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。     

基于递推算法的汽轮机转子热应力在线监测系统精度的研究

描述了汽轮机转子热力在线监测系统的一般数学模型。以递推算法为基础,对某电厂1 000MW超超临界汽轮机转子进行了热应力求解计算。通过与有限元计算结果的对比,深入分析了影响热应力计算精度的主要因素,为汽轮机转子热应力在线监测系统的实现提供理论依据。     

两种常用换热系数计算公式的比较和应用

对汽轮机转子热应力计算中两种常用的换热系数计算公式进行了计算和比较,并分析了两种不同换热系数计算公式对热应力的影响,为汽轮机转子温度场及热应力计算中换热系数计算公式的选取提供了一定的依据。     

采用平均温度计算汽轮机转子热应力的二维差分法

描述了汽轮机转子热应力在线监测系统的一般数学模型。针对二维差分法,对汽轮机转子的某一轴段进行了热应力求解计算。通过与有限元计算结果的对比,深入分析了造成热应力计算结果误差的原因,进而对截面体积平均温度公式进行修正,采用节点平均温度计算体积平均温度,从而使得计算结果在精度上与有限元结果更好地吻合。同时该算法的实时性好,为汽轮机转子热应力在线监测系统的实现提供了理论依据。     

汽轮机转子热应力在线监测模型研究

从轴对称导热微分方程出发,根据汽轮机转子的特点,对转子模型进行简化,推导出汽轮机实心转子温度分布和热应力理论计算公式。此模型不仅可以用作实心汽轮机转子热应力理论分析、疲劳寿命计算,更方便用于转子在线监测,为汽轮机的安全启停和状态检修提供依据。     

核电汽轮机的运行与高压缸热应力

核电汽轮机的运行文革直接影响压缸的热应力。本文讨论３１０ＭＷ核电汽轮机的计算结果，包括高压汽缸热应力与中分面密封分析，以及高压转子热应力与疲劳分析。文章指出高压汽缸的热应力不大，而需要关注中分面的密封问题；高压转子的热应力与疲劳损耗为起动与变负荷过程的限制因素。冷态起动，特别是甩负荷会对高压转子寿命产生明显损害。     

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。     

转子物性对超临界汽轮机启动热应力的影响

汽轮机转子材料多采用30CrMoV低碳合金钢,其物性参数随温度变化显著.所建转子热应力计算模型,考虑了转子材料物性随温度变化的影响.通过仿真试验,分析了国产某600MW超临界汽轮机冷态、温态、热态和极热态4种启动工况下转子热应力的变化趋势,并与常物性转子热应力模型的计算结果进行了比较.结果表明:转子材料物性参数随温度的变化显著影响其启动热应力的大小,为提高汽轮机转子热应力在线监测模型的计算精度提供有益参考.     

汽轮机转子弹塑性研究分析

本文用弹塑性理论对汽轮机转子的薄弱环节进行热应力分析，为转子寿命计算提供了理论基础。     

600MW超超临界汽轮机转子热应力有限元分析

选取600MW超超临界汽轮机转子调节级为计算对象,利用有限元计算软件AYNSYS,对调节级在热态启动过程中的热应力进行分析,得到了调节级温度场及应力场的分布规律。结果表明,汽轮机转子调节级叶轮根部存在明显的应力集中,可选此部位为监测点开发汽轮机转子热应力在线监测系统。     

基于SCNN的转子热应力场的实现研究

热应力是监测机组寿命损耗的重要量 ,但现在对热应力的实时计算方法大多是采用解析方法 ,由于解析方法是对转子二维轴对称热传导方程的简化 ,这给热应力的计算结果带来了误差。基于这种背景 ,本文利用了有限元计算热应力场的中间计算结果 ,应用结构可控的前向神经网络 (SC NN)方法 ,仿真了热应力场的整体刚度矩阵代数方程组的求解 ,应用所得的节点位移 ,可求出转子的热应力场。     

汽轮机转子温度及应力场的快速叠加算法探讨

探讨了汽轮机转子温度、应力场的数值叠加算法。该方法是借助于有元法求出实际载荷下转子温度、应力场的一组数据，再用线性叠加规律和物性等价变换关系，叠加求得转子实际载荷下的温度、应力场解。本算法快捷，近似于有限元法精度，可在汽机转子监测中作机理分析及处理有限元数据等。     

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。     

汽轮机转子温度场和热应力的动态分析

将空心的汽轮机转子简化成长圆筒壁模型，在一定的假设条件下得到了描述其导热特性的微分方程。利用复频域分析方法求解了长圆筒壁的一维动态导热特性，并根据热弹性理论得到了转子温度场和热应力的传递函数。进而对内表面绝热、外表面为阶跃温度输入和内、外表面都为阶跃温度输入的两种情况下转子温度场和热应力的变化进行了计算和分析。计算结果表明，采用对转子内、外表面同时加热或冷却的方法，能够在不增加热应力的条件下，加速转子达到温度平衡状态，有利于缩短汽轮机组的开停机时间，并提高跟踪机组负荷变化的灵活性。     

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。     

燃气轮机温度匹配功能在热应力控制的汽轮机应用

在燃气-蒸汽联合循环机组中,燃气轮机在不同工况下的排烟温度不同,使得整个燃气轮机联合循环 机组启动过程主蒸汽温度波动频繁,从而引起汽轮机启动过程中各金属部件温差增大,热应力和热变形也随 着增加。GE公司的6503燃气轮机的温度匹配功能和汽轮机热应力计算监控模块相结合,可以通过实时控 制主蒸汽温度实现对汽轮机转子热应力的有效监视和控制,减少设备损坏。     

冷启动工况下汽轮机转子的疲劳损伤

在对600MW汽轮机高压转子冷启动工况下的温度场、热应力进行了瞬态有限元分析的基础上给出了热应力随启动温升率的变化关系,进而采用转子材料的低周疲劳曲线计算出不同启动温升率下转子的低周疲劳损伤。为现场运行制定安全、经济的启动过程提供了一定的理论依据。     

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超临界汽轮机调峰运行过程中高中压转子疲劳寿命分析

通过对某600MW超临界汽轮机高中压转子全尺寸有限元建模,根据机组实际工况的运行数据进行变工况热力计算得到准确的热力边界条件,求解不同变工况下高中压转子内部实时的温度场和应力场。计算结果表明高中压转子调节级、中压缸第一级的叶轮根部为整段转子的应力集中点。该型机组采用中压缸启动方式,冲转参数、切缸操作不当会导致调节级、中压缸第一级产生较大的寿命消耗。蒸汽温度变化的幅度和速率直接影响转子应力集中点的应力峰值大小,但是在一定范围内的温度变化对转子寿命的影响较小,在实际运行中是可以允许的。     

不同配汽方式下汽轮机调节级后转子的热应力分析

目前,国内尚有部分国外引进型汽轮机采用原设计的节流配汽运行方式,导致汽轮机在部分负荷下的经济性比较差.为了提高汽轮机的运行经济性,必须将其改造为喷嘴配汽方式.首先对汽轮机在不同配汽方式下调节级后温度变化情况进行了分析,然后计算了不同配汽方式下汽轮机调节级后转子的温度场和应力场.最后给出了汽轮机由节流配汽改为喷嘴配汽方式后的变负荷速度确定方法.