Аеропружні властивості робочих лопаток останнього ступеня потужної парової турбіни

Анотація

Лопатки потужних парових турбін зазнають значних нестаціонарних навантажень, які, у деяких випадках, можуть призвести до появи самозбудних коливань або автоколивань. Ці коливання вкрай небезпечні та негативно впливають на ресурс лопаткового апарату. При розробці нових чи модернізації існуючих ступенів турбіни необхідно виконувати дослідження аеропружної поведінки робочих лопаток. В результаті модернізації циліндру низького тиску парової турбіни 1000 МВт довжина робочих лопаток останнього ступеня збільшилась до 1650 мм. У зв’язку з цим було проведено чисельний аналіз аеропружних характеристик робочих лопаток останнього ступеня у номінальному режимі роботи. При аналізі використовувався метод розв’язання зв’язаної задачі нестаціонарної аеродинаміки та пружних коливань лопаток, який дозволяє прогнозувати амплітудно-частотний спектр нестаціонарних навантажень і коливань лопаток в потоці в’язкого газу. У роботі представлено результати чисельного аналізу аеропружних характеристик лопаткового вінця ротора останнього ступеня як для режиму вимушених гармонійних коливань з заданою амплітудою та міжлопатковим зсувом фаз, так і для режиму зв’язаних коливань лопаток під дією нестаціонарних аеродинамічних сил.  Результати моделювання зв’язаних коливань лопаток для п’яти перших власних форм представлено у формі розподілу за часом переміщення периферійного перетину лопатки, а також сил та моментів, що діють на периферійний перетин. Наведено також відповідні амплітудно-частотні спектри переміщень та навантажень у периферійному перетині. Результати розрахунків показали позитивне демпфування коливань, відсутність флатеру та автоколивань на перших п’яти власних формах коливань лопатки у номінальному режимі роботи парової турбіни.