[发明专利]一种用于汽轮机阀门快关动态冲击载荷计算方法

权利要求书

1.一种用于汽轮机阀门快关动态冲击载荷计算方法，其特征在于：其具体计算步骤如下：

步骤一、针对阀蝶与阀座进行建模，并对阀门进行快速的关闭，分析阀蝶与阀座的动态载荷；

步骤二、在ABAQUS软件中按照各汽轮机组的实际工况，加载相应的阀门位移边界约束，并设定一个阀门的虚拟重力加速度载荷；

步骤三、对于有预启阀的主阀加100G的重力加速度，预启阀加1G重力加速度，没有预启阀的阀门加10G的重力加速度；

步骤四、阀门快关冲击过程中，应变能逐渐衰减，最大应变能在第一个峰值，并从计算结果中提取出最大应变能；

步骤五、利用步骤四中所求的最大应变能进行有限元计算，从而求出赫兹应力，利用求出的赫兹应力与赫兹应力许用值进行对比，通过是否达到赫兹应力许用值来判断阀门是否磨损；

所述的步骤五中计算赫兹应力的具体步骤如下：

主汽阀门冲击阀座的动能：

式中m为主汽阀门动部件总质量，v为超高压主汽阀阀门落座速度；

式中E₁₀₀为主汽阀应变能，a₁₀₀为主汽阀有限元计算中应用的加速度；

式中a_m是主汽冲击阀座的加速度

主汽阀落座冲击力：

F_im＝a_m*m (3)

预启阀阀门冲击阀座的动能：

式中a_p是预启阀冲击阀座的加速度，E₁为超高压预启阀应变能，a₁为主汽阀阀座倾斜角度；

超高压预启阀落座冲击力：

F_ip＝a_p*m_v (6)

执行机构静态力：

F_s＝(w_v+p_s)*r (7)

式中p_s为高压预启阀弹簧力，m_v为高压预启阀质量，w_v为超高压垂直动部件重力，r为执行机构杠杆比；

执行机构动态力

F_i＝a_p*m_p (8)

m_p为预启阀冲击阀座的质量；

等效弹性模量：

阀碟阀座接触长度：

l＝πD (10)

赫兹应力：

式中a为超高压预启阀阀座倾斜角度；

当对主阀全关位静态力计算时，F_total＝F_s+Fpm+Fpp；

当对主阀冲击力计算时，F_total＝F_im+Fpm；

当对预启阀全关位静态力计算时，F_total＝F_s+Fpp；

当对预启阀冲击力计算时，F_total＝F_ip+F_s+F_i+Fpp；

从而计算出赫兹应力，通过赫兹应力和赫兹应力的许用值比较可以得到一个阀门落座的极限速度。

2.根据权利要求1所述的一种用于汽轮机阀门快关动态冲击载荷计算方法，其特征在于：所述的步骤一中在利用ABAQUS软件对阀门快关动态载荷进行分析之前，需要对阀座进行建模，阀碟冲击阀座采用线性接触，表面度焊司太丽合金，建模取1/4实体模型。

3.根据权利要求1所述的一种用于汽轮机阀门快关动态冲击载荷计算方法，其特征在于：所述的步骤四中阀门快关冲击过程中，所检测到的数值通过电脑形成一个曲线图，通过对曲线图的观察，获得最大应变能的第一个峰值，作为最大的应变能。

4.根据权利要求1所述的一种用于汽轮机阀门快关动态冲击载荷计算方法，其特征在于：所述的赫兹应力的许用值等于1029Pa。

5.根据权利要求4所述的一种用于汽轮机阀门快关动态冲击载荷计算方法，其特征在于：所述的将步骤五中算的赫兹应力与赫兹应力的许用值进行比较，若赫兹应力小于等于赫兹应力的许用值不会对阀座产生磨损，若赫兹应力大于赫兹应力的许用值会对阀座产生磨损。