某级压气机转子叶片高周振动疲劳强度储备分析研究

作者：张亮; 朱晓明; 林枫; 肖舒宁

来源：热能动力工程, 2021, 36(09): 164-187.

DOI：10.16146/j.cnki.rndlgc.2021.09.021

• 燃气轮机
• 压气机
• 转子叶片
• 非接触测量
• 高周振动疲劳
• 激光探头

为完成某型燃气轮机压气机新设计转子叶片高周疲劳储备分析,采用基于叶尖定时法的激光非接触测量方法对该级转子叶片进行了振动应力测试,并结合理论计算和转子叶片高周疲劳极限试验,获得每一只叶片的高周振动疲劳强度储备,创新性地一次性完成了某级压气机新设计转子叶片振动疲劳性能的全面评估。研究表明:理论计算得到的叶片1阶弯曲共振转速为4 393 r/min,实测叶片在机组全部运行工况下的共振转速区间为4 276～4 435 r/min,叶片振动应力范围为54～123 MPa;试验实测得到的置信度满足95%及误差限度5%下叶片中值疲劳极限为730 MPa,推算得到99.99%高存活率下叶片高周疲劳极限约为660 MPa;结合叶片静强度分析结果、叶片材料的抗拉强度值、叶片振动应力值和99.99%高存活率下叶片的疲劳极限值进行计算,其高周振动疲劳强度最低储备为4.61,共振转速区间处于机组运行的过渡工况,满足设计要求。