600MW汽轮机转子寿命在线监测系统研究及开发

基于机组寿命损耗机理,对汽轮机转子寿命损耗的在线监测进行了研究。首先结合有限元分析软件分析结果确定转子应力在线监测的监测面位置及其他重要参数,其次引入有限差分法对转子进行分层建模,建立了转子应力及寿命损耗的在线监测模型。在理论研究的基础上,通过.Net平台采用B/S/S 3层模式开发了基于SIS数据平台的机组寿命监测系统,并应用于某电厂600 MW机组,现场实际运行表明该系统能较好地反映机组转子的温度场和应力场分布,并能在线计算转子寿命损耗,给出可靠的运行指导。     

600 MW超临界汽轮机受损转子热力耦合有限元分析

600 MW超临界机组汽轮机高、中压转子蒸汽参数高,转速高,工作环境恶劣,在运行过程中产生很大的应力变化,某600MW超临界机组由于某些原因导致转子断油烧瓦,严重影响到机组的安全运行.为了掌握转子的应力状态,保障转子安全运行,采用有限元软件ANSYS APDL对转子在冷态启动工况下进行有限元计算.基于工程热力学计算,求解转子各级的对流放热系数,将其作为边界条件加载到有限元模型上,进行温度场的计算和分析,然后通过采用热结构间接耦合法对转子的应力场进行计算分析,得到转子冷态启动过程的应力分布和应力集中的部位.计算结果表明,受损转子切削处理后等效应力小于屈服应力,但在调节级根部凹槽、挡油环与轴颈附近应力水平较大,此结论可为受损转子的安全性评估及寿命管理提供技术支撑.     

河南省电力公司2005年科学技术进步获奖成果简介之四

200521 国产200MW机组应力在线监测及寿命损耗在线管理系统 获奖情况：河南省电力公司科学技术进步二等奖 成果简介：该成果采用“数学模拟”的方法，利用运行现场采集的实测数据，通过过渡工况的变工况计算，获得该机组转子温度场和应力场的边界条件，采用等参数有限单元法求得该机组转子的温度场和应力场的数值解：将该转子应力变化最大的点作为其运行中应力和寿命损耗的监测点，     

风电介入对汽轮机转子寿命影响分析

为了实现风火联合安全运行,采用有限元法对风电介入前后火电机组负荷变化、汽轮机转子温度场、应力场进行对比分析,确定转子的危险位置,绘制VonMises应力时间历程曲线,再根据雨流计数法和线性疲劳累积损伤理论,计算出负荷变化过程中转子总的疲劳寿命损耗。结果表明,无论风电是否介入,转子VonMises应力最大值、温度场剧烈变化的位置均出现在中压第一级叶轮根部,而风电的介入导致该处VonMises应力时间历程曲线的应力循环数量增加,使得转子寿命损耗系数由0.0006539%增加到0.001408%,转子寿命损耗速度增加为原来的2.15倍,可见风电的介入对转子的使用寿命产生了重大影响。     

汽轮机转子热疲劳寿命损耗监测面的有限元分析

利用ANSYS有限元程序对300MW汽机转子内外表面温差、应力和应变进行有限元计算分析。通过不同的启动方式分析,确定汽轮机高、中压转子应力危险监测面。在有限元模型建立和边界条件、初始条件处理方面提出新的想法,为实现汽轮机转子热疲劳损耗和机组寿命管理奠定了理论分析基础,对机组调峰运行有重要的指导意义。     

水轮发电机转子磁极悬挂结构动应力研究

建立了可逆式水轮发电机转子悬挂结构温度场、应力场的计算模型,运用有限元软件进行了发电和抽水两种工况下的温度场模拟和动应力计算。在计算热应力、电磁拉力和离心力的基础上,考虑了机组振动对动应力的影响。温度分析结果与实测值相比可得,温度场模拟的最大误差为11.06%;应力分析结果显示,最大应力值出现在磁极极身T形槽的中间部位;动态应力计算结果表明,应力均值的范围为10～102MPa,热应力的影响约占90%以上,应力幅值的范围约在102Pa之内。动应力计算结果为水轮发电机转子磁极悬挂结构疲劳寿命分析奠定了基础。     

深度调峰对汽轮机转子寿命损耗的影响及运行优化研究

电力市场对汽轮机组深度调峰和灵活性运行的要求不断提高。本文对某660 MW汽轮机高压转子在深度调峰工况下的瞬态温度场、应力和寿命损耗进行了计算,对比分析了改变负荷变化率、温度变化率、最低调峰负荷、主蒸汽温度降低幅度等措施对转子峰值应力的影响。基于上述分析结果,在保证转子安全性的前提下,提出了适应深度调峰和灵活性机组的优化运行方案。     

计算汽轮机转子温度与应力分布的二维离散模型

汽轮机在启停、变负荷运行时承受很大的热应力,利用编制好的程序,随时计算出主要部件的温度场与应力场,控制汽轮机的启停过程,使机组达到最佳运行状况.分别给出了转子温度场与应力场的数学模型;同时建立了转子二维离散模型,该模型在空间域用有限元网格划分,在时间域用有限差分网格划分.通过计算实例得到启动后不同时间的温度场、应力场分布及热应力集中部位应力值随时间变化情况,通过这些数据调整蒸汽参数变化率,可以优化机组的运行状况.     

200MW机组调峰转子热应力场和寿命损耗分析

运用九节点等参单元的有限元计算程序,根据广东韶关电厂调峰运行试验数据,对国产２００ＭＷ汽轮机高、中压转子在不同变负荷率下进行了温度场和热应力场的数值计算,并计算了低负荷调峰方式下滑压运行时的转子低周疲劳寿命损耗,为确定该型机组的最佳低负荷调峰运行曲线提供理论依据。     

汽轮机转子低周疲劳寿命消耗计算及分析

通过对转子温度场、应力场计算和分析，计算出转子金属材料硬度值不断下降的情况下的低周疲劳寿命消耗。根据某电厂5号机投产以来寿命消耗情况，对机组提出合理化建议。     

国产200MW汽轮机高中压整体转子瞬态温度场和热应力场

本文利用有限元法计算了国产200MW汽轮机高中压整体转子的瞬态温度场和热应力场,绘制了过渡工况下的转子温度场和热应力场曲线,以及危险断面处温度、热应力时变曲线和热应力分布曲线,为改善200MW机组转子结构设计和机组调峰运行特性及拟定合理的启动方案,提供了理论依据。     

顺序阀运行方式下600 MW汽轮机瓦温偏高分析

分析了2台西屋600 MW汽轮机在顺序阀运行方式下高压转子径向轴承的瓦温偏高问题,认为这主要与调节级进汽方式有关,而解决调节级部分进汽工况下蒸汽作用力的周向均匀分布,在机组中、低负荷时调节级喷嘴组改为间断性交叉进汽是最为有效的方法.在征询西屋公司改造的可行性并进行调研论证后,进行了现场试验,试验结果表明瓦温下降显著.     

国产600MW超临界汽轮机组冷态启动热应力有限元分析

本文主要研究利用matlab编制适用于计算各种汽轮机转子的放热系数的程序,然后利用marc有限元软件计算国产600MW超临界汽轮机转子在冷态中压缸启动工况下的温度场和应力场。最后根据计算和分析结果,对国产600MW超临界汽轮机机组的安全运行提出有实际工程意义的建议。     

高温汽轮机转子的剩余寿命管理系统

汽轮机转子的寿命管理涉及到材料、结构、力学等多学科知识的交叉，是一项要求具有很强综合分析能力的专家行为。该文以Visual Basic结合数据库系统为平台，实现了时间相关断裂力学理论、材料库、工况库和知识库的有机结合，通过对多裂纹干涉与合并准则、蠕变-疲劳交互效应的合理镶嵌，减少了传统方法的保守性，提高了转子剩余寿命预测的精度，实现了转子寿命管理的智能化、专家化，为提升汽轮机组的寿命与可靠性提供了有力的工具，并通过试验数据对寿命管理系统所嵌套的计算方法进行科学性验证。     

汽轮机转子疲劳-蠕变损伤的非线性损伤力学分析

转子是汽轮机的核心部件，往往要在高温、复杂应力情况下工作，易产生裂纹萌生。除疲劳作用外，蠕变在转子的寿命损耗中也占有相当的比例。一般低周疲劳约占转子总寿命的80％，而蠕变则占转子总寿命的20％。事实上，对汽轮机转子而言，疲劳和蠕变往往是同时发生并存在着相互的作用。该文采用非线性损伤力学模型估算了国产600MW汽轮机高压转子在实际启停功况下的疲劳-蠕变寿命，考虑了疲劳与蠕变的耦合作用以及多轴应力的影响，并与当前汽轮机疲劳—蠕变寿命估算普遍采用的线性累积损伤理论进行了对比。结果表明：非线性连续损伤力学模型正确地反映了疲劳-蠕变交互作用以及损伤演化的非线性机制，其分析结果比现行理论方法更为准确、可靠。     

660MW超超临界汽轮机转子热应力的研究

以提高机组的安全、经济运行为目的,利用大型通用有限元软件ANSYS,依据某电厂660MW超超临界机组热态启动曲线,对汽轮机转子进行温度场、应力场的计算;同时根据解析递推算法计算汽轮机转子热应力,比较分析两种计算结果,并进一步对影响这些部位热应力的因素进行研究,结果表明,汽轮机转子的调节级叶轮根部、高中压缸之间轴肩与中压第一级叶轮根部存在较大的应力集中,转子体结构、蒸汽温升率、换热系数、运行参数对转子热应力影响较大。     

超临界汽轮发电机组汽温异常对汽轮机疲劳寿命的影响

采用汽轮机变工况热力计算,利用有限元方法计算某型号600 MW超临界机组汽轮机高中压转子在调峰运行下的主蒸汽温度发生大幅波动时的温度场、应力场,并得到转子应力集中部位的载荷谱,然后对该工况进行转子疲劳寿命分析。提出超临界机组直流锅炉汽温控制的要点,建议该类型机组在启动或调峰过程中加强运行操作培训,提高自动控制系统调节品质,将蒸汽温度、调节级温度以及中压缸进汽温度作为重点控制对象,严格控制温度变化率。     

汽轮机强制冷却过程参数控制及优化

针对机组停机后强制冷却过程中汽轮机高压转子的热应力问题进行了三维轴对称有限单元计算,以此为基础分析了冷却空气温度和流量等控制参数对冷却过程的影响,从热应力角度出发提出了最优冷却曲线。文中阐述了汽轮机转子物理模型的选择、数学建模以及计算初始条件等问题。