调峰运行的燃气轮机联合循环汽轮机转子热应力和寿命损耗分析

介绍了调峰运行的汽轮机转子热应力的计算方法。为了减少启动时间和提高汽轮机的安全性，拟定了热定应力控制曲线及保护曲线，设定应力保护。对转子的寿命损耗进行了分析。     

百万等级核电汽轮机组转子热应力计算和控制

核电汽轮机转子热应力的大小直接影响转子的强度和寿命损耗。文章详述核电汽轮机转子热应力计算的原理,以及其在控制系统中的实施细节。控制系统通过计算转子温度场,对汽轮机组在起停或负荷波动过程中的转子热应力在线监控,并进行控制,确保汽轮机转子在规定的寿命期限内稳定运行。     

中心孔对汽轮机转子寿命的影响分析

通过对空心转子和实心转子的两种汽轮机转子模型,从热态启动到稳定运行期间,汽轮机转子温度场、热应力场和离心力随时间和转子半径变化规律的对比分析,以及低周疲劳寿命损耗的计算,给出中心孔对汽轮机转子运行安全性的影响。计算结果表明:中心孔的存在使转子中心内表面部位应力出现突增现象,尤以切向应力明显,同时导致转子寿命损耗增加。     

基于有限元分析的汽轮机转子低周疲劳损耗研究

采用有限元法建立了基于某电厂汽轮机转子温度场和热应力场的数学模型。在对汽轮机的冷态启动、温态启动、热态启动以及滑参数停机4个工况下的瞬态温度场以及热应力场进行模拟分析基础上,确定转子最大热应力点作为监测点,对监测部位的温度与热应力进行了疲劳损耗仿真计算。根据最小二乘法获得转子钢材料的疲劳特性曲线,利用MATLAB进行多项式拟合,获得转子应变与疲劳寿命损耗的函数关系式,求得汽轮机转子启停下的低周疲劳寿命。研究结果表明:该机组累积十年运行条件下形成的疲劳损耗为2. 506%。机组冷态启动过程中,转子承受最大温差与热应力,最大热应力值445 MPa;当温升率由3℃/min提高到4℃/min时,转子的低周疲劳寿命损耗由0. 040%上升到0. 103%,寿命损耗明显增大。     

国产30万千瓦中间再热汽轮机转子的热应力及疲劳寿命

本文对国产30万千瓦中间再热汽轮机不同启动工况下转子的非稳定热应力及疲劳损耗进行了计算与分析,提出了冷温态启动及热态启动(调峰启动)合理温升率的建议值,前者为2℃/分,后者为3℃/分。由于启动和停机时的应力是不对称的,故应对转子的寿命损耗分别进行核算。本文根据计算结果绘制了30万千瓦机转子寿命损耗曲线,并提出了寿命分配建议方案。最后提出了降低启动时转子热应力及疲劳损耗的技术措施及结构改进意见。本文所提供的简化计算方法,也适用于其它同类型机组。     

高参数汽轮机转子启停机疲劳损伤分析

借助数据分析和有限元模拟计算,研究了高参数超超临界汽轮机高压转子在启动和停机过程中的低周疲劳寿命损耗。通过分析现场实测数据,并据此进行有限元模拟,总结出高压转子在机组极冷态启动和常规滑参数停机过程中的热应力分布规律,确定转子的危险区域,并得到危险点的应力在机组启停中的变化规律。结合材料的疲劳特性,计算出转子在一次实际启停循环中的低周疲劳寿命损耗,为今后机组的运行提出建议,为高参数超超临界汽轮机转子的设计及运行控制提供参考和借鉴。     

超临界机组参与一次调频对汽轮机寿命影响的研究

本研究针对超临界大功率机组参与电网一次调频对汽轮机寿命损耗的影响进行了研究,建立了不同运行工况下的汽轮机转子疲劳寿命的有限元模型,对超临界机组参与电网一次调频时转子的暂态温度场和弹塑性应力场进行了计算分析,确定了不同变负荷速率和温升速率下、定压与滑压运行工况时汽轮机寿命的损耗。结果表明:负荷变化范围为10%时,危险位置轴表面的最大应力为82.18 MPa,应力变化值为69.18 MPa,轴心处的最大应力小于20 MPa,应力变化值小于17 MPa,应力水平很低,热应力也很小。一次调频对高中压缸各级温度变化以及热应力影响很小,对机组寿命的影响可以忽略,机组可以安全的参与电网的一次调频。     

600MW汽轮机转子热应力及寿命损耗分析研究

以某电厂600MW超超临界机组汽轮机转子为研究对象,运用ansys有限元软件建立二维模型,计算出不同平均温升率下机组启动时转子热应力值。与理论公式通过最小二乘法进行曲线拟合,从而确定无中心孔转子的时间修正因子和形状因子。然后根据低周疲劳曲线计算出转子的寿命损耗。鉴于波动、间歇式新能源的并网,能够指导运行人员,通过温升率和温升量的调节,在安全的前提下,提高汽轮机组负荷变动能力和调峰能力。     

燃气-蒸汽联合循环汽轮机快速启动的研究

为解决某燃气-蒸汽联合循环电厂调峰用汽轮机停机一夜后温态方式启动耗时很长的问题,对汽轮机转子进行合理的假设和简化后,建立了转子二维轴对称有限元模型,计算出各级不同部位的蒸汽温度、压力及传热系数,采用热-结构间接耦合法对不同启动方式时转子的热应力进行了计算.结果表明：在汽轮机转子调节级金属温度为350℃时将启动方式调整为热态启动,汽轮机采用优化后启动曲线的最大热应力在材料强度的允许范围内,满足电厂寿命损耗要求,且这样每次启动可缩短100 min,为电厂增加了经济效益.     

汽轮机转子的应力分析

通过对汽轮机转子在运行中的各项应力进行理论分析,并简要根据实际工况进行计算.为减小汽轮机转子热应力,确定启停控制指标提供了一定的理论基础.     

汽轮机转子焊接的三维有限元数值模型研究

大功率汽轮机是火电和核电站中的关键动力设备,转子则为汽轮机中的关键部件,其安全可靠性是汽轮机正常运行的重要保证。采用焊接转子可作为解决大尺寸转子制造的有效手段,转子焊接过程中的热应力及残余应力是评估转子安全性的重要参数。文中以三维热弹塑性有限元计算理论为基础,对于一个模型转子,建立了其焊接过程热应力耦合模型,获得了焊接过程中热影响区热应力的详细分布以及随时间的变化、转子焊接冷却完毕时残余应力分布及应力峰值。研究结果表明,焊接导致的高残余应力分布于焊缝区。本文的结果对控制焊接转子质量具有重要的参考价值。     

600MW汽轮机转子冷态启动热应力计算与分析

利用差分法计算亚临界600MW汽轮机转子冷态启动过程中温度场和热应力场。通过对计算结果分析,提出了对运行的建议。文中公式可直接用在汽轮机转子热应力在线监控上,与有限元法比较,数据处理快,能满足快速控制的要求。     

汽轮机转子系统稳态热振动特性的研究

汽轮机在频繁启停时,蒸汽参数剧烈变化,引起汽轮机部件内部温度分布剧烈变化,从而产生较大的转子热变形和热振动.在考虑了材料随温度变化的基础上,采用有限元法,利用热-结构-动力学耦合理论,研究了径向温差、不平衡、热弯曲以及不平衡和热弯曲联合作用对转子-轴承系统热振动特性的影响,找出了影响热振动特性的敏感参数.计算结果表明,热弯曲的产生改变了转子系统的振动特性,在转子系统的设计中应当充分考虑热弯曲的影响.     

660MW超超临界汽轮机高压转子的高温蠕变强度分析

为了研究在高温下某660 MW超超临界汽轮机高压转子的蠕变强度,利用有限元计算方法分析了转子在额定工况下的温度和应力分布,并采用幂率模型和孔洞长大机理预测了该转子在2×105h工作中的蠕变行为,研究结果表明:在额定工况下,转子最高内应力低于屈服极限,处于纯弹性变形状态;转子内大部分区域温度在300～600℃,已进入蠕变温度范围.蠕变与热弹性耦合分析表明:蠕变会引起转子内部应力的重新分布,转子前轴封圆弧段的蠕变应变较高,而且多轴应力对该区域蠕变韧度的影响明显,应当引起足够重视.     

基于热固双向耦合模型的二次再热超超临界汽轮机超高压转子热应力研究

为准确预估二次再热汽轮机转子在启动、停机过程中的热应力,推导了轴对称结构热固双向耦合计算模型。采用热固单、双向耦合模型和有限元法,计算了二次再热超超临界660 MW汽轮机超高压转子在冷态启动过程中的瞬态温度场和热应力场,对启动曲线进行了优化。研究表明,在冷态启动时双向耦合模型最大热应力值比单向模型计算值小4%,热冲击越大,两者计算值相差也越大,热固双向耦合模型比单向模型计算精度高,但计算时间长。采用优化后的启动曲线,转子最大热应力比原最大值降低了27%,实际机组运行也表明采用优化启动曲线,机组运转良好。     

100MW汽轮机转子热应力监控系统的应用

汽轮机原启动冲转曲线时间偏长,通过增加汽轮机转子热应力监控系统,并且修改了机组启动曲线,缩短了冲转时间,使汽轮机尽早并网多发电,提高了安全性和经济性.     

采用热流法计算汽轮机转子表面热应力

通过对热量流动的分析,推导出汽轮机转子温度分布的表达式。同时根据温度分布,考虑汽轮机转子表面的应力集中,给出转子表面的热应力计算公式。最后通过典型机组的冷态启动计算,分析了温度场和热应力场的变化,评估低周疲劳损伤,并提出了运行控制的要求。图7参15。     

火电机组多能级系统泄漏智能在线监测系统的应用研究

针对当前火电机组热力系统间泄漏状况主要依靠人工监测,隐蔽泄漏不易被发现,易导致机组能耗无谓升高,影响机组运行的安全性及经济性的情况,提出基于模糊C均值聚类算法对系统运行数据进行挖掘,并将相关数据划分为正常状态或泄漏状态两类区域;再通过加动量误差反向传播(BP,back propagation)神经网络对系统实时表征参数进行分类。设计了火电机组多能级系统泄漏智能在线监测系统,在实际应用中该监测系统所监测火电机组热力系统的范围包含锅炉疏放水系统、高低压旁路系统等,涉及隔离界面150个以上。统计结果显示：监测成功率达81.8%,监测结果更加可靠。     

Effect of heat transfer coefficient of steam turbine rotor on thermal stress field under off-design condition

The precise calculation of temperature and thermal stress field of steam turbine rotor under off-design conditions is of paramount significance for safe and economic operation, in which an accurate calculation of heat transfer (HT) coefficient plays a decisive role. HT coefficient changes dramatically along with working conditions. First, a finite element analysis of rotor model, applied with ordinary rotor materials, has been conducted to investigate the temperature and thermal stress difference along with the change of HT coefficient from 20 W/(m²·°C) to 20000 W/(m²·°C). Next, the differentiation between existing empirical formulas has been analyzed from the aspect of physical significance of non-dimension parameters. Finally, a verifying case of the cold startup of a 1000MW unit has been proceeded. The result shows that the accuracy of coefficient calculation when steam parameters are low has a greater influence on that of rotor temperature and thermal stress, which means a precise empirical HT coefficient formula, like the Sarkar formula is strongly recommended. When steam parameters are high and HT coefficient is larger than 10⁴ W/(m²·°C), there will be barely any influence on the calculation of thermal stress. This research plays a constructive role in the calculation and analysis of thermal stress.     

200 MW汽轮机高压转子缺陷的处理及评价

对某电厂200MW汽轮机组带缺陷高压转子进行了强度校核，对几种该转子的修复方案进行了分析比较，并对该转子的可用性进行了评价。结果表明，该类缺陷转子采用合理的车削处理方案对其强度的影响很小，同时车削部位的应力场以及车削本身对整个转子的寿命损耗过程和寿命都不会引起改变。该结论对类似问题的处理具有参考意义。图7参4