[發明專利]重型燃氣輪機透平葉片熱疲勞壽命分析方法及試驗系統

在審

• 申請號: 202010790219.1
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN112098058A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 徐佳敏;劉網扣;江路毅;范雪飛;高升;劉傳亮;蔣俊;肖玥;溫廷英
• 申請（專利權）人: 上海發電設備成套設計研究院有限責任公司
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01M15/14
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 胡彬

本發明公開一種重型燃氣輪機透平葉片熱疲勞壽命分析方法及試驗系統，分析方法包括：對透平葉片進行熱疲勞壽命試驗；根據熱疲勞壽命試驗結果確定試驗循環中的最大應變ε_max和最小應變ε_min，進而確定低周疲勞循環次數N(即透平葉片的低周疲勞裂紋萌生壽命)；根據熱疲勞壽命試驗結果讀取透平葉片表面穩定蠕變等效應力σ_C，計算透平葉片的蠕變疲勞裂紋萌生壽命τ_R；根據低周疲勞循環次數N計算低周疲勞裂紋萌生壽命累積損耗E_N0；根據透平葉片蠕變疲勞裂紋萌生壽命τ_R計算蠕變裂紋萌生壽命累積損耗E_t0；根據低周疲勞裂紋萌生壽命累積損耗E_N0和蠕變裂紋萌生壽命累積損耗E_t0計算裂紋萌生壽命累積損耗E，進而計算裂紋萌生壽命τ_CL。本發明能快速簡便的預測透平葉片的壽命。

技術領域

本發明涉及測試分析技術領域，尤其涉及一種重型燃氣輪機透平葉片熱疲勞壽命分析方法及試驗系統。

背景技術

重型燃氣輪機中的透平葉片是燃氣輪機中工作環境最惡劣、結構最復雜的零件之一，也是燃氣輪機故障多發部件之一，隨著透平進口溫度的不斷提升，透平葉片的壽命設計要求進一步提高，其設計集中體現著高可靠性、長壽命和輕量化。

目前，雖然有航空渦輪發動機渦輪葉片的熱疲勞試驗方法，但航空渦輪發動機渦輪葉片的熱疲勞試驗方法不適用于重型燃氣輪機透平葉片，航空渦輪發動機渦輪葉片的熱疲勞試驗方法是采用一定量的循環載荷累計次數，然后將出現初始裂紋的循環數作為葉片的初始循環壽命，通過換算，得到航空渦輪發動機飛行小時數，其初始裂紋的循環數要求是大于4500個循環，即飛行小時數要求大于1500h。而重型燃氣輪機的壽命要求與電站壽命要求一致，即安全運行100000h，其壽命要求遠遠大于航空渦輪發動機壽命要求，如果將航空渦輪發動機渦輪葉片熱疲勞試驗方法來應用到重型燃氣輪機透平葉片上，需要進行長時間、多循環的壽命試驗，將消耗很大的人力、物力和財力，才能得到初始裂紋的循環數，因此該方法不再適用，目前，并沒有較好的試驗和分析重型燃氣輪機透平葉片熱疲勞的方法，無法對重型燃氣輪機透平葉片進行熱疲勞的試驗和分析，無法預測透平葉片的壽命。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種重型燃氣輪機透平葉片熱疲勞壽命分析方法及試驗系統。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種重型燃氣輪機透平葉片熱疲勞壽命分析方法，其中，包括如下步驟：

A、對重型燃氣輪機透平葉片進行熱疲勞壽命試驗；

B、計算低周疲勞裂紋萌生壽命：根據步驟A中的熱疲勞壽命試驗結果，確定試驗循環中的最大應變ε_max和最小應變ε_min，根據最大應變ε_max和最小應變ε_min確定低周疲勞循環次數N，低周疲勞循環次數N即透平葉片的低周疲勞裂紋萌生壽命；

C、計算蠕變疲勞裂紋萌生壽命：根據步驟A中的熱疲勞壽命試驗結果，讀取透平葉片表面穩定蠕變等效應力σ_c，根據穩定蠕變等效應力σ_c計算透平葉片的蠕變疲勞裂紋萌生壽命τ_R；

D、根據低周疲勞循環次數N計算低周疲勞裂紋萌生壽命累積損耗E_N0；

E、根據透平葉片蠕變疲勞裂紋萌生壽命τ_R計算蠕變裂紋萌生壽命累積損耗E_t0.

F、根據低周疲勞裂紋萌生壽命累積損耗E_N0和蠕變裂紋萌生壽命累積損耗E_t0計算裂紋萌生壽命累積損耗E，通過裂紋萌生壽命累積損耗E計算裂紋萌生壽命τ_CL。