汽轮机低压转子末级叶片裂纹及叶根销钉断裂失效分析

本文对汽轮机低压转子末级叶片的裂纹和叶根销钉断裂失效问题进行了详细分析。通过对损坏叶片和销钉的外观观察、微观结构分析、材料成分检测以及运行环境的综合评估,揭示了失效的主要原因。研究发现,叶片裂纹主要是由于长期受高温、湿度变化和蒸汽侵蚀导致的材料疲劳累积,以及叶片设计中的应力集中现象所致;叶根销钉的断裂失效主要与运行过程中周期性的抗拉应力过大以及振动疲劳有关。研究结果表明,对汽轮机低压转子末级叶片裂纹和叶根销钉断裂失效机理的分析能够为汽轮机低压转子末级叶片和叶根销钉的设计、材料选择、加工制造和运行维护提供科学依据。     

汽轮机叶片设计问题及其事故调查分析 第一章 热力——强度因素

本文是美国电力研究所(EPRI)的912号专题报告的第一部分。该报告主要讨论了汽轮机低压叶片材料在运行环境中的腐蚀疲劳问题。本课题是由西屋电气公司所属的波茨堡实验室和费城的汽轮机制造部承担的,1977年5月着手工作,1981年8月完成。本报告的第一章从强度设计的角度讨论了汽轮机叶片设计的热力学原理和叶片材料的选择标准。其中以激振的振源、叶片与激振力的共振,共振引起的应力,以及在设计汽轮机低压叶片时为减少或抵消这些应力而采取的各种设计措施等为讨论的主题;第二章主要讨论了汽轮机低压叶片用的各种合金材料的抗腐蚀性能、抗拉强度,疲劳强度和减振性能等,并将各种材料的性能加以比较;第三章介绍了汽轮机低压叶片的事故情况,汽轮机低压叶片事故是造成机组强迫停机的主要原因,因此,本文对与叶片事故有关的问题,如产生事故的部位,叶片用合金材料、沉积物化学、蒸汽质量、给水处理、冷却水质量,以及运行环境等进行了详细地讨论。本文对从事汽轮机低压设计和叶片材料试验研究工作的工程技术人员有一定的参考价值。众所周知,在我国电厂运行中,叶片事故也占很大比例,据不完全统计,1970—1980年间,全国至少发生1061起叶片事故,近三年来,每年大约有100台机组发生叶片事故。可见叶片事故是汽轮机安全可靠运行的最大障碍之一,必须认真对付,也是我们出版本文的目的所在。另外需要提及的是:本文是通过非正式渠道得到的,望读者能注意防止外传。     

汽轮机叶片设计问题及其事故调查分析 第二章 设计中的材料准则

本文是美国电力研究所(EPRI)的912号专题报告的第一部分。该报告主要讨论了汽轮机低压叶片材料在运行环境中的腐蚀疲劳问题。本课题是由西屋电气公司所属的波茨堡实验室和费城的汽轮机制造部承担的,1977年5月着手工作,1981年8月完成。本报告的第一章从强度设计的角度讨论了汽轮机叶片设计的热力学原理和叶片材料的选择标准。其中以激振的振源、叶片与激振力的共振,共振引起的应力,以及在设计汽轮机低压叶片时为减少或抵消这些应力而采取的各种设计措施等为讨论的主题;第二章主要讨论了汽轮机低压叶片用的各种合金材料的抗腐蚀性能、抗拉强度,疲劳强度和减振性能等,并将各种材料的性能加以比较;第三章介绍了汽轮机低压叶片的事故情况,汽轮机低压叶片事故是造成机组强迫停机的主要原因,因此,本文对与叶片事故有关的问题,如产生事故的部位,叶片用合金材料、沉积物化学、蒸汽质量、给水处理、冷却水质量,以及运行环境等进行了详细地讨论。本文对从事汽轮机低压设计和叶片材料试验研究工作的工程技术人员有一定的参考价值。众所周知,在我国电厂运行中,叶片事故也占很大比例,据不完全统计,1970-1980年间,全国至少发生1061起叶片事故,近三年来,每年大约有100台机组发生叶片事故。可见叶片事故是汽轮机安全可靠运行的最大障碍之一,必须认真对付,也是我们出版本文的目的所在。另外需要提及的是:本文是通过非正式渠道得到的,望读者能注意防止外传。     

汽轮机叶片设计问题及其事故调查分析 第三章 叶片事故调查

本文是美国电力研究所(EPRI)的912号专题报告的第一部分。该报告主要讨论了汽轮机低压叶片材料在运行环境中的腐蚀疲劳问题。本课题是由西屋电气公司所属的波茨堡实验室和费城的汽轮机制造部承担的,1977年5月着手工作,1981年8月完成。本报告的第一章从强度设计的角度讨论了汽轮机叶片设计的热力学原理和叶片材料的选择标准。其中以激振的振源、叶片与激振力的共振,共振引起的应力,以及在设计汽轮机低压叶片时为减少或抵消这些应力而采取的各种设计措施等为讨论的主题;第二章主要讨论了汽轮机低压叶片用的各种合金材料的抗腐蚀性能、抗拉强度,疲劳强度和减振性能等,并将各种材料的性能加以比较;第三章介绍了汽轮机低压叶片的事故情况,汽轮机低压叶片事故是造成机组强迫停机的主要原因,因此,本文对与叶片事故有关的问题,如产生事故的部位,叶片用合金材料、沉积物化学、蒸汽质量、给水处理、冷却水质量,以及运行环境等进行了详细地讨论。本文对从事汽轮机低压设计和叶片材料试验研究工作的工程技术人员有一定的参考价值。众所周知,在我国电厂运行中,叶片事故也占很大比例,据不完全统计,1970-1980年间,全国至少发生1061起叶片事故,近三年来,每年大约有100台机组发生叶片事故。可见叶片事故是汽轮机安全可靠运行的最大障碍之一,必须认真对付,也是我们出版本文的目的所在。另外需要提及的是:本文是通过非正式渠道得到的,望读者能注意防止外传。     

钛合金扭叶片与工业汽轮机极限转速关系探讨

长期以来,我国引进型反动式工业汽轮机的转速由于受到低压扭叶片材料的限制,不能满足某些特定运行场合高转速的要求。论述了用钛合金低压扭叶片提高工业汽轮机极限转速的可行性。     

汽轮机低压级叶片技术研究进展

阐述美国西屋电气公司近年来提出的汽轮机低压叶片的４项技术研究成果。即效率最佳的低压末级叶栅设计设计；调整低压末级叶片角度；优化汽轮机热力学性能的技术；汽轮机低压级动叶片的改进技术与新颖的低压汽轮机自由叶片设计技术。可启发我们开拓思路，深入进行应用研究。     

先进的具高出力的核电汽轮机

介绍了西门子设计制造先进大功率核电汽轮机的长期运行经验,并发展半速饱和蒸汽核电汽轮机,功率达1700MW,末级长叶片高度为1829mm,从设计、工艺、材料选择等方面论述了提高机组出力、提高机组效率、减少腐蚀的方法,其中包括套装叶轮设计、3DSTM叶片技术、高压透平和低压透平等。     

汽轮机叶片健康监测系统的介绍与应用

为了对汽轮机低压端长叶片的运行状态进行长期实时监测,并对可能发生的故障进行预警提示,搭建了汽轮机叶片健康监测系统。利用自主研制的传感器对叶片振动、叶顶间隙和叶片温度进行实时监测。制作了不同叶片形式的叶冠模型进行校准试验,保障系统监测的可靠性。在启停机、低压端"零出力运行"改造试验以及供暖运行期间,对350MW超临界汽轮机的低压端长叶片的动态特征进行了实时监测,保障叶片安全。结果表明:汽轮机叶片健康监测系统能够使汽轮机低压端长叶片的工作范围标准化,提高机组运行安全性,并为其提供技术指导。     

国内外火电汽轮机低压末级长叶片的发展

对国内外火电汽轮机低压末级长叶片的技术现状作了概述,通过梳理和总结,对比分析了各主要汽轮机制造厂低压末级长叶片的技术特点。分析结果表明,国内外汽轮机长叶片正朝着大型化的方向发展,开发进展很快。并对长叶片的开发方向作了展望。总结和对比分析能为工程技术人员了解汽轮机长叶片技术的开发现状提供参考。     

基于ALE的汽轮机低压叶片流固耦合数值模拟

采用ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)方法对汽轮机低压叶片与流场之间相互作用下的应力、位移进行了数值模拟,通过计算获得了流场、压力及叶片位移分布,得到应力及叶片位移随时间的变化关系,流体产生的压力波引发了叶片的振动,最大应力发生在叶片根部,最大应力值和最大周向位移随转数增加.模拟结果可对改进叶片性能及叶片材料选择提供相应参考.     

Strategies for high-performance supercapacitors for HEV

Our paper highlights the role of supercapacitors in hybrid electric vehicles (HEVs), the current response to the worldwide demand for a clean and low fuel-consuming transport. The main strategies for increasing the specific energy of supercapacitors, which are electrochemical energy storage/conversion systems of high-specific power, are discussed, with the focus on electrode material, electrolyte and electrode/electrolyte interface properties. Particular emphasis is given to the use of ionic liquids (IL), which are attracting much attention as green and solvent-free electrolytes, and to the development of high-voltage, IL-based hybrid supercapacitor with high surface area carbon negative electrode and poly(3-methylthiophene) positive. Based on the results of laboratory cells featuring N-butyl-N-methylpyrrolidinium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide and 1-ethyl-3-methyl-imidazolium bis(trifluoromethanesulfonylimide) ILs, the specific energies of hybrid supercapacitor modules are evaluated and compared to those expected for double-layer carbon supercapacitors displaying the same ILs.     

固定床反应器催化剂装填方案的优化

脱砷反应器压降升高会严重影响压缩机的安全运行,同时也制约了装置的加工量。分析认为,压降升高的主要原因是床层空隙率减小,而空隙率减小的主要原因是床层杂质增多,堵塞了颗粒间的空隙。阐述了级配剂和除垢篮在抑制压降升高方面的作用,提出级配剂加除垢篮的组合装填方案,有效解决了固定床反应器的压降问题,使撇头周期达到9个月,并对装填方案的进一步优化提出建议。     

面向2050年的中国电力发展展望

电力转型是我国能源转型的重要环节。本文基于自主开发的适合我国中长期电力发展的源网荷储协调规划模型,将各类电源、骨干电网、需求侧资源与储能等统筹考虑,在计及相关发展目标与约束条件的情况下进行系统整体优化,求解了我国当前至2050年电力系统发展优化方案,可为研判我国电力系统发展路径、制定合理转型政策提供量化参考。     

Rules for paths construction for HENs debottlenecking

This paper is based on the heat exchanger network retrofit techniques, developed by Tjoe and Linnhoff and extended by Asante and Zhu. It considers, under the Network Pinch framework, two important cases — the Retrofit Initialisation and Topology Modification when the direct application of the classic Network Pinch concept and rules is not possible. With the help of a system of simple heuristics, these limitations are overcome which extends the application range of the Network Pinch framework.     

汽轮机转子临界转速计算方法

汽轮机转子临界转速分析计算是汽轮机结构设计应用中最关键的一个环节,对汽轮机转子的安全运行和全寿命管理具有非常重要的意义。分别采取能量法和分析法的方式来计算转子的临界转速,并对两种计算方法进行了相应的对比,在实际工程中具有很高的实用价值。     

Water-soluble binders for MCMB carbon anodes for lithium-ion batteries

We have investigated the suitability of four different binders for the conventional mesocarbon microbeads (MCMBs) anode material in Li-ion batteries. Unlike the conventional polyvinylidene fluoride (PVDF), the binders were water soluble and were either cellulose based, such as the lithium and sodium salts of carboxymethyl cellulose (NaCMC, and LiCMC) and Xanthan Gum (XG), or the conjugated polymer: poly(3,4-ethylendioxythiophene) (PEDOT, a.k.a. Baytron). All binders were commercially available except LiCMC, which was synthesized and characterized by FTIR and NMR. Thermal studies of the binders by TGA and DSC showed that, in air, the binders have a broad melting event at 100-150 °C, with an onset temperature for decomposition above 220 °C. Li/MCMB half-cell batteries were assembled using the studied binders. Slow scan voltammograms of all cells showed characteristic lithium insertion and de-insertion peaks including that of the SEI formation which was found to be embedded into the insertion peaks during the first cycle. Cycling of the cells showed that the one containing XG binder gave the highest capacities reaching 350 mAh g⁻¹ after 100 cycles at C/12, while the others gave comparable capacities to those of the conventional binder PVDF. The rate capabilities of cells were examined and found to perform well up to the studied C/2 rate with more than 50% capacity retained. Further studies of the XG-based MCMB electrodes were performed and concluded that an optimal thickness of 300-365 μm gave the highest capacities and sustained high C-rates.     

Quantitative evaluation for effective removal of phosphorus for SoG-Si

Production of solar cells has increased rapidly in recent years, and metallurgical production of solar grade silicon (SoG-Si), has increased compared with more expensive processes such as Siemens process and Cz processes. It is important to understand the thermodynamic behavior of phosphorus in slag for optimized refinement of SoG-Si. In this study, the thermodynamic behavior of phosphorus in the CaO-SiO₂-CaF₂ slag system was investigated at 1773 K for various oxygen potential and slag composition. In addition, evaporation of phosphorus in the reduction process was observed during slag refining by addition of H₂ gas.Experimental results showed that the stability of phosphorus in slag depends on both the O²⁻(basicity) content of the slag and the solubility of Ca in silicon, and the dissolution mechanism of phosphorus into slag was derived. Results confirmed that phosphorus and calcium in molten silicon were also removed by acid leaching. The effective removal of phosphorus for SoG-Si using several refining processes was evaluated quantitatively.     

Probabilistic design factors for pipes used for hydrogen transport

Probabilistic design factors for pipes used for hydrogen transport are proposed for 3 locations: urban, peri-urban and rural areas.The used method involves a risk equation defined as the product of probability of leakage after failure, probability to have a gas flow greater than a prescribed value, probability of ignition, probability of lethal effects greater than a threshold value and probability of the presence of a person corrected by an environment factor and a risk reduction coefficient. The results obtained are less conservative than the deterministic values provided by ASME code.