【摘 要】
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叶轮是离心压缩机高速转子的核心部件,压缩机叶轮使气流加速、增压、升温,而本身则主要承受离心力、气动力、激振力、外物冲击等循环交变载荷与动载荷作用。它的结构、工作状
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叶轮是离心压缩机高速转子的核心部件,压缩机叶轮使气流加速、增压、升温,而本身则主要承受离心力、气动力、激振力、外物冲击等循环交变载荷与动载荷作用。它的结构、工作状态和工作环境十分复杂。在叶轮的高应力区,这些载荷与叶轮本身的焊接残余应力叠加作用,使叶轮容易产生疲劳裂纹。叶轮的可靠性直接影响到整个压缩机组的正常运转,甚至影响到整个机组的安全。因此,研究和分析叶轮疲劳性能已经成为迫切需要的问题。本文在广泛吸收国内外机械结构疲劳问题研究成果的基础上,对大型压缩机叶轮的疲劳问题进行了大量的研究工作。主要从疲劳的基本理论入手,针对叶轮的实际运行工况,综合考虑影响叶轮疲劳强度的各种因素,结合叶轮的强度有限元分析数据,采用热点应力法对沈鼓集团某离心压缩机叶轮进行疲劳强度分析,评估叶轮的疲劳性能;并进一步开展试验工作,采用红外热成像疲劳测试技术快速测定叶轮材料的疲劳极限,并将该试验结果与传统疲劳测试方法得到的结果进行对比。疲劳分析后,对叶轮进行结构优化从而提高疲劳性能。通过本文的研究,总结和摸索出一套大型离心压缩机叶轮疲劳设计方法,并成功应用到实际的叶轮设计中,确保年产百万吨级乙烯装置(及其类似装置)用离心压缩机叶轮安全可靠和长周期、平稳运行。该文为今后的叶轮强度设计提出指导性意见,为离心叶轮设计提供了重要的依据。同时该文也对结构疲劳试验技术进行了有益的探索。
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