某E232型雙級煙氣輪機二級動葉片應力及模態分析

林國慶，呂忠勝，王 皓，于文鑫，章 磊

(1.吉林化工學院機電工程學院，吉林吉林132022;2.睿能(四平)北方能源技術有限公司，吉林四平136001;3.中國石油吉林石化公司乙二醇廠，吉林吉林132022;4.中石油云南石化有限公司生產三部，云南昆明650000)

某廠催化裂化裝置車間煙機類型為E232型雙級煙氣輪機，于1987年11月投入使用，目前仍處于在線服役狀態，至今已運行20余年.因煙機本身故障引起的最近一次停機為2012年10月，在運行期間，振動幅度突然增大，運行聲音異常，系統連鎖停機，停機后解體發現二級動葉片自根部發生斷裂，斷裂葉片葉身飛出，葉根仍在輪盤上，煙機圍帶、殼體及其中一幅板不同程度地被擊傷.

為查明葉片斷裂原因，對發生斷裂的煙機二級動葉片采取數值模擬的方式進行應力［1］及模態分析，在此基礎上找到煙機葉片應力最大值發生的部位及固有頻率和陣型，避免再次發生類似事故.

1 葉片性能參數介紹

葉片材質為GH738的鎳基高溫合金，此合金的法國牌號為NC20K14，美國牌號為Waspaloy，國內牌號為GH864，其拉伸性能如表1所示.該合金［2］具有良好的強度、韌性、耐熱性及耐蝕性.葉片工作溫度650℃，材料密度為8.22 g/cm3，工作溫度下彈性模量為178 GPa，泊松比為0.3，計算采用的煙機轉子轉速為6 380 r/min，二級靜葉片數60，每一級均有63片動葉片，且形狀分布規則.

表1 GH738材料拉伸性能

2 煙機葉片應力分析

2.1 葉片有限元模型的建立

由于葉片—輪盤組件的幾何形狀和所承受的載荷具有對稱性，故將輪盤簡化為一個軸對稱體結構進……