600 MW超临界汽轮机启停过程热力耦合分析

600MW超临界机组汽轮机蒸汽参数高,工作环境恶劣,特别是高中压转子在参与深度调峰过程中引起材料内部较大的应力变化,若运行不当会不可避免带来较大损伤,严重影响机组的寿命.基于汽轮机变工况热力计算,利用速度三角形法逐级迭代求解得出通流各级的状态参数,作为数值计算求解热力耦合场的边界条件.然后利用有限元计算对不同变动工况下高中压转子的温度场、应力场求解,得到变工况下高中压转子承受的应力谱,为评估不同工况下的汽轮机转子疲劳损伤以及转子寿命管理提供技术支撑.     

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。     

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。     

基于热应力疲劳寿命分析的汽轮机机组启动方案

启动方案直接决定了汽轮机转子的低周疲劳寿命消耗量,不合理的启动方案将导致转子无裂纹寿命的提前终止,严重影响机组的安全运行。基于理论分析,可将汽轮机机组的启动视为"蒸汽温度突变"与"均匀变化"两种典型工况的叠加组合。提出了以转子为热应力疲劳裂纹控制对象的启动曲线的制作方法和规则,可快速制定汽轮机机组的启动方案,为机组的安全可靠运行提供理论依据。     

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。     

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。     

汽轮机转子钢疲劳—蠕变交互作用

本文对我国电站汽轮机常用的30Cr2MoV转子钢疲劳—蠕变交互作用进行了试验研究。根据火电厂转子运行工况,选择了不同保载时间,进行裂纹扩展试验。结果表明,这种材料在运行工况下存在疲劳—蠕变交互作用;随着保载时间的增加,裂纹扩展速率增加,寿命大大降低。断口分析发现,断面有沿晶断裂,且呈现“r”型空洞。运用线性累积损伤方法计算该转子钢疲劳—蠕变交互作用系数B=1.47～3.95,提出了交互作用下的裂纹扩展判据。     

半转速三代核电汽轮机高压转子裂纹萌生寿命计算分析

主要进行了半转速三代核电汽轮机高压转子裂纹萌生寿命的计算,采用ansys对转子模型进行分析,计算了稳态运行、冷态启动、温态启动、热态启动等各工况时的温度场及应力场计算结果。通过低周疲劳裂纹萌生寿命的计算方法计算了薄弱处各点的寿命,通过与电厂要求的指标值进行对比,验证了半转速三代核电汽轮机高压转子的裂纹萌生寿命能够满足电厂的运行要求。     

基于不同启动方式的1 000 MW超超临界汽轮机高温部件低周疲劳损耗研究

为了解汽轮机寿命损耗情况,对汽轮机高温部件寿命影响因素进行分析。基于低周疲劳理论,建立汽轮机高温部件寿命损耗分析模型,采用定量计算方法分析1 000 MW超超临界机组冷态、热态启动方式下高温部件温度偏差变化情况,计算各边界条件下高温部件等效热应力及寿命损耗,并进行敏感性分析。结果表明：汽轮机低周疲劳寿命损耗率对高温部件温度偏差较为敏感,随着温度偏差的升高,汽轮机寿命损耗率大幅升高;相同的温度偏差出现在不同温度区间时,对汽轮机寿命损耗的影响亦不同,高温区间的温度偏差对寿命损耗率影响较大。汽轮机高温部件寿命评估可以为机组启动期间升温速度控制提供技术支持,降低汽轮机寿命损耗,提高机组运行安全性。     

汽轮机转子蒸汽冷却计算模型构建研究

提高初参数是火力发电实现节能与环保两项国策的重要措施。在蒸汽初温提高的条件下,为确保汽轮机部件的强度与寿命,需要在提高材料耐热性的同时采取蒸汽冷却技术,降低转子的温度与热应力。针对工程要求计算方法快捷、精确的特点,本文构造了转子根部冷却的一维参数计算模型,该模型综合考虑了冷却蒸汽对叶片表面的射流冲击冷却以及冷却蒸汽流过转子根部时的热传导冷却。应用该模型计算了超临界机组中压缸第一级转子经冷却后的温度场,并与三维计算结果比较,证明该模型能满足工程要求。     

调峰机组汽轮机转子剩余寿命的合理分配方案

采用8节点三维有限元法对汽轮机转子温度场、应力场、硬度值进行计算和分析,计算出某电厂5号机投产15年来转子低周疲劳寿命和高温蠕变寿命消耗。对承担两班制调峰机组的设备进行了解和试验,根据某该机投产15年来寿命消耗情况和试验的有关数据,计算出机组剩余寿命合理化分配方案和该机组年两班制调峰次数。     

表面硬化滚道风电主轴轴承的疲劳寿命分析

建立一种针对表面硬化滚道三排圆柱滚子风电主轴轴承的疲劳寿命分析方法。首先,在卡迪尔坐标系中建立三排圆柱滚子风电主轴轴承的5自由度力学模型,分析计算在外部5个方向载荷联合作用下轴承的内部滚子载荷分布;然后,建立圆柱滚子与表面硬化滚道之间的弹塑性接触有限元模型,计算得到滚子接触载荷作用下滚道次表面的脉动应力分布;最后,根据Goodman方程将滚道脉动应力幅值转化为交变应力幅值,运用Basquin应力-寿命理论计算得到风电主轴轴承的疲劳寿命。结果表明,轴承的下风向外圈滚道承受来自风轮的推力载荷,其疲劳寿命最短;径向外圈滚道承受风轮的重力载荷,其疲劳寿命最长。轴承的疲劳寿命取决于下风向滚道。     

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。     

发电机组轴系扭振疲劳损伤评估方法研究

凹槽、套装联轴器等结构往往是汽轮发电机组轴系疲劳损伤的薄弱环节,对其进行应力分析至关重要,经验公式无法满足要求。以某600 MW汽轮发电机组轴系为例通过有限元建模方法对汽轮发电机组轴系进行扭应力分析,进一步得到薄弱环节的应力寿命曲线,优化疲劳极限取值,实现低幅值次同步振荡工况下的疲劳评估。采用多段集中质量模型分析扭振固有特性,结合轴系扭振固有特性和应力寿命曲线,评估机组轴系在次同步振荡工况下的疲劳损伤。此方法可用于评估汽轮发电机组轴系疲劳损伤情况。     

125MW汽轮机转子启停调峰寿命损耗的优化控制

介绍了某电厂125MW机组的调峰试验,包括试验的基本内容,各试验工况中转子危险点的应力谱及转子的寿命损耗值;并结合试验结果研究了125MW机组在调峰运行过程中如何对转子寿命损耗进行优化控制的问题。在如何控制冷冲击,平稳操作和优化暖机方式等三个方面进行了讨论,得出了实用价值的结论。     

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。