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高压机组双层缸外缸气密性分析及优化

高压外缸、有限元分析、气密性、接触应力

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针对某高温高压机组外缸前期水压试验漏水情况，采用Ansys Workbench基于有限元的分析方法对高压外缸进行了整体分析，对漏水部位的变形量和应力分布进行细化分析，并计算了中分面的接触应力及接触面积。针对分析结果对高压外缸中分面结构进行优化，并适当增加了汽缸局部位置的螺栓预紧力，经反复计算，新结构可将汽缸漏水部位的接触应力提高了约20MPa, 增强了汽缸的气密性。并在后续水压试验及运行阶段得到验证，为同类型机组的汽缸设计提供了指导作用。
汽缸是汽轮机核心部套，它是汽轮机中重量最大、形状复杂并且处在高温高压下工作的静止部件，它将蒸汽与大气隔绝，形成蒸汽能量转换的封闭空间。在运行过程中，由于蒸汽的温度和比容变化较大，汽缸各部分承受的应力沿汽缸的分布有较大的差别。本文分析的机组进汽压力：13.24Mpa,进汽温度：530℃。采用双层缸体结构，内外缸之间充满一定的低于初参数压力和温度的蒸汽，从而使内外缸承受的压差和温差大为减小，每层汽缸壁和法兰的厚度都可以大为减薄，从而减小启动、停机以及工况变动时的热应力，有利于改善机组的启动和负荷适应能力，同时兼顾了经济性。