查询曲线确定单波纹弹性油箱型号和参数的方法，利用该方法可以根据单波纹弹性油箱的设计负荷，查询已绘制的相关曲线，确定油箱初始油压、初始油压等效温升、工作油压以及最大综合应力的数值。该方法的优点是：用查询曲线方式代替了计算方式，参数设计过程简洁，效率高，对单波纹弹性油箱结设计具有重要意义。

附图说明：

图1为查询曲线确定单波纹弹性油箱型号和参数的方法流程图；

图2为单波纹弹性油箱初始油压查询曲线；

图3为单波纹弹性油箱初始油压等效温升查询曲线；

图4为单波纹弹性油箱工作油压查询曲线；

图5为单波纹弹性油箱最大综合应力查询曲线。

具体实施方式：

如图1所示，一种通过查询曲线确定单波纹弹性油箱型号和参数的方法，操作步骤如下：

1)运用商业软件分别建立70吨～130吨单波纹弹性油箱有限元分析模型，

2)运用商业有限元软件求解模型，并提取70吨～130吨单波纹弹性油箱初始油压、初始油压等效温升、工作油压以及最大综合应力。

3)根据计算结果，绘制单波纹弹性油箱型号和参数查询曲线。

初始油压曲线函数如下：

$P\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}{P}_1\left(x\right)& 60\≤x\≤80\\ P_2\left(x\right)& 70\≤x\≤90\\ P_3\left(x\right)& 80\≤x\≤100\\ P_4\left(x\right)& 90\≤x\≤110\\ P_5\left(x\right)& 100\≤x\≤120\\ P_6\left(x\right)& 110\≤x\≤130\\ P_7\left(x\right)& 120\≤x\≤140\end{array}\right.$

式中x为单波纹弹性油箱设计负荷；

P₁(x)～P₇(x)分别为70吨～130吨型号油箱的初始油压曲线。

初始油压等效温升曲线函数如下：

$T\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}{T}_1\left(x\right)& 60\≤x\≤80\\ T_2\left(x\right)& 70\≤x\≤90\\ T_3\left(x\right)& 80\≤x\≤100\\ T_4\left(x\right)& 90\≤x\≤110\\ T_5\left(x\right)& 100\≤x\≤120\\ T_6\left(x\right)& 110\≤x\≤130\\ T_7\left(x\right)& 120\≤x\≤140\end{array}\right.$

式中x为单波纹弹性油箱设计负荷；

T₁(x)～T₇(x)别为70吨～130吨型号油箱的初始油压等效温升曲线。

工作油压曲线函数如下：

$Q\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}{Q}_1\left(x\right)& 60\≤x\≤80\\ Q_2\left(x\right)& 70\≤x\≤90\\ Q_3\left(x\right)& 80\≤x\≤100\\ Q_4\left(x\right)& 90\≤x\≤110\\ Q_5\left(x\right)& 100\≤x\≤120\\ Q_6\left(x\right)& 110\≤x\≤130\\ Q_7\left(x\right)& 120\≤x\≤140\end{array}\right.$

式中x为单波纹弹性油箱设计负荷；

Q₁(x)～Q₇(x)别为70吨～130吨型号油箱的工作油压曲线。

最大综合应力曲线函数如下：

$F\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}{F}_1\left(x\right)& 60\≤x\≤80\\ F_2\left(x\right)& 70\≤x\≤90\\ F_3\left(x\right)& 80\≤x\≤100\\ F_4\left(x\right)& 90\≤x\≤110\\ F_5\left(x\right)& 100\≤x\≤120\\ F_6\left(x\right)& 110\≤x\≤130\\ F_7\left(x\right)& 120\≤x\≤140\end{array}\right.$

式中x为单波纹弹性油箱设计负荷；

F₁(x)～F₇(x)别为70吨～130吨型号油箱的最大综合应力曲线。

4)根据单波纹弹性油箱的设计负荷，查询相应曲线，确定其对应的初始油压、初始油压等效温升、工作油压以及最大综合应力。上述步骤即为查询曲线确定单波纹弹性油箱型号和参数的方法。

如图2所示，根据单波纹弹性油箱设计负荷，查询图中曲线，确定初始油压。

如图3所示，根据单波纹弹性油箱设计负荷，查询图中曲线，确定初始油压等效温升。

如图4所示，根据单波纹弹性油箱设计负荷，查询图中曲线，确定工作油压。

如图5所示，根据单波纹弹性油箱设计负荷，查询图中曲线，确定最大综合应力。

具体实施例：

某水轮发电机组采用单波纹弹性油箱支撑，单个弹性油箱设计负荷为76.5t。查询图2～图5中的曲线，可以确定选择80t负荷型号的单波纹弹性油箱型号最佳。查询图2中曲线，可得油箱初始油压为1.22MPa；查询图3中曲线，可得初始油压等效温升为14.7℃；查询图4中曲线，可得油箱工作油压为12.15MPa；查询图5中曲线，可得油箱工作时最大综合应力为198.8MPa。

Claims (1)

1.一种通过查询曲线确定单波纹弹性油箱型号和参数的方法，

其特征是：该操作步骤如下：

1)运用商业软件分别建立70吨～130吨单波纹弹性油箱有限元分析模型；

2)运用商业有限元软件求解模型，并提取70吨～130吨单波纹弹性油箱初始油压、初始油压等效温升、工作油压以及最大综合应力；

3)根据计算结果，绘制单波纹弹性油箱型号和参数查询曲线；

初始油压曲线函数如下：

$P\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}{P}_1\left(x\right)& 60\≤x\≤80\\ P_2\left(x\right)& 70\≤x\≤90\\ P_3\left(x\right)& 80\≤x\≤100\\ P_4\left(x\right)& 90\≤x\≤110\\ P_5\left(x\right)& 100\≤x\≤120\\ P_6\left(x\right)& 110\≤x\≤130\\ P_7\left(x\right)& 120\≤x\≤140\end{array}\right.$

式中x为单波纹弹性油箱设计负荷；

P₁(x)～P₇(x)分别为70吨～130吨型号油箱的初始油压曲线；

初始油压等效温升曲线函数如下：

$T\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}{T}_1\left(x\right)& 60\≤x\≤80\\ T_2\left(x\right)& 70\≤x\≤90\\ T_3\left(x\right)& 80\≤x\≤100\\ T_4\left(x\right)& 90\≤x\≤110\\ T_5\left(x\right)& 100\≤x\≤120\\ T_6\left(x\right)& 110\≤x\≤130\\ T_7\left(x\right)& 120\≤x\≤140\end{array}\right.$

式中x为单波纹弹性油箱设计负荷；

T₁(x)～T₇(x)别为70吨～130吨型号油箱的初始油压等效温升曲线；

工作油压曲线函数如下：

$Q\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}{Q}_1\left(x\right)& 60\≤x\≤80\\ Q_2\left(x\right)& 70\≤x\≤90\\ Q_3\left(x\right)& 80\≤x\≤100\\ Q_4\left(x\right)& 90\≤x\≤110\\ Q_5\left(x\right)& 100\≤x\≤120\\ Q_6\left(x\right)& 110\≤x\≤130\\ Q_7\left(x\right)& 120\≤x\≤140\end{array}\right.$

式中x为单波纹弹性油箱设计负荷；

Q₁(x)～Q₇(x)别为70吨～130吨型号油箱的工作油压曲线；

最大综合应力曲线函数如下：

$F\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}{F}_1\left(x\right)& 60\≤x\≤80\\ F_2\left(x\right)& 70\≤x\≤90\\ F_3\left(x\right)& 80\≤x\≤100\\ F_4\left(x\right)& 90\≤x\≤110\\ F_5\left(x\right)& 100\≤x\≤120\\ F_6\left(x\right)& 110\≤x\≤130\\ F_7\left(x\right)& 120\≤x\≤140\end{array}\right.$

式中x为单波纹弹性油箱设计负荷；

F₁(x)～F₇(x)别为70吨～130吨型号油箱的最大综合应力曲线；

4)根据单波纹弹性油箱的设计负荷，查询相应曲线，确定其对应的初始油压、初始油压等效温升、工作油压以及最大综合应力，上述步骤即为查询曲线确定单波纹弹性油箱型号和参数的方法。