加载速率对汽轮机转子钢低周疲劳损伤的影响

加载速率反映了汽轮机转子启停及运行时温度变化速度与负荷变化速率。对火电厂汽轮机转子30Cr1Mo1V钢在538℃温度下的低周疲劳损伤进行试验研究,研究加载速率对实际低周疲劳损伤和预测低周疲劳损伤的影响。结果表明:在相同的寿命分数下,加载应变速率越大,低周疲劳损伤越小;在同一加载速率下,总应变幅越大对应的低周疲劳损伤也越大;在同等应变幅条件下,转子钢高温低周疲劳预测损伤比实际损伤大,加载速率较低时,转子钢高温低周疲劳预测损伤比较大;加载速率对材料损伤有显著影响的取值范围为0.1%-s-1≤ε≤0.2%-s-1。     

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。     

135 MW汽轮机无中心孔转子热应力有限元计算及低周疲劳寿命分析

引进了Lemaire的非线性低周疲劳连续损伤累积理论和三轴度因子，建立了汽轮机转子低周疲劳寿命损耗计算模型，将材料简单试验的低周疲劳试验结果应用于计算复杂应力状态下转子低周疲劳寿命损耗，计算了汽轮机转子在复杂应力状态下的低周疲劳寿命损耗，并将其计算结果进行了对比分析。分析结果表明多轴损伤累积模型较为准确的反映了转子低周疲劳寿命非线性累积损伤过程，接近于工程实际。     

汽轮机转子热-力耦合非线性分析及低周疲劳损伤评估

通过对国产300MW调峰汽轮机组转子在典型工况下起动过程中热-力耦合场进行非线性数值分析和模拟计算，得出该机组起动过程中转子的应力和温度场分布，并运用连续损伤模型对汽轮机转子进行了低周疲劳损伤分析。考虑到多轴应力的影响，得出转子的损伤演化方程，评估了转子的剩余寿命。为汽轮机组的在线监测和寿命管理提供了一定的理论依据及可供工程应用的运行建议。     

30Cr2MoV转子钢低周疲劳软化规律的研究

低周疲劳是汽轮机设计和运行中考虑的重点.针对国产200MW机组汽轮机转子上广泛使用的30Cr2MoV钢材料进行了常温和高温550 C下应变控制低周疲劳试验.在试验的基础上得到了该材料的低周疲劳特性参数、循环应力-应变曲线和具有95%置信度,误差限为5%的应变-寿命曲线,并对疲劳试验试样的硬度与寿命的关系进行了探讨.     

非线性连续损伤模型在汽轮机转子低周疲劳分析中的应用

针对当前汽轮机转子低周疲劳寿命估算存在较大误差的问题,引进了非线性连续损伤力学模型进行汽轮机转子低周疲劳损伤分析。首先对国产600MW汽轮机高压转子在冷启动和滑参数停机等典型工况下的瞬态温度场和热力场进行了弹塑性有限元分析,进而对热应力引起的低周疲劳损伤进行了估算,疲劳损伤的估算分别采用了非线性连续2种方法的估算结果表明,由于线性累积损伤理论是基于单轴假定之下,没有多轴应力的影响,在寿命预测时,高估了转子的寿命,而非线性连续损伤力学模型不仅考虑了多轴复杂应力的影响而且正确地反映了低周疲劳损伤的非线性累积过程,其分析结构更接近实际。     

汽轮机转子寿命的监测与管理

为了加强对汽轮机安全运行监督，本文介绍了汽轮机转子寿命监测装置，该装置除在线实时监测热应力和转子疲劳寿命损伤外，还可监测蠕变寿命损伤及打印最大应力载荷谱。同时还介绍了汽轮机转子寿命数据库管理系统，该系统可作为电力系统管理部门的技术管理工具。     

30Cr2MoV汽轮机转子钢的低循环疲劳特性

本文研究了30Cr2MoV转子钢在不同温度下应变控制的恒幅低循环疲劳特性,测定了表征材料低循环疲劳特性的基本参量.给出了材料的真应变和循环寿命、虚拟应力和循环寿命以及循环条件下的应力——应变关系。并对影响低循环疲劳寿命的因素进行了分析,为使用该材料的调峰机组汽轮机转子的疲劳设计和寿命管理提供依据。     

确定金属材料高温低周疲劳曲线的方法

介绍估算金属材料高温低周疲劳寿命的通用斜率方法，采用该方法推算了汽轮机转子常用材料30Cr2MoV钢的高温低周疲劳曲线，计算结果与疲劳试验结果十分接近。     

汽轮机低压转子钢30Cr2Ni4MoV疲劳性能的研究

30Cr2Ni4MoV钢是目前国内300MW机组较多采用的低压转子钢。汽轮机转子在运行中及在反复启动、停机时,都承受疲劳载荷。在汽轮机启、停过程中,转子上的应力集中部位可能发生塑性变形而导致低周疲劳损伤,从而萌生裂纹,另外,对于转子中本身存在的缺陷或运行过程中萌生的裂纹,都有可能在以后的运行过程中扩展,因此,有必要对转子的疲劳裂纹萌生及疲劳裂纹扩展特性进行研究。     

实际载荷谱下汽轮机转子寿命的分析研究

本文针对实际服役的汽轮机转子,指出了仅以热疲劳法分析计算转子寿命的局限性,提出对处于高温运行状态下的转子,必须从热疲劳、蠕变和高温下裂纹扩展三个方面综合分析,进行损伤累积、寿命计算,从而科学地全面地制定转子的实用寿命消耗曲线。 在汽轮机实际起停过程中,蒸汽温度的波动在转子上产生复波应力。本文不仅提出了在热疲劳寿命分析与裂纹扩展寿命分析中采用“复波分离计算法”的观点,而且给出了裂纹扩展量函数、通过积分计算裂纹扩展寿命的数学方法,并对方法的可靠性加以论证。 在以上理论的指导下,文中以125MW汽轮机高压转子弹性槽底为分析研究对象,计算了两班制运行下相应的寿命消耗,结论列于文中。     

俄制500 MW汽轮机组中压转子带额定负荷时的强度分析

为了分析俄制500 MW汽轮机组中压转子弯曲问题,针对机组实际运行中发生振动最大的中压转子,运用有限元方法计算中压转子在额定工况下的温度场及离心应力、温度应力等,研究该机型中压转子弯曲的根本原因,为确定消除中压转子弯曲技术方案提供科学依据.研究表明,在不平衡质量的偏心距工况下,综合加载等效应力的分布基本一致,在中心孔处等效应力较大,且最大等效应力出现在最后一级轮盘底部,而不平衡离心力对最大等效应力的数值和分布的影响都较小.     

汽轮机转子寿命损耗在线监测系统的研究

依据火电机组运行的实际数据,采用有限元法对汽轮机转子的温度和应力场进行计算,通过分析确定系统的监测面位置,然后利用修正后的一维热应力简化计算式对转子低周疲劳寿命损耗进行了计算,并结合高温蠕变对转子寿命的影响,建立了汽轮机转子寿命损耗在线监测模型,开发了汽轮机转子寿命损耗在线监测系统。通过仿真数据和实际运行数据的对比,其结果是一致的,系统是有效的。     

俄制800MW汽轮机组中压转子带额定负荷时的强度分析

俄制800 MW汽轮机组存在中压转子弯曲问题,运用有限元方法,计算机组实际运行中振动最大的中压转子在额定工况下的温度场及离心应力、温度应力等,分析该机型中压转子弯曲的根本原因,为确定消除中压转子弯曲技术方案提供科学依据。研究表明,在不平衡质量的偏心距工况下,综合加载的等效应力分布基本一致,最后一级轮盘中心孔处等效应力较大,而不平衡离心力对最大等效应力的数值和分布影响都较小。     

30Cr1Mo1V转子钢低周疲劳的损伤规律

在540℃和565℃温度下进行30Cr1Mo1V转子钢的低周疲劳实验研究。应用损伤力学理论对实验结果进行分析，得到该材料在此温度下的损伤演化规律，并将试验结果和30Cr2MoV在550℃结果进行比较，从低周疲劳特性方面探讨30Cr1Mo1V用于超临界参数机组转子钢的可行性。结果表明，温度从540℃上升到565℃时，30Cr1Mo1V转子钢的低周疲劳性能无显著下降，30Cr1Mo1V钢在565℃的低周疲劳性能和30Cr2MoV钢在550℃下的疲劳性能处于同一水平。从低周疲劳特性看，30Cr1Mo1V转子钢用作超临界参数机组转了钢是可行的。     

某电厂联合循环汽轮机启动过程优化

燃气/蒸汽联合循环机组中汽轮机启动时间较长,导致联合循环机组不能及时响应电网调峰需求。为此,通过数值实验和现场启动试验相结合的方法研究了汽轮机的启动过程。建立汽轮机转子二维轴对称有限元模型,确定非线性边界条件,通过数值模拟研究启动过程各暖机操作对转子应力的影响。基于数值实验分析结果,结合试验机组结构、运行特点,制定优化后的启动过程。温态启动时汽轮机转子最大应力降低11 MPa,启动时间缩短36 min,低周疲劳寿命损耗减少0.0008%;冷态启动时转子最大应力降低261MPa,启动时间缩短32min,低周疲劳寿命损耗减少0.0197%。     

材料退化影响下汽轮机转子寿命损耗的探讨

长期在高温、高应力状态下运行的汽轮机转子疲劳及蠕变损耗的评价，过去一直沿用新材料的寿命损耗曲线，并没有考虑汽轮机长期服役所产生材质退化现象的影响。本文通过对材料实验结果的分析及研究．建立了机组运行历史和Cr-Mo-V转子钢力学特性之间的解析关系。在国内目前使用的寿命损耗曲线基础上，提出了长期服役机组汽轮机转子寿命损耗的修正曲线，为老机组安全可靠运行及精确地评估其寿命损耗提供了理论依据。     

汽轮机代压转子钢30Cr2Ni4MoV疲劳性能的研究

３０Ｃｒ２Ｎｉ４ＭｏＶ钢是目前内３００ＭＷ机组较多采用的低压转子阀。汽轮机转子在运行中及在反复启动，停机时，都随疲劳载荷。在汽轮机启，停过程中，转子上的应力集中部位可能发生塑性变形而导致低周疲劳损伤，从而萌生裂纹，另外，对于转了中本身存在的缺陷或运行过程中萌生的裂纹，都有可能在以后的运行过程中扩展，因此，有必要对转子的疲劳裂纹萌生及疲劳裂纺扩展特性进行研究。     

长期运行后的蒸汽管道的损伤分析

目前,大部分热力设备的运行时间都接近设计使用期限。超设计使用期限运行时,金属在高温和应力作用下会发生许多变化,从而降低工作能力。蒸汽管道严重降低工作能力的一个重要因素是损伤的积累。在蠕变条件下,超过设计使用期限,弯头的破裂就大大增多。     

汽轮机中心孔转子与实心转子的性能对比

从转子寿命、可靠性、应力腐蚀、运行维护等方面对中心孔转子与实心转子的性能进行了对比分析。结果表明,中心孔转子在运行、维护方面存在一定的风险和不可靠性;大容量火电机组汽轮机低压转子和核电机组汽轮机整个转子应尽量采用实心转子;火电机组汽轮机高压转子则需考虑蠕变影响,综合各种因素酌情处理。