2017年9月，三菱日立電力系統有限公司(MHPS)成功地對74英寸(1880mm)末級旋轉葉片(74英寸ISB)進行了旋轉振動測試。74in ISB是世界上最長的核汽輪機葉片。

1、74in ISB

日立H-25型燃氣輪機(圖源：網絡)

MHPS于2005年開始開發74in ISB葉片，并已完成各種驗證測試。旋轉振動試驗是葉片開發過程中的最后一步。

測試過程表明：74in ISB實現了每流27平方米的排氣面積。

整體式圍帶葉片(ISB)結構實現了出色的抗振性，較大的根部和槽實現了應力降低，全三維設計實現了高效率。

74in ISB的一個關鍵特點是采用ISB結構。這利用了一種“扭曲”結構，可適應葉尖和葉根之間圓周速度的巨大差異。

在運行過程中，離心力隨著渦輪機轉速的增加而增加，每個扭曲葉片都會重新成形，避免葉片扭曲，并鎖定與相鄰葉片的接觸，形成一排完整的葉片。

在這種配置中，接觸面上的摩擦力會產生顯著的機械阻尼，從而減少振動產生的應力，提高效率和可靠性。

葉根、葉型和圍帶設計為一個整體，為低壓部分的渦輪葉片提供了最佳設計，提供了出色的抗振性和優異的阻尼特性。

2、葉片開發和測試

在實際工廠使用之前，新開發的葉片需要經過驗證，以確保安全性和可靠性。

MHPS已建立了新葉片的驗證流程，該流程已有20多年歷史，已有多達15種葉片的經驗。

蒸汽負荷試驗，主要在內部實際蒸汽負荷試驗設施中進行，使用半(或更高)規模的試驗渦輪機。

該設施是世界上最大的設施之一，蒸汽容量為450噸/小時。

蒸汽負荷試驗后，使用全尺寸試驗轉子進行旋轉振動試驗，以驗證葉片的振動特性。在出廠前，也會進行每個實際轉子的測試。

最后，在調試階段，還將在現場實際操作條件下驗證葉片的振動應力。

葉片設計

采用三維有限元法(3D FEM)分析振動和強度，包括離心和彎曲強度、蒸汽激振力和電磁轉矩下的振動強度以及非同步振動強度等因素。

流型分析有助于提高性能和總體效率。通過最先進的分析和測試，可以實現更高的效率和可靠性。

蒸汽負荷試驗

福清5號機組汽輪機轉子。

蒸汽負荷試驗在我們的內部實際蒸汽負荷試驗設施中進行，隨后進行了3D FEM模擬和流型分析。

使用半標度(或更高)試驗渦輪機，在比實際運行條件更惡劣的條件下驗證葉片振動特性和性能。

這是葉片開發的關鍵過程，它允許在實際操作條件下驗證振動應力，并確認葉片性能。

74in ISB的蒸汽負荷測試于2009年開始，使用半標度試驗渦輪機。

試驗結果證實，振動應力是可靠的，在所有工作范圍內以及在惡劣條件下，振動水平都非常低，同時試驗人員還觀察到，預測效率與實際測試結果之間存在明顯的一致性。

旋轉振動試驗

蒸汽負荷試驗后，旋轉振動試驗是該過程的下一階段，試驗使用以標稱轉速運行的全尺寸試驗轉子，旨在驗證葉片的振動特性。

將全尺寸葉片組裝到圓盤中，并將組裝好的試驗轉子安裝在高速平衡試驗裝置的真空室中。試驗轉子以110%的速度旋轉，并使用空氣射流激勵葉片，以測量其固有頻率、離心應力和變形。

試驗在額定轉速和工作轉速下進行，包括低循環和高循環范圍。

2017年9月，作為葉片開發的最后一步，在我們的內部高速平衡測試設施中對74in 全尺寸ISB渦輪轉子進行了旋轉振動測試。

測試結果證實，74in ISB達到了其目標振動特性，可以安全運行。

3、應用

74in ISB的蒸汽輪機可用于1200MW核電廠(目前全球最流行的類型)，以及超過1500MW的大型核電廠。

當用于1200MW核電廠時，74in ISB渦輪機可以比54in(1375mm)ISB渦輪機功率更高，因為前者的葉片長度更長。

此外，根據電廠位置的條件，渦輪機外殼的數量可以從三個(54 in ISB渦輪機)減少到兩個(74 in ISB渦輪機)，從而節省空間并簡化電廠設計。

74 in ISB渦輪機在使用50Hz電源的地區(包括歐盟和中國)和60Hz電源的地區(包括北美和沙特阿拉伯)都有潛在的應用。

展望未來，MHPS將繼續為核電廠提供安全可靠的高質量汽輪機，以促進全球市場內更穩定的能源供應、經濟發展和減輕環境負擔。

免責聲明：本網轉載自合作媒體、機構或其他網站的信息，登載此文出于傳遞更多信息之目的，并不意味著贊同其觀點或證實其內容的真實性。本網所有信息僅供參考，不做交易和服務的根據。本網內容如有侵權或其它問題請及時告之，本網將及時修改或刪除。凡以任何方式登錄本網站或直接、間接使用本網站資料者，視為自愿接受本網站聲明的約束。