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。     

Neuber法则在汽轮机转子寿命估算中的应用

高温大容量汽轮机在启动、停机以及负荷波动时对机组的使用寿命有很大影响。正确分析机组在多种工况下转子的应力水平和寿命损耗是当前大型机组保证安全运行及加强寿命管理中亟待解决的关键问题之一。为此,应用Neuber法则对600MW超临界机组转子进行了寿命损耗计算。计算结果表明冷态启动对转子的寿命损耗最大。     

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。     

汽轮机强迫冷却对转子寿命的影响

汽轮机强迫冷却对转子寿命的影响王静飞，余耀１概述随着我国电力工业的不断发展，大容量汽轮机蒸汽参数也不断提高。为了提高汽轮机组的效率，要求其汽缸外有良好的保温材料；然而这样机组在停机过程中自然冷却较慢、等工检修时间较长，尤其是事故停机时这一矛盾就显得格...     

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.     

600MW汽轮机转子疲劳寿命计算

采用电厂实际启、停机曲线对６００ＭＷ汽轮机组的高、中压转子分别进行了三维瞬态温度场及非线性应力场分析,并采用３０Ｃｒ１ＭｏＶ低周疲劳曲线对机组在实际启、停过程中的寿命损耗进行了估算。温度场及应力场的计算采用轴对称有限元法。     

基于材料老化和蠕变疲劳交互作用汽轮机转子寿命预测

根据材料老化和蠕变-疲劳交互作用对致裂寿命的影响，建立了汽轮机转子寿命预测模型和预测方法，以N75MW汽轮机转子为对象进行了寿命损耗分析和预测，指出基于材料老化和蠕变疲劳交互作用，可以有效提高汽轮机转子寿命预测的精度。     

汽轮机启停方式的改进

对汽轮机启动前的暖管及汽缸等预热时应注意的问题及预热方法作了论述,在考虑到转子材料的脆性转变温度、热应力和寿命损耗及机组差胀的前提下,论述了汽轮机冲转时的蒸汽参数、调节方式,以及对轴封的供汽问题。根据电厂的实际情况,分别对单元制机组和母管制机组的冲转方式做了祥尽的介绍。特别指出单元制机组应根据具体机组的条件来决定采用高中压缸联合启动,或中压缸启动,或高压缸启动。并对启动时机组的升速、带负荷,以及其控制问题和机组做超速试验的问题都做了交待。对母管制机组的启动条件,锅炉点火、停机、停炉的方法及注意事项都尽可能述及。特别是提出了安装点火母管可以回收能量的方法。     

国产200MW汽轮机转子寿命监测装置的安装和运行

国产200MW汽轮机第一台转子寿命监测装置,安装在河南焦作电厂。它可同时对1、2号两台200MW机组的高中压转子寿命进行实时在线监测,为及时掌握转子寿命损耗情况提供了技术手段。监测结果表明,寿命损耗最大的是中压转子。     

某50MW塔式太阳能汽轮发电机组超高压转子低周疲劳寿命损耗研究

以某50MW塔式太阳能汽轮发电机组超高压转子作为研究对象,利用有限元方法计算转子在不同启停机过程中温度场和结构场分布情况,并结合低周疲劳寿命损耗理论评估该超高压转子在整个寿命期内的寿命损耗情况,为设计及机组实际运行提供参考和借鉴.     

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     

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。     

600MW机组滑参数停机操作及分析

滑参数停机可以使汽轮机缸体、转子及锅炉本体尤其是各联箱得到均匀而迅速的冷却,缩短机组停机至检修的时间。本文结合天津大唐国际盘山发电有限责任公司600MW机组滑参数停机的操作过程,从机组滑参数停机的准备工作、停机曲线的确定、参数控制方法及限值、机组负荷停留点的选择、减温水的使用、回热系统使用等方面总结了停机过程中的操作、控制等经验,提出了滑参数停机操作过程中的注意事项。     

调峰汽轮机转子热应力及寿命损耗在线监测系统

依据调峰机组的实际运行数据,利用九节点有限单元法计算了汽轮机转子的温度应力场,确定了转子的危险截面和最大应力部位。在此基础上,修正了转子的一维热应力简化计算式,计算调峰汽轮机转子疲劳寿命损耗,建立了转子热应力及寿命损耗的线监测数学模型。并在Windows95/98操作基础上开发了转子应力监测软件。该监测系统对电厂的实际运行具有重要的指导意义。     

汽轮机高压转子启停热应力场和寿命损耗计算

运用轴对称热弹性理论,考虑到材料性能随温度变化编制的有限元程序,对哈汽厂改型的200MW汽轮机高压转子在不同温升率下的冷态启动、热态启动、停机及甩负荷等运行方式进行了热应力场及寿命损耗分析计算,从理论上提出了优化启停的方法,然后应用线性损伤积累理论求出了不同运行方式下的转子低周疲劳寿命损耗。     

汽轮机启动过程转子寿命损耗的计算

汽轮机转子是电厂的关键设备,由于转子是机组最脆弱的部件,其使用寿命就等于整个机组的使用寿命,因此对汽轮机转子寿命进行评估计算就尤为重要。以某电厂机组为例,用有限元中Workbench模块对机组进行三维建模、网格划分以及温度场和应力场分析,提出了一种机组的寿命评估计算方法,能够对汽轮机寿命进行监测和评估,帮助优化汽轮机运行。     

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。     

蠕变疲劳交互作用下的高温转子寿命预测研究

在锻造、加工及服役过程中,汽轮机转子表面或内部可能会产生缺陷。为保证含缺陷转子在全寿命周期内的完整性,需要执行可靠的缺陷转子剩余寿命预测及评定。采用参考应力法对高参数、大功率汽轮机含缺陷转子进行了寿命预测研究,结果证实,在启动、稳态运行及停机过程中,转子表面的应力状态以切向应力为主。将转子缺陷位置处的切向应力施加到高拘束单边缺口拉伸试样两侧,并以此裂纹尖端参考应力及应力强度因子来预测缺陷转子的服役寿命,其评定结果是保守、可靠的。分析寿命演化曲线后发现,转子中的裂纹尺寸及裂纹扩展速率随启停循环次数的增加而不断增大,蠕变疲劳交互作用加速缺陷转子的寿命损耗。采用拘束度过高的深裂纹试样来评价缺陷转子寿命,将得到过于保守的结果。研究指出,为保证缺陷转子在长寿命服役中的完整性,需要选取裂纹深度合适的等效试样,并对缺陷转子进行耦合损伤机制下的寿命预测及评定。     

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。     

延长汽轮机转子寿命的措施——上汽厂30万千瓦高压转子结构分析

一、概述汽轮机在启动,停机以及负荷变化等动态过程中,高温部分的汽缸和转子产生很大的热应力,在交变热应力的作用下,将发生低周疲劳损坏。早期的大型高参数机组多是先发现高温部分的汽缸內壁产生热疲劳裂纹,于是引起了重视,并在结构方面采取了一些措施,其中主要是采用双重缸和采用新型的喷咀室、主汽门以实现全周进汽启动。通过这些改进已使现代大型汽轮机高温部分静子部件的使用寿命问题基本上得到解决,这样一来,转子的寿命就决定了整个机组的寿命,如果延长了转子的寿命,也就延长了汽轮机的寿命,即汽轮机转子的寿命就是汽轮机机组的寿命。所谓转子的寿命是指转子从投运开始直