某超临界汽轮机高压内缸紧固螺栓的热-机耦合应力分析

针对某电厂660 MW超临界汽轮机高压内缸紧固螺栓断裂原因分析需求,以汽缸-螺栓系统为研究对象,应用弹塑性有限元法,并引入子模型分析技术,分别构建了以螺栓光杆模型为基础的汽缸-螺栓整体有限元模型以及考虑螺纹细节的螺栓有限元子模型。以整体模型为基础,结合汽轮机冷启动过程热力参数,模拟了高压内缸及其关键紧固螺栓的温度与耦合应力随启动过程的变化,并确定出螺栓最大耦合应力时刻。进一步采用有限元子模型模拟了该时刻下紧固螺栓的局部热-机耦合应力场,并确定出螺纹牙根部的等效应力分布。通过与螺栓材料的屈服强度进行比较,表明该紧固螺栓与下缸体啮合第一扣螺纹等效耦合应力已超过材料的屈服极限,因此,在实际服役中,循环塑性应变与低周疲劳损伤可能成为紧固螺栓断裂的原因之一。     

联合循环机组汽轮机高中压外缸的热应力分析

文章采用商用有限元结构分析软件ANSYS对一典型联合循环机组的高中压外缸的热应力进行三维数值分析研究。根据给定的温度边界条件,对汽缸在无、有隔热罩两种结构下进行热应力和相应的热变形计算。计算结果表明在无隔热罩的情况下,汽缸的应力已超出了材料的允许强度。汽缸的再热蒸汽温度提高后采用隔热罩以及蒸汽冷却,有效地降低了汽缸内壁的温度,确保了汽轮机运行的安全。     

超超临界二次再热机组设计参数影响分析北大核心

为研究不同一二次再热压力组合对二次再热机组经济性的影响,建立了常规与背压式小汽机热力系统模型,确定相关参数进行计算,得到了全厂毛效率变化曲线,分析了再热蒸汽压力对其影响。结果表明:在所研究的压力范围内,提高一次再热蒸汽压力同时降低二次再热蒸汽压力,有益于提高全厂毛效率;适当提高锅炉给水温度可以提高机组经济性。     

汽缸结构上下缸接触的有限元分析

本文关注汽轮机汽缸结构上下缸接触状态，采用有限元软件MSC．NASTRAN计算分析了它的温度场应力场和变形情况。由于汽缸内部充满高温高压蒸汽，必须分析汽缸在温度场作用下以及温度场同内压联合作用下的应力分布情况，重点分析上下半缸的螺栓连接面－中分面上的应力和变形情况。针对汽缸复杂的几何形状，建立了三维实体有限元分析模型。为了较真实模拟上下半缸连接面情况，对每只连接螺栓均建立了模拟模型。分析结果表明，同内压引起的应力相比，热应力是缸体中应力的主要成分。当内外壁温差达到100℃时，缸体中最大应力为1230MPa，出现在约束处应力集中部位，缸体绝大部分应力水平在100MPa，汽缸外壁温度为25℃时，缸体中最大应力为1080MPa，缸体绝大部分应力水产在600－700MPa，所以减小汽缸内外壁的温差能有效减小缸体中应力。变形分析表明，缸体轴向最大伸长量为2.5mm，横向最大变形为2.02mm。Z向最大位移为1.24mm。中分面有分离，但分离程度较小，分离值均在10^-3mm量级上。     

螺栓紧固应力与紧固扭矩计算

本文对螺纹紧固件（螺栓、螺钉、螺柱）紧固应力与单纯拉伸应力之不同进行了分析,并推导出了螺栓紧固扭矩简捷实用计算式,计算给出了常用螺栓的紧固扭矩,并根据经验推荐了紧固扭矩值的上、下极限偏差。     

30万千瓦中间再热汽轮机

二、汽轮机热力系统 N300-165/550/550型汽轮机,配上海锅炉厂设计制造的1000吨/时直流锅炉。热力系统简图示于图1。锅炉过热器出口的压力为170绝对大气压,温度为555℃,至汽轮机自动主汽门前的蒸汽参数为165绝对大 气压,温度550℃。蒸汽经高压汽缸作功后,进入锅炉再热器再热,并以31～32绝对大气压、温度550℃进入中压联合汽门;在中压汽缸作功后再进入两只双流低压汽缸作功,然后排入凝汽器。凝结水经凝结水泵、低压加热器、再由汽轮给水泵打入高压加热器,最后进入锅炉。     

某型汽轮机紧急启动时高压缸热强度分析

建立了某型汽轮机高压缸的三维模型,用有限元方法计算了其在紧急启动工况下的温度场和应力场,得到温度和应力的最大部位。运用压力容器理论对该型汽缸进行了强度校核,得到其应力集中部位的峰值应力超过了强度极限;同时在长期循环载荷作用下,该型汽缸会产生蠕变破坏。计算结果能够为优化汽缸结构、改进启动历程提供理论参考。     

核电汽轮机高压汽缸热应力分析

一、计算目的与方法核电汽轮机高压缸处于湿蒸汽下工作。湿蒸汽与金属表面有很大的放热系数,湿蒸汽的温度只对应于压力(工况)。当工况变化时,金属表面跟随蒸汽温度快速变化,引起材料内部很大的温差与热应力,在稳态条件下,汽缸的大压差截面处也相应产生大的     

CCPP机组热态启动燃机汽机同步升负荷技术开发与应用

为缩短燃气-蒸汽联合循环(CCPP)机组热态启动时间,研究了西门子F级联合循环机组现有的启动控制策略,基于现有联合循环运行参数,建立了机组启动阶段的效率模型,并结合汽机应力限制条件,对启动过程进行了参数优化,得到了一套燃机汽机同步升负荷优化参数组合,基于此开发了热态启动燃机汽机同步升负荷技术,并将其应用到实际机组控制中。结果表明:采用该技术后,机组运行安全可靠,可缩短热态启动时汽机啮合至启动完成的时间约43%,有效提高了电厂运行经济性和机组快速启动调峰性能。     

不同工况下非对称导流环对排汽缸气动性能的影响

以某公司制造的带有非对称导流环的低压排汽缸为主要研究对象,采用标准k-ε模型,对不同蒸汽流量和不同入射角下排汽缸内流场和气动性能进行数值模拟。结果表明:只考虑入口蒸汽沿轴向的流动时,额定流量下排汽缸的气动性能随着蒸汽质量流量的增加而升高,排汽缸最大静压恢复系数达到0.3,当蒸汽质量流量大于100%THA时,气动性能降低明显;考虑蒸汽入射角的影响时,排汽缸气动性能在最大入射角小于20°时变化较为平缓;角度继续增大后,排汽缸气动性能迅速恶化。非对称导流环表面的压力分布受蒸汽入射角影响显著。     

超超临界汽轮机低压缸有限元分析模型的研究

低压汽缸局部热应力是超(超)临界汽轮机安全可靠性评价的基础指标,有限元分析是计算汽缸热应力的基本方法.低压汽缸结构复杂,可视为板、壳、杆和体等结构的组合体,选择合理的单元结构是有限元计算结果可靠性的重要保证.采用MSC Nastran有限元软件,在简化的汽缸模型上,比较研究了不同单元结构计算结果的差异.其次,分别使用体单元和壳单元建立了超临界600MW空冷汽轮机低压内缸简化的有限元分析模型,通过热应力计算结果的比较,指出了壳单元的技术优势.     

汽轮机在线监测和故障预报中的数据采集系统

一、概述随着我国经济建设的不断发展,使电力工业技术进步和改造显得更加迫切。为了保证汽轮发电机组安全、可靠地运行,需要有一套采用先进技术和设备的装置,对机组进行不间断地监测、信号分析和处理。对于汽轮机来说,需要把机组振动、汽机转速、汽缸差胀、轴承金属温度、转子轴向位移、蒸汽压力、温度,滑油系统的油压、油温等信息准确无误地送入计算机,然后由计算机实现一系列的监测报警、数据保存、信号分析处理。为了实现这一目标,首先需要有一套用计算机控制的高速高精度的数据采集系统。二、数据采集系统总框图     

1000MW核电汽轮机高压缸启动过程热应力及汽密性分析

汽轮机高压缸是高温高压蒸汽的通流部件,其内壁面直接和蒸汽接触。在机组启停及变负荷时,蒸汽参数的剧烈变化容易造成高压缸热应力过大甚至变形等现象。以某型1 000 MW核电半速汽轮机高压缸为例,对其启动过程高压缸的温度及应力分布进行有限元计算,进而分析汽缸中分面的汽密性。计算结果表明:在所设置的启动曲线下,启动过程中,高压缸轴封处温差及应力均较大,且中分面接触压力较小;高压缸最大热应力(217 MPa)出现在机组刚进入额定负荷时刻。     

高技术的连杆螺栓和螺柱

<正> “扭转到屈服”(torque—to—yield)原理的推广应用是一大进步,但受到了当时螺栓和螺柱特性的限制。近来,Habert Taabert(西德Friedr Boesner有限公司总经理)开发出了一种新型螺栓和螺柱,以其可以获得更高的紧固性能。这种螺栓和螺柱对紧固连杆,连杆大端轴承盖和气缸盖特别具有吸引力。其优点是结构紧凑、质量小、抗疲劳性好,可提供配合面定位,以及因紧固件的均匀伸长量比     

AP1000设计基准事故试验热冲击过程数值模拟

针对AP1000核电厂安全级设备鉴定设计基准事故(DBA)模拟试验第1s热冲击过程,构建了过热蒸汽由储汽罐充入试验仓的模型.利用Fluent流体计算软件对瞬态热冲击过程进行了数值模拟,得到试验系统内气体温度、压力、流速、组分质量分数瞬态变化过程及其空间分布状态.结果表明:超音速蒸汽射流进入试验仓,经挡板减速并改变方向,与仓内空气混合,同时压缩空气,使仓内介质温度和压力快速上升并达到要求值;试验仓内瞬态压力分布均匀,但温度分布取决于蒸汽的流动,随着蒸汽不断充满试验仓,1s后仓内温度分布趋于均匀;储汽罐释放高温高压过热蒸汽充入试验仓的工艺可以满足DBA试验第1s热冲击试验要求.     

旁路系统可提高汽包锅炉的周期运行能力

本文叙述的三种型式旁路系统,都可改善机组的启动情况,使蒸汽温度和汽机金属温度达到相互配合。在汽包锅炉上增加一条汽机的旁路系统,可以有效地减少夜间或周末停机后的机组启动费用。很多情况,都可采用较为便宜的旁路系统来改造现有机组     

超高临界蒸汽参数汽轮机装置的技术方案

《3лектрическиеСтанции》2005年10月号列举了从1997年开始的CKП（超高临界）蒸汽参数机组的技术特性，包括功率、汽轮机结构型式（汽缸配置）、锅炉的结构型式、新蒸汽和二次过热蒸汽的温度、新蒸汽的压力、给水的温度、冷凝器内的压力。     

汽缸充氮增压泵汽新工艺

本文阐明了利用高压氮气注入低压高温蒸汽中增压,使之达到汽缸汽密性试验所要求的压力与温度,并解决了汽缸汽密性试验时的检漏及安全性问题。     

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.     

大型汽轮机闷缸过程中汽缸温度场及热变形数值仿真研究

为应对汽缸进水、转子热弯曲变形等汽轮机故障,工程上通常采用汽轮机闷缸措施。采用大型有限元仿真软件ANSYS对600MW火电机组高中压缸及转子进行三维建模,针对闷缸状态下汽缸与转子主要以辐射换热和热传导为主的换热情况,进行大型结构体超大规模网格划分条件下的传热计算。建立的转子-汽缸换热模型计算得出了汽轮机正常闷缸过程中的温度场分布及其随时间变化规律,并结合结构力学分析了闷缸过程的转子-汽缸的应力场分布和变形规律,为掌握汽轮机闷缸过程中温度和变形情况提供了重要参考。