CN112710568A - 一种汽轮机定中心梁强度检测方法 - Google Patents

一种汽轮机定中心梁强度检测方法 Download PDF

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Abstract

一种汽轮机定中心梁强度检测方法，涉及定中心梁强度检测领域。本发明是为了解决目前没有系统的定中心梁计算方法，工作人员无法通过实际的数字了解到定中心梁的强度是否合格，减慢了工作人员的工作进度，且工作人员无法准确的确定机组是否可以安全稳定的运行的问题。本发明包括：设定定中心梁工作环境；获取定中心梁受到的稳态载荷；获取定中心梁受到的循环载荷；将定中心梁受到稳态载荷和循环载荷力和相应的许用应力进行比较，判断定中心梁强度是否合格。本发明主要用于判断汽轮机定中心梁强度是否合格。

Description

一种汽轮机定中心梁强度检测方法
技术领域
本发明属于定中心梁强度检测领域，具体涉及一种汽轮机定中心梁强度检测方法。
背景技术
汽轮机定中心梁作为连接外缸和轴承箱之间的推拉结构，是汽轮机组重要组成部分。汽轮机从汽缸死点通过推拉结构也就是定中心梁向两侧膨胀，定中心梁在汽轮机膨胀和收缩过程中受到轴向摩擦力的作用，会使汽轮机在工作过程中产生危险。随着汽轮机组参数的提高，汽轮机布置的紧凑化，定中心梁的强度计算变得越来越重要。
由于汽轮机构造的复杂性，定中心梁承担载荷具有多样性,目前对汽轮机的定中心梁强度计算方面还没有系统的计算方法，工作人员无法通过实际的数字了解到定中心梁的强度是否合格，工作人员只能凭经验判断定中心梁的强度是否合格，减慢了工作人员的工作进度，且工作人员无法准确的确定机组是否可以安全稳定的运行。
发明内容
本发明目的是为了解决目前没有系统的定中心梁强度的计算方法，工作人员无法通过实际的数字了解到定中心梁的强度是否合格，减慢了工作人员的工作进度，且工作人员无法准确的确定机组是否可以安全稳定的运行的问题，而提出一种汽轮机定中心梁强度检测方法，具体过程为：
步骤一、设定定中心梁工作环境；
步骤二、获取定中心梁受到的稳态载荷；
所述定中心梁受到的稳态载荷包括：定中心梁腹板拉应力、定中心梁法兰的弯曲应力、定中心梁的螺拴应力；
步骤三、获取定中心梁受到的循环载荷；
所述循环载荷包括：梁腹板的弯曲力；
步骤四、将步骤二计算的稳态载荷和步骤三计算的循环载荷与相应的许用应力比较判断定中心梁强度是否合格。
本发明的有益效果为：
本发明创造提出了系统的定中心梁强度计算方法，完善了定中心梁强度计算理论，加快了机组设计人员的工作进度。通过计算出的准确强度判断定中心梁的强度是否合格，保证了机组可以安全稳定的运行。
附图说明
图1为汽轮机组的滑销系统示意图；
图2为定中心梁主视图；
图3为定中心梁侧视图；
图4为定中心梁装配图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式一种汽轮机定中心梁强度检测方法，具体过程为：
步骤一、设定定中心梁工作环境：
1、设定所有轴承箱底座与基础之间摩擦系数相同；
2、设定定中心梁为导向悬臂梁；
3、设定定中心梁温度比连接缸壁的蒸汽温度低38℃。
步骤二、获取定中心梁受到的稳态载荷，具体过程为：
所述定中心梁受到的稳态载荷是指梁板中的直接拉伸或压缩力、法兰中的弯曲应力和螺栓中的直接拉伸力。这些稳态载荷是由汽轮机的轴向膨胀或收缩和汽轮机推力引起的。
步骤二一、获得定中心梁腹板拉应力：
σD＝PA/(b*t)
其中，b是定中心梁宽度，t是定中心梁厚度，PA是定中心梁的轴向力。
其中，PA＝NJ×FJ
其中，NJ是摩擦系数，FJ是加在基座板上的天地方向力，PA是定中心梁的轴向力；
步骤二二、获得定中心梁法兰的弯曲应力：
Figure BDA0002841932750000021
其中，Z＝(D1+D1-E1/2)/2(如图4)；
其中，D1是螺栓孔中心到推拉杆中心线距离，E1是螺帽直径，tf是法兰厚度，Z为螺母下半径的中点到定中心梁中心线的距离，σB定中心梁法兰的弯曲应力。
步骤二三、获得定中心梁的螺拴应力：
定中心梁有2个定位销，螺栓拉应力σbolt计算总面积不考虑定位销面积。
Figure BDA0002841932750000031
其中，n是螺栓个数，D是螺栓最小截面直径。
步骤三、获取定中心梁受到的循环载荷，具体过程为：
所述循环载荷是指梁腹板的弯曲应力，是由于汽缸和轴承箱之间的温差引起的向下的膨胀差。因定中心梁位于低温(轴承箱)和高温(外缸)区域之间，取上下方向膨胀差的一半计算定中心梁的膨胀弯应力；
步骤三一、获得定中心梁天地方向的膨胀差
Δ＝R×(α2×T2-α1×T1)/2
其中，R是机组定中心到梁中心的天地向距离，T2是定中心梁与外缸连接处温度，T1是轴承箱温度，α2是外缸的膨胀系数，α1是轴承箱的膨胀系数；
步骤三二、获得膨胀引起的梁系的应力PL，弯矩Me，弯应力σBZ：
Figure BDA0002841932750000032
Figure BDA0002841932750000033
Figure BDA0002841932750000034
其中，
Figure BDA0002841932750000035
其中，Lb是定中心梁长度，E为定中心梁材料的弹性模量，I为惯性矩。
步骤四、将步骤二计算的稳态载荷和步骤三计算的循环载荷与相应的许用应力比较判断定中心梁强度是否合格，具体过程为：
步骤四一、将步骤二、步骤三计算的应力与相应的许应力进行比较：
将步骤二一获得的定中心梁腹板拉应力与定中心梁的拉应力许用力进行比较；
将步骤二二获得的定中心梁法兰的弯曲应力与定中心梁法兰许应力进行比较；
将步骤二三获得的定中心梁的螺栓应力与螺栓强度许用应力进行比较；
将步骤三二获得的胀引起的梁系弯应力与定中心梁疲劳强度许用应力进行比较；
所述定中心梁的拉应力许用为：σb/4，σb为梁材料抗拉强度；
所述定中心梁法兰许用应力：σ0.2/2.5，σ0.2为梁材料屈服强度；
所述螺栓强度许用应力：σb0.2/3，σb0.2为螺栓材料屈服强度；
所述定中心梁疲劳强度许用应力：σ/2，σ为梁材料3000次疲劳强度；
步骤四二、若步骤二和步骤三中计算的应力全部小于相应的许用应力，则定中心梁的强度即为合格。

Claims (8)

1.一种汽轮机定中心梁强度检测方法，其特征在于所述方法具体过程为：
步骤一、设定定中心梁工作环境；
步骤二、获取定中心梁受到的稳态载荷；
所述定中心梁受到的稳态载荷包括：定中心梁腹板拉应力、定中心梁法兰的弯曲应力、定中心梁的螺拴应力；
步骤三、获取定中心梁受到的循环载荷；
所述循环载荷包括：梁腹板的弯曲应力；
步骤四、将步骤二计算的稳态载荷和步骤三计算的循环载荷与相应的许用应力比较判断定中心梁强度是否合格。
2.根据权利要求1所述的一种汽轮机定中心梁强度检测方法，其特征在于：所述步骤一中设定定中心梁工作环境包括以下设定：
(1)、设定所有轴承箱底座与基础之间摩擦系数相同；
(2)、设定定中心梁为导向悬臂梁；
(3)、设定定中心梁温度比连接缸壁的蒸汽温度低38℃。
3.根据权利要求2所述的一种汽轮机定中心梁强度检测方法，其特征在于：所述步骤二中获取定中心梁受到的稳态载荷，具体过程为：
步骤二一、获得定中心梁腹板拉应力：
σD＝PA/(b*t)
其中，b是定中心梁宽度，t是定中心梁厚度，PA是定中心梁的轴向力；
步骤二二、获得定中心梁法兰的弯曲应力：
Figure FDA0002841932740000011
其中，tf是法兰厚度，Z为螺母下半径的中点到定中心梁中心线的距离，σB定中心梁法兰的弯曲应力；
步骤二三、获得定中心梁的螺拴应力：
Figure FDA0002841932740000012
其中，n是螺栓个数，D是螺栓最小截面直径。
4.根据权利要求3所述的一种汽轮机定中心梁强度检测方法，其特征在于：所述定中心梁的轴向力PA＝NJ×FJ；
其中，NJ是摩擦系数，FJ是加在基座板上的天地方向力。
5.根据权利要求4所述的一种汽轮机定中心梁强度检测方法，其特征在于：所述螺母下半径的中点到定中心梁中心线的距离Z＝(D1+D1-E1/2)/2；
其中，D1是螺栓孔中心到推拉杆中心线距离，E1是螺帽直径。
6.根据权利要求5所述的一种汽轮机定中心梁强度检测方法，其特征在于：所述步骤三中获取定中心梁受到的循环载荷，具体过程为：
步骤三一、获得定中心梁天地方向的膨胀差：
Δ＝R×(α2×T2-α1×T1)/2
其中，R是机组定中心到梁中心的天地向距离，T2是定中心梁与外缸连接处温度，T1是轴承箱温度，α2是外缸的膨胀系数，α1是轴承箱的膨胀系数；
步骤三二、获得膨胀引起的梁系的应力PL，弯矩Me，弯应力σBZ：
Figure FDA0002841932740000021
Figure FDA0002841932740000022
Figure FDA0002841932740000023
其中，Lb是定中心梁长度，E为定中心梁材料的弹性模量，I为惯性矩。
7.根据权利要求6所述的一种汽轮机定中心梁强度检测方法，其特征在于所述步骤三二中惯性矩
Figure FDA0002841932740000024
8.根据权利要求7所述的一种汽轮机定中心梁强度检测方法，其特征在于所述：所述步骤四中将步骤二计算的稳态载荷和步骤三计算的循环载荷与相应的许用应力比较判断定中心梁强度是否合格，具体过程为：
步骤四一、将步骤二、步骤三计算的应力与相应的许应力进行比较；
将步骤二一获得的定中心梁腹板拉应力与定中心梁的拉应力许用力进行比较；
将步骤二二获得的定中心梁法兰的弯曲应力与定中心梁法兰许应力进行比较；
将步骤二三获得的定中心梁的螺栓应力与螺栓强度许用应力进行比较；
将步骤三二获得的胀引起的梁系弯应力与定中心梁疲劳强度许用应力进行比较；
所述定中心梁的拉应力许用为：σb/4，σb为梁材料抗拉强度；
所述定中心梁法兰许用应力：σ0.2/2.5，σ0.2为梁材料屈服强度；
所述螺栓强度许用应力：σb0.2/3，σb0.2为螺栓材料屈服强度；
所述定中心梁疲劳强度许用应力：σ/2，σ为梁材料3000次疲劳强度；
步骤四二、步骤四一中若步骤二和步骤三中计算的应力全部小于相应的许用应力，则定中心梁的强度即为合格。
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