[发明专利]一种用于汽轮机阀门快关动态冲击载荷计算方法

说明书

一种用于汽轮机阀门快关动态冲击载荷计算方法，涉及机械工程领域。为解决现有人工控制汽轮机阀门快速关闭的方式，存在阀蝶与阀座之间出现磨损，以及稳定性差的问题。针对阀蝶与阀座进行建模，并对阀门进行快速的开启或关闭，分析阀蝶与阀座的动态载荷；加载相应的阀门位移边界约束，并设定一个阀门的虚拟重力加速度载荷；对于有预启阀的主阀加100G的重力加速度，预启阀加1G重力加速度，没有预启阀的阀门加10G的重力加速度；阀门快关冲击过程中，应变能逐渐衰减，最大应变能在第一个峰值，并计算求出应变能，从而求出赫兹应力，利用求出的赫兹应力与赫兹应力许用值进行对比；本发明适用于减少阀门快关动态冲击载荷。

技术领域

本发明涉及机械工程领域，具体涉及一种用于汽轮机阀门快关动态冲击载荷计算方法。

背景技术

汽轮机组在运行过程中，经常会出现阀门快速启动关闭，在阀门快速关闭过程中，巨大的冲击载荷会引起阀碟、阀座以及阀杆的破坏，在以往工程应用中仅能要求运行人员在快关过程中尽量控制阀门落座速度，仅能进行定性分析，无法进行定量分析。因此，人工控制阀门关闭的方式稳定性差。

综上所述，现有人工控制汽轮机阀门快速关闭的方式，存在阀蝶与阀座之间出现磨损，以及稳定性差的问题。

发明内容

本发明为解决现有人工控制汽轮机阀门快速关闭的方式，存在阀蝶与阀座之间出现磨损，以及稳定性差的问题，而提出一种用于汽轮机阀门快关动态冲击载荷计算方法。

本发明的一种用于汽轮机阀门快关动态冲击载荷计算方法，其具体方法如下：

步骤一、针对阀蝶与阀座进行建模，并对阀门进行快速的关闭，分析阀蝶与阀座的动态载荷；

步骤二、在ABAQUS软件中按照各汽轮机组的实际工况，加载相应的阀门位移边界约束，并设定一个阀门的虚拟重力加速度载荷；

步骤三、对于有预启阀的主阀加100G的重力加速度，预启阀加1G重力加速度，没有预启阀的阀门加10G的重力加速度；

步骤四、阀门快关冲击过程中，应变能逐渐衰减，最大应变能在第一个峰值，并从计算结果中提取出最大应变能；

步骤五、利用步骤四中所求的最大应变能进行有限元计算，从而求出赫兹应力，利用求出的赫兹应力与赫兹应力许用值进行对比，通过是否达到赫兹应力许用值来判断阀门是否磨损；

进一步的，所述的步骤四中阀门快关冲击过程中，所检测到的数值通过电脑形成一个曲线图，通过对曲线图的观察，获得最大应变能的第一个峰值，作为最大的应变能；

进一步的，所述的步骤五中计算赫兹应力的具体步骤如下：

主汽阀门冲击阀座的动能：

式中m为主汽阀门动部件总质量；

式中E₁₀₀为主汽阀应变能，a₁₀₀为主汽阀有限元计算中应用的加速度；

式中a_m是主汽冲击阀座的加速度

主汽阀落座冲击力：

F_im＝a_m*m                                                         (3)

预启阀阀门冲击阀座的动能：

式中a_p是预启阀冲击阀座的加速度，E₁为超高压预启阀应变能，a₁为主汽阀阀座倾斜角度；