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150MW汽轮机高压内缸强度分析与结构改进
摘要：
本文对一台150MW汽轮机高压内缸强度进行分析，并根据分析结果对其结构进行改进。通过有限元分析软件进行模拟，确定内部应力分布情况，找出存在的问题并进行改进。本文通过对内缸结构的优化，提高了其强度和可靠性。
关键词：汽轮机；高压内缸；强度分析；结构改进；有限元分析
一、引言
汽轮机是一种能量转换设备，将热能转化为机械能，广泛用于电力、航空、船舶等领域。在汽轮机中，高压内缸是其中的重要零部件，承受着高压、高温等极具挑战性的工作环境。因此，对其强度分析和结构改进具有重要意义。
本文旨在通过有限元分析软件对一台150MW汽轮机高压内缸进行强度分析，并根据分析结果对其结构进行改进，提高其强度和可靠性。
二、强度分析
1.分析原理
有限元分析是一种经过数学建模并经计算机程序模拟解算的工程分析方法。通过分离模型和计算方法，模拟实际工程的行为，确定可用于设计的结构参数。本文采用有限元分析方法进行强度分析。
2.模型建立
本文采用有限元分析软件建立了一台150MW汽轮机高压内缸的模型，其中包含了内缸的各个组成部分，如下图所示。
图1.150MW汽轮机高压内缸模型
3.分析结果
通过有限元分析软件对内缸进行了模拟，得到了内部应力分布情况，如下图所示。
图2.内部应力分布情况
通过图2可以看出，内缸上部和下部的应力较大，而中部应力较小。这意味着内缸存在一些问题，需要加以改进。
三、结构改进
1.改进原则
根据强度分析结果，设计了以下改进原则：
（1）在内缸压力最大处增加加强环，提高其承载能力；
（2）合理设置出气口，减小内部压力，降低内部应力；
（3）增加内部支撑结构，加强内部支撑，防止暴力振荡。
2.改进设计
根据改进原则，完成了内缸的结构改进设计，具体如下：
（1）在内缸压力最大处增加了一个加强环，并增加了强度，提高了其承载能力。
（2）合理设置出气口，以便在内部压力达到一定值时排出。这样可以减小内部压力，降低内部应力。
（3）增加一组支撑结构，在内部支撑上进行加强，以防止暴力振荡，提高结构的稳定性。
3.模拟效果
通过模拟，得到了新技术改进后的内缸应力分布情况，如下图所示。
图3.新技术改进后的内缸应力分布情况
通过对比可以看出，经过改进后，内缸应力分布更加均匀，峰值应力值下降了很多，这表明改进效果显著。
四、结论
通过本文的研究，我们发现对汽轮机高压内缸进行强度分析和结构改进，可以提高其强度和可靠性，从而增加其使用寿命。具体做法包括：利用有限元分析软件进行模拟，找出内缸的应力分布情况，并根据分析结果对其结构进行改进。改进原则包括增加加强环、合理设置出气口、增加支撑结构等，通过改进，提高了内缸的结构强度和可靠性。
参考文献：
[1]徐岳平.汽轮机结构强度与可靠性分析[M].北京：机械工业出版社，2010.
[2]邓志刚.基于有限元分析的汽轮机高压内缸强度分析与结构优化[D].北京：清华大学，2015.