150MW汽轮机高压内缸强度分析与结构改进

摘要

汽轮机是现代化国家重要的动力设备之一，广泛用于电站、石油、化工、冶金、建材、造纸、食品、城市煤气等领域。随着世界经济的高速发展，汽轮机逐步向大机组、大功率方向发展。因此汽轮机的结构更加复杂、运行工况环境更加恶劣，对产品的设计也提出了更高的要求。高压内缸是汽轮机的重要部件，它被安装在汽轮机的外壳即汽缸内，在高温高压的复工作环境下工作，其刚性和密封性关系到汽轮机运行的安全与效率，所以在设计时要对高压内缸缸体进行强度计算，以保证汽轮机的安全运行。由于内缸的结构复杂，原有的强度计算方法很难精确计算出复杂结构下的缸体强度，所以为保证汽轮机运行中不出现内缸变形与漏气，如何提高内缸设计时的强度计算质量及校核其结构变形就显得非常重要。
　　 针对这种情况，作者以某型“150MW汽轮机高压内缸强度分析与结构改进”作为研究对象，以高压内缸为例，采用有限元分析技术作为课题研究的主要工具，选用SolidWork与ANSYS作为实体模型建立及有限元分析的软件平台，通过建立内缸的几何实体模型、有限元模型，进而分析汽缸的缸体强度、螺栓强度和汽密性，以此来精确地掌握内缸应力分布规律，校核螺栓的强度，了解中分面上各点的受力情况，从而获得应力分布图并找出应力不均匀的区域。然后再对应力不均匀的区域进行补强或结构改进，优化设计结构。从而用更精确、快捷、直观的方式为内缸的结构设计提供理论依据。
　　 本文应用ANSYS有限元分析软件对高压内缸进行强度分析，可以比较精确地掌握内缸缸体上各点的受力情况，了解其应力的分布规律，得到应力分布图，能方便地找出内缸强度不够的区域以及内缸中分面严密性不够的部位。该方法对其他缸体类零件的强度分析均具有一定的参考价值。