文档介绍：2004 ANSYS 中国用户论文集
汽轮机叶轮振动分析
孙义冈余恩荪
杭州汽轮机股份有限公司 310022
[ 摘要] 本文主要是对叶轮整个轮系作模态分析。计算采用二种方法,对整个叶轮整体进行模态分析
计算以及采用 ANSYS 的循环对称结构的模态分析方法。对叶轮的振动形态进行分析,将其
归纳为:(1)叶轮在各个节径振动时叶片轴向 A0 为主的振动;(2)叶轮在各个节径振动时叶
片切向 A0 为主的振动;(3)叶轮在各个节径振动时叶片以扭振主的振动;(4)叶轮在各个节
径振动时叶片切向 A1 为主的振动;(5)伞形振动;五部分进行分析。文章最后对轮系振动的
安全性进行评价。
[ 关键词] 叶片―叶轮系统有限元模态分析
A Vibration Analysis of Disk in Steam Turbine
Sun Yigang Yu Ensun
HANGZHOU STEAM TURBINE CO., LTD 310022
[ Abstract ] A modal analysis of disk in steam turbine is discussed in this paper. The analysis is
performed with two methods: modal analysis of whole disk and of cyclic symmetric structure
with ANSYS. The disk mode shape is summed up in five types: the disk vibrates at each
nodal diameter with blades vibrating mainly in axial A0 shape, in tangent A0 shape, in twist
shape, in tangent A1 shape and the disk vibrates in umbrella type. Finally a safety
assessment about disk vibration is given in the paper.
[ Keyword ] Blade-disk system, Finite element analysis, Modal analysis

1 前言
长期以来,汽轮机的振动问题一直影响机组的安全可靠运行。而叶轮、叶片对整个机组
来讲是非常重要的,叶片、叶轮的振动在很多情况下是以叶片-叶轮整体系统发生的。因此
对叶轮在安装上叶片后的整个轮系作模态分析研究是非常有必要的。
本文采用二种方法进行计算,1:对整个叶片-叶轮轮系进行模态分析计算 2:采用
ANSYS 的循环对称结构的模态分析方法对叶片-叶轮轮系的振动模态进行分析。二者计算结
果相当一致。通过本文计算说明采用有限元方法对叶轮轮系的分析方法是非常有效的,ANSYS
程序确实是振动分析的强有力的计算工具。
2 计算力学模型及方法
叶轮内孔直径 191mm,外园直径 970mm。叶片长度 207mm,单个叶片质量为 Kg,
回转半径 572