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。     

基于ASME设计规范的汽轮发电机转子齿疲劳强度分析

频繁起停汽轮发电机会带来疲劳破坏的问题,需进行疲劳寿命校核,目前对于发电机转子齿疲劳强度计算暂无专用的规范流程或标准可参考。基于ASME设计规范的疲劳校核流程,以我公司60MW光热汽轮发电机转子齿端部为分析对象,使用有限元应力计算方法对其进行应力计算,采用ASME设计规范的应力线性化、疲劳筛分程序及疲劳损伤计算理论对有限元计算结果进行处理和疲劳损伤计算,从而得到了分析对象疲劳损伤率,计算结果显示该机型转子齿端部疲劳损伤率最大点位置满足ASME设计规范要求。文章介绍的计算流程和方法为国际通用的机械结构强度分析规范,解决了目前发电机转子疲劳寿命无专用的计算标准和流程的问题,为需频繁起停的汽轮发电机转子设计提供了参考。     

辛店电厂十万千瓦机组调峰运行对汽轮机转子寿命的影响研究——转子寿命的计算与分析

本文上接《热力发电》1983年第2期,这里主要通过转子的受力计算分析及转子材料的低周疲劳特性,计算转子的疲劳寿命损耗曲线,并对机组不同运行工况对转子寿命的影响进行分析。     

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。     

汽轮机冷态启动温升率与转子材料硬度值的关系

汽轮机转子长期在高温、高压状态下运行,会发生材料硬度值下降的现象。硬度的变化影响着材料的疲劳及蠕变力学性能,进而影响着转子寿命损耗。利用ALGOR对300 MW汽轮机转子温度场、热应力场及硬度值进行了计算和分析,研究了温升率与热应力的关系以及温升率对转子疲劳寿命的影响,探讨了材料硬度值随时间变化的规律。发现随硬度值下降,可通过降低温升率来实现每次机组冷态启动寿命损耗率相等。提高了转子剩余寿命预测精度,为老机组安全可靠运行提供了依据。     

125MW 机组调峰运行的转子寿命分析

本文对 N125-135/550/550型汽轮机转子离心力、热应力、疲劳寿命进行了计算,提出了该机转子疲劳寿命损耗曲线。并针对闸北发电厂~#15机组低负荷和两班制调峰运行试验,进行了转子寿命损耗的计算,结果表明,从转子寿命角度分析,125MW 机组采用闸北发电厂制定的两班制调峰运行方式是安全可靠的。     

汽轮机轴封中换热计算的探讨

本文通过一维差分计算,研究不同换热计算方法对汽轮机轴封处放热系数及其对转子温度场的影响,推荐了一套考虑蒸汽热物性随蒸汽参数变化的计算公式,导出了内部节点和边界节点处的追赶系数。对K-300-240型汽轮机的实例计算结果表明,在放热系数足够大时,汽轮机转子轴封处传热的主要热阻取决于转子内部的导热热阻,为电厂热疲劳计算使用放热系数的简化公式提供了依据。     

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。     

汽轮机转子热应力及应变工程分析方法

本文介绍了用Neuber和Stowell经验公式,分析汽轮机转子热应力集中部位应力和应变的方法。同时对转子结构的二维应变分析和疲劳估算方法进行了讨论。     

30Cr1Mo1V钢高温低周疲劳中的软化特性

软化是高温长期运行部件的主要特征,软化意味着材料性能的降低。为了探讨软化对材料低周疲劳特性的影响,对30Cr1Mo1V转子钢进行了应变控制中断低周疲劳试验。试验温度为540℃和565℃,应变幅为0.2%～1.0%,采用拉压对称三角波。基于试验结果,建立了疲劳损伤与低周疲劳寿命之间的关系。通过对试验试样的维氏硬度进行检测,得到了带有硬度修正的低周疲劳应变-寿命修正公式,并对修正公式的有效性进行了检验。结果表明,硬度修正公式在循环寿命小于0.5倍寿命分数时有效,而在循环寿命大于0.5倍时,则存在高估剩余寿命的危险。在同一硬度下,对不同温度和应变,损伤是不同的,应变越小,损伤越大;温度越高,损伤越小。     

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。     

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。     

Generation scheduling with thermal stress constraints

This paper describes a scheduling method for representing the thermal stress of turbine shafts as ramp rate constraints in the thermal commitment and dispatch of generating units. The paper uses Lagrangian relaxation for optimal generation scheduling. In applying the unit commitment, thermal stress over the elastic limit is used for calculating the ramping cost. The thermal stress contribution to generation cost requires the calculation of a set that includes thermal stress at the end of each time step; this requirement presents a complicated problem which cannot be solved by an ordinary optimization method such as dynamic programming. The paper uses an improved simulated annealing method to determine the optimal trajectory of each generating unit. Furthermore, the paper uses linear programming for economic dispatch in which thermal stress limits are incorporated in place of fixed ramp rate limits. The paper illustrates the economics of frequently ramping up/down of low cost generating units versus the cost of replacement of their turbine rotors with a shorter life span. The experimental results for a practical system demonstrate the effectiveness of the proposed method in optimizing the power system generation scheduling.     

汽轮机17CrMo1V材料焊接低压转子脆性断裂的研究

介绍了采用１７ＣｒＭｏ１Ｖ材料的汽同焊接低压转子脆断评定方法。给出了１７ＣｒＭｏ１Ｖ转子材料断裂力学性能数据的取值和低压转子界裂纹尺寸、允许初裂纹尺寸、疲劳裂纹扩展寿命的确定方法，以及低压转子理解纹扩展寿命评估和预测方法。结合某大型汽轮机的运行实际，给出了１７ＣｒＭｏ１Ｖ材料焊接低压转子防脆断评定的实例。     

汽轮机零件和系统的可靠性设计

本文提出了汽轮机零件和系统的可靠性设计方法。该方法包括叶片、隔板、转子、轴承的可靠性设计和汽轮机零件、部件、子系统和系统的可靠性预测。文中给出了汽轮机零件、部件和子系统的可靠度和可用度的计算公式及汽轮机系统的可用系数和强迫停运率的计算公式以及应用实例。     

汽轮机组热力性能试验计算矩阵分析法

在传统热平衡法的基础上,结合汽轮机组热力性能试验对热力系统测点布置及其修正计算的要求,提出了一种适合汽轮机组热力性能试验计算的矩阵分析法。该方法充分考虑了各类辅助汽水成分的影响,解决了传统计算方法通用性不强的问题,具有简洁、通用和易于程序化的特点。以某台125 MW汽轮机组为例,验证了该方法的正确性。     

转子热应力计算中的有限元方法

针对汽轮机转子热应力有限元分析方法 ,分析常用的位移有限元计算热应力时的精度问题 ,简述应力杂交元、杂交元等多变量杂交有限元的优缺点。分析表明杂交有限元的应力计算结果精度高 ,当杂交有限元应用于转子热应力的计算时 ,热应力与位移具有相同的计算精度 ,而且可以有效地消除位移有限元中温度场插值函数误差对应力场右端项的影响。     

汽轮机叶片的疲劳寿命计算

提出汽轮机叶片疲劳寿命计算的三维有限元模型,通过讨论利用有限元软件进行分析时的合理载荷处理办法以及各种寿命影响因素的考虑方法,给出了采用通用软件进行疲劳寿命计算的基本方法,依据该模型方法进行疲劳寿命的实例分析,分析结果与实际相符。     

汽轮机热力性能的概率设计法

提出汽轮机热力性能的概率设计法。该方法以现有的汽轮机热力性能计算公式和方法为基础,考虑了设计量离散性的影响,使用概率论和统计学来分析制造工艺的离散性对额定参数下运行的汽轮机装置的电功率和热耗的影响。还介绍了汽轮机热力设计计算量离散性的产生原因和势和设计计算量的分布参数的确定方法。给出了汽轮机直叶片级和扭叶片级内功率的均值和标准差的计算公式以及汽机装置的电功率怕概率计算分析的方法和应用实例。     

汽轮机转子在线寿命监测系统

为在线监测汽轮机转子热应力和寿命损耗,开发了一种在线监测系统,并进行了仿真试验。结果表明:该系统能准确反映机组冷态启动时的情况;系统设计合理,运行稳定,可保证发电机组的安全运行。