马利，朱雷，曹敏，杨世华，吴辉贤

    (杭州中能汽轮动力有限公司，杭州 310022)

    排缸作为汽轮机的重要部件之一，不仅需要承受内部各零件的重量、管道的安装拉力、运行时的内外压差，而且还需承受连接管道热状态改变时对汽缸的作用力[1]。同时，排缸不仅需要良好的气动性能，亦需要足够的刚性，且这往往是一对矛盾体[2-3]。多年来，国内外学者大多围绕着排缸流动结构与气动优化开展大量研究[4-5]，但对排缸结构刚性的研究较少[6-7]。

    某类机型的焊接排缸尺寸较大，结构较为复杂，在安装过程中多次出现排缸变形过大的情况。为了解决这一问题，本文应用有限元法对该焊接排缸进行建模和数值仿真，仿真结果显示，排缸的变形情况与现场安装出现的变形情况一致。通过对该排缸的理论分析和仿真分析发现，在原结构上将排缸外部的加强筋互相连接，形成整体骨架的方式，能使排缸刚性得到明显改善。

    参考建筑等行业中由梁和柱共同组成框架结构，由此构成承重体系，来共同抵抗使用过程中出现水平载荷与竖向载荷这一方法[8-9]，根据此设计理念，本文设计了一种框架结构的焊接排缸，此排缸整体刚性由框架决定，其面板只是起密封作用，并对此排缸进行了有限元分析及适当的结构优化。

    1 原焊接排缸的结构刚性分析

    某类机型的焊接排缸(模型如图1所示)尺寸较大，此排缸在安装的过程中多次出现变形过大的情况，对排缸的结构刚性进行优化，且要求排缸重量增幅较小，以保证其经济性。通过理论分析和仿真分析发现，增加排缸外部加强筋数量或加大加强筋尺寸，并不能使该排缸的刚性有明显改善。增大排缸面板的厚度，虽然刚性有较好的改善，但排缸重量增加较多，不符合产品经济性要求，其主要问题是排缸不同面上的加强筋互相独立，并未连为一个整体，因此加强筋起的作用有限，此时排缸的刚性主要还是由面板来决定。针对此问题，在不改变排缸内部结构和加强筋数量以及加强筋宽度的条件下，仅将其加强筋的位置进行微调，使它们相互连接，形成一体(如图2所示)，有限元分析结果显示其排缸刚性有较明显改善，如表1所示。 ......