Aerodynamic unsteady loads and vibrations of steam turbine L.P. blades
Creators
- 1. Electricite de France, 78 - Chatou. Direction des Etudes et Recherches
Description
In steam turbines, the aerodynamic sources of the blades vibrations for low pressure stages can induce a high stress level for some operating points. Therefore theoretical and experimental investigations are performed at E.D.F. They specially focus on the turbine rotor-stator interaction and the aerolastic rotor stability. A numerical method has been developed for predicting the aerodynamic damping of one cascade of profiles. The insteady flow calculation is based on the boundary element method, and is performed for the blade-to-blade surfaces. The results obtained on the first flexural mode for the L.P. blades of a 900 MW steam turbine, for several displacements and for several interblade phase angles, exhibits no instability of the rotor except low phase angles, but it is difficult to investigate these cases. The numerical results also support the relevance of the quasi-steady assumption. The same method has been used to calculate the rotor-stator interaction in the case of a potential flow. The main parameters are the gap between the two rows and the stator blade number/rotor blade number ratio (NR/NS). The results show that the dynamic loads strongly decrease with respect to the gap increase. Otherwise NR/NS = 2 (periodical pattern), which is a good approximation of the industrial value, provides slight unsteady loads on the rotor blades comparatively to other values
Abstract (French)
Les vibrations d'origine aerodynamique des ailettes du dernier etage basse pression d'une turbine a vapeur peuvent conduire, pour certains regimes de fonctionnement, a des niveaux de contraintes inadmissibles. A ce titre, des etudes theoriques et experimentales sont en cours a E.D.F. Elles concernent notamment les interactions rotor-stator dans l'etage, et la stabilite aeroelastique de l'ailetage. Nous presentons ici une methode numerique permettant de predire l'amortissement aerodynamique des aubages. Le calcul instationnaire est base sur la methode des singularites a repartitions discretisees, et s'applique a une surface de courant dans le plan aube-a-aube. Des resultats concernant une turbine a vapeur 900 MW sont donnes. Ils sont obtenus sur le premier mode de flexion des aubes pour plusieurs deplacements, pour plusieurs dephasages interaube, et ne font apparaitre aucune instabilite hormis peut-etre dans la zone de faibles dephasages, difficilement accessible. Ils attestent egalement que l'hypothese de quasi-stationnarite est pertinente pour les cas envisages. La meme methode a ete employee pour calculer l'interaction a potentiel dans un etage. Les deux principaux parametres sont l'espace non aube entre la roue fixe et la roue mobile, et le rapport Nr/Ns du nombre d'aubes du rotor au nombre d'aubes du stator. Les resultats obtenus montrent que les efforts instationnaires sur le rotor decroissent fortement lorsqu'on augmente l'espace non aube. Par ailleurs, la valeur Nr/Ns = 2 qui determine un motif periodique accessible au calcul, et qui represente une bonne approximation de la valeur de construction, conduit a de faibles efforts instationnaires sur les aubes du rotor, comparativement a d'autres valeursAdditional details
Additional titles
- Original title (French)
- Efforts aerodynamiques instationnaires et vibrations des ailettes BP d'une turbine a vapeur
Publishing Information
- Journal Title
- RFM (Rev. Fr. Mec.)
- Journal Issue
- no,3
- Series
- RFM (Rev. Fr. Mec.).
- ISSN
- 0373-6601
- CODEN
- RFMQA
INIS
- Country of Publication
- France
- Country of Input or Organization
- France
- INIS RN
- 18037460
- Subject category
- S22: GENERAL STUDIES OF NUCLEAR REACTORS;
- Descriptors DEI
- CONFIGURATION; DAMPING; FLUID FLOW; MECHANICAL VIBRATIONS; NUMERICAL SOLUTION; STEAM TURBINES; TURBINE BLADES
- Descriptors DEC
- TURBINES