汽輪機(jī)高壓內(nèi)缸水壓試驗(yàn)時(shí)紅套環(huán)應(yīng)變測試研究

某廠家生產(chǎn)汽輪機(jī)高壓內(nèi)缸，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為無水平中分面法蘭，上下缸為半圓筒形結(jié)構(gòu)，不用螺栓把合，而是用7個(gè)紅套環(huán)箍緊。對(duì)于首臺(tái)機(jī)組，高壓內(nèi)缸需要進(jìn)行水壓試驗(yàn)，確保試驗(yàn)壓力下無泄漏。水壓試驗(yàn)時(shí)紅套環(huán)會(huì)承受較大的力，需要采用電測法測試出水壓試驗(yàn)過程中紅套環(huán)的應(yīng)力變化情況。

電測法是以電阻應(yīng)變計(jì)為傳感元件，將其粘貼在被測構(gòu)件的測點(diǎn)處，使其隨同構(gòu)件變形將構(gòu)件測點(diǎn)處的應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻應(yīng)變計(jì)的電阻變化，便可確定測點(diǎn)處的應(yīng)變，然后按胡克定律計(jì)算得起應(yīng)力。

測試對(duì)象

高壓內(nèi)缸紅套環(huán)，材料為鎳鉻鉬釩超純凈合金鋼，彈性模量E=216CPa，主要測試紅套環(huán)安裝完成后，進(jìn)行水壓試驗(yàn)時(shí)部分紅套環(huán)的應(yīng)力情況。

儀器情況

儀器采用HYC靜態(tài)應(yīng)變儀，電阻應(yīng)變計(jì)為JH雙向溫度自補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)，敏感柵尺寸4.1*1.9mm，基地尺寸9.5*9.5mm，阻值120Ω。

測點(diǎn)選擇

測點(diǎn)數(shù)量為72個(gè)(#1-72點(diǎn))，測點(diǎn)上均粘貼雙向應(yīng)變計(jì)。測點(diǎn)選擇在2、4、6號(hào)紅套環(huán)，沿圓周均布于4個(gè)方向的相同位置，每個(gè)方向布置3個(gè)測點(diǎn)，其中外環(huán)1個(gè)，粘貼方向?yàn)閳A周方向和軸向；單一側(cè)面2個(gè)，粘貼方向?yàn)閳A周方向和徑向。

試驗(yàn)過程

先選擇測點(diǎn)粘貼位置，然后粘貼應(yīng)變計(jì)、鏈接引線、調(diào)試儀器等工作，再進(jìn)行水壓試驗(yàn)，同時(shí)對(duì)紅套環(huán)在不同水壓下的應(yīng)變進(jìn)行采集。

水壓試驗(yàn)中等待水壓穩(wěn)定后進(jìn)行應(yīng)變采集，每種水壓狀態(tài)采集數(shù)據(jù)2次，試驗(yàn)共采集了26次應(yīng)變數(shù)據(jù)。

測試結(jié)果

測試數(shù)據(jù)處理過程：首先將同一過程和同一水壓的2次采集數(shù)據(jù)進(jìn)行平均，再將升降過程相同壓力下的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均，對(duì)每個(gè)紅套環(huán)圓周均布的4個(gè)位置的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均，*后得出相應(yīng)位置不同試驗(yàn)壓力下的應(yīng)變值。在通過計(jì)算將其轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)應(yīng)的應(yīng)力值。從分析數(shù)據(jù)看出，數(shù)據(jù)重復(fù)性好，線性度高。測試結(jié)果如下：

1. 工作壓力下，徑向應(yīng)力變化值小于20MPa，周向應(yīng)力變化值小于35MPa，軸向應(yīng)力變化值小于15MPa。

2. *限壓力下，徑向應(yīng)力變化值小于30MPa，周向應(yīng)力變化值小于50MPa，軸向應(yīng)力變化值小于15MPa。

汽輪機(jī)高壓缸水壓試驗(yàn)過程中紅套環(huán)應(yīng)變測試結(jié)果表明，水壓試驗(yàn)過程中紅套環(huán)的應(yīng)力變化值較小，應(yīng)變測試是檢測紅套環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要手段，為紅套環(huán)結(jié)構(gòu)的安*評(píng)估提供了有力的試驗(yàn)依據(jù)。