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汽轮机整圈自锁叶片强度与振动特性分析

陈键，周琴，张鲲羽，王景胜

（上海船舶设备研究所，上海200031）

摘要：针对整圈自锁叶片的安全性问题，采用有限元分析软件ANSYSWorkbench对某

型汽轮机叶片及其轮缘的强度进行计算，并通过单叶片-轮缘周期循环模型对整圈振动特性进

行仿真分析。计算结果表明，在工作转速下叶片及其轮缘的等效应力强度均小于材料的屈服强

度，同时整圈振动不存在“三重点”，不会产生共振。叶片设计满足机组运行的安全性要求，

计算结果对工程设计有一定的参考价值。

关键词：ANSYS；叶片；仿真；强度；频率

中图分类号：TP132.41文献标志码：ADOI：10.16443/j.cnki.31-1420.2024.01.001

FEAofStrengthandVibrationCharacteristicsfor

CircularlyInterlockedBlade

CHENJian,ZHOUQin,ZHANGKunyu,WANGJingsheng

(ShanghaiMarineEquipmentResearchInstitute,Shanghai200031,China)

Abstract:Aimingatthesafetyofthecircularlyinterlockedblade(CIB),thestrengthoftheblade

andflangewassimulatedbyANSYSWorkbench.Andthevibrationcharacteristicswasalsoanalyzed

bythesinglebladeandflangemodel.Thecalculationresultshowsthatthestressstrengthofthe

bladeandflangewaslessthantheyieldstrengthofthematerialattheworkingcondition.Atthe

sametime,therewasnotriplejunction,theresonancewillnotoccur.Thebladedesignmatches

safetyrequirementsundertheoperationcondition.Theresultshadcertainreferencevalueforthe

engineeringdesign.

Keywords:ANSYS;blade;simulation;strength;frequency

0引言随着现代数字化仿真技术的发展，特别是全

汽轮机是将热能转换为机械能的动力设备。三维实体网格和非线性计算的进步，通过大型数

叶片作为核心零部件，借助叶根固定在转子的轮值仿真平台能够实现了对叶片强度和振动频率的

缘上，在汽轮机的运行中承担着将蒸汽的热能转计算，给出数值解析值，避免了复杂难解的理论

化为机械能的重要任务。根据研究发现，因叶片计算，有效降低了实验成本，优化叶片设计，加

损害导致的机组停机事故占所有事故中的一大半，快叶片研发的过程，成为目前汽轮机设计过程中

所以为确保机组在运行时的安全性和可靠性，通的重要一项。

常需要对汽轮发电机组叶片进行强度校核和振动整圈自锁叶片相较于自由叶片和成组叶片具

[1]

特性计算。有明显的优势：增加了叶片整体刚度，降低了