转子热应力计算的热固单向和双向耦合模型差异研究

为了较准确计算汽轮机转子的热应力,比较了热固单、双向耦合模型在热传导方程和求解方式上的差异。基于热固单、双向耦合模型,计算了某亚临界高中压转子在冷、热态两种启动工况下的瞬态温度场和热应力场,研究了冷、热态启动工况以及不同热冲击程度下两种模型计算结果的差异。结果表明:转子与主蒸汽温差在冷态启动下低于240℃,在热态启动下低于130℃时,单、双向计算模型结果相差均在2%左右,随着冲转初期转子所受热冲击程度增加,两模型计算结果偏差逐渐加大,最大可达20%;冷态启动下,转子表面温度低于主蒸汽温度,单向模型计算的最大热应力大于双向耦合模型计算结果;而热态启动时,转子表面温度高于主蒸汽温度,单向模型计算的最大热应力小于双向模型计算的结果,因此对于热态启动,单向模型计算的热应力是偏小的。该研究可为汽轮机转子热应力计算模型的选取提供参考。     

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。     

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.     

转子物性对超临界汽轮机启动热应力的影响

汽轮机转子材料多采用30CrMoV低碳合金钢,其物性参数随温度变化显著.所建转子热应力计算模型,考虑了转子材料物性随温度变化的影响.通过仿真试验,分析了国产某600MW超临界汽轮机冷态、温态、热态和极热态4种启动工况下转子热应力的变化趋势,并与常物性转子热应力模型的计算结果进行了比较.结果表明:转子材料物性参数随温度的变化显著影响其启动热应力的大小,为提高汽轮机转子热应力在线监测模型的计算精度提供有益参考.     

反动式汽轮机转子热应力有限元分析

以660MW反动式汽轮机高压转子为研究对象,在冲动式汽轮机转子建模方法的基础上,针对反动转鼓式转子无叶轮,且叶片直接安装在转毂上的特点,优化了转子的二维模型,并用ANSYS计算了在冷态启动过程中转子的温度场、应力场和监测点应力曲线。结果表明:反动式机组冷态启动过程中,最大应力点出现在叶根与叶根槽的接触位置上。     

国产30万千瓦中间再热汽轮机转子的热应力及疲劳寿命

本文对国产30万千瓦中间再热汽轮机不同启动工况下转子的非稳定热应力及疲劳损耗进行了计算与分析,提出了冷温态启动及热态启动(调峰启动)合理温升率的建议值,前者为2℃/分,后者为3℃/分。由于启动和停机时的应力是不对称的,故应对转子的寿命损耗分别进行核算。本文根据计算结果绘制了30万千瓦机转子寿命损耗曲线,并提出了寿命分配建议方案。最后提出了降低启动时转子热应力及疲劳损耗的技术措施及结构改进意见。本文所提供的简化计算方法,也适用于其它同类型机组。     

上汽厂30万千瓦汽轮机(A152)转子寿命计算

根据汽轮机转子寿命损耗概念,本文通过计算转子温度场、应力场对国产30万千瓦汽轮机在启、停和负荷变化时所引起的循环热应力进行了分析处理,最后提出了可供用户使用的热态、冷态启动曲线和负荷变化寿命控制曲线。本文的主要特点是:(1)用八节点等参元计算非稳定温度和应力场,数据连续处理;(2)给出推荐的冷态和热态启动曲线。     

200MW汽轮机调峰启动优化初探

从200MW汽轮机组冷态和热态启动应力的分析和计算入手论述了机组启动时间优化问题,给出了经过优化计算程序运算后的结果,对现场机组启动提供了一定的参考依据,尤其是热态启动的优化分析对现场机组两班制调峰运行具有一定的参考价值。     

600MW汽轮机转子冷态启动热应力计算与分析

利用差分法计算亚临界600MW汽轮机转子冷态启动过程中温度场和热应力场。通过对计算结果分析,提出了对运行的建议。文中公式可直接用在汽轮机转子热应力在线监控上,与有限元法比较,数据处理快,能满足快速控制的要求。     

二次再热汽轮机中压转子冷态启动暖机过程分析

利用有限元软件分析二次再热汽轮机冷态启动情况下中压转子的预热过程,研究暖机转速、转子初始温度以及进口蒸汽温度等因素对转子由脆性转变为韧性状态时间的影响。针对服役机组,对比分析了6种不同冷态过程下中压转子的预热行为。结果显示：改善上述任一影响因素均可以缩短转子所需的预热时间;维持转子初始温度及进汽参数恒定时,当暖机转速由360 r/min升至870 r/min时,转子预热时间可缩短2 h;维持暖机转速及进汽温度恒定时,转子初始温度由30℃升至70℃,转子预热时间可缩短1.26 h;维持暖机转速及转子初始温度恒定时,当进汽温度由373.1℃升至430℃时,预热时间可缩短0.28 h。采用转子初始温度30℃、暖机转速870 r/min、进汽温度373.1℃(工况1)的某二次再热服役机组冷态启动的实际暖机时间与理论模拟结果基本一致,从而验证了理论分析的准确性。     

燃气轮机温度匹配功能在热应力控制的汽轮机应用

在燃气-蒸汽联合循环机组中,燃气轮机在不同工况下的排烟温度不同,使得整个燃气轮机联合循环机组启动过程主蒸汽温度波动频繁,从而引起汽轮机启动过程中各金属部件温差增大,热应力和热变形也随着增加。GE公司的6F.03燃气轮机的温度匹配功能和汽轮机热应力计算监控模块相结合,可以通过实时控制主蒸汽温度实现对汽轮机转子热应力的有效监视和控制,减少设备损坏。     

600MW汽轮机转子疲劳寿命计算

采用电厂实际启、停机曲线对６００ＭＷ汽轮机组的高、中压转子分别进行了三维瞬态温度场及非线性应力场分析,并采用３０Ｃｒ１ＭｏＶ低周疲劳曲线对机组在实际启、停过程中的寿命损耗进行了估算。温度场及应力场的计算采用轴对称有限元法。     

基于有限元的汽轮机调节级温度场研究

针对汽轮机在启停以及变负荷运行等非稳定工况时,主要部件温度梯度较大,导致机组寿命损耗.利用ANSYS有限元分析软件,通过对汽轮机调节级温度场进行仿真,为其他各级进行建模仿真以及整个汽轮机转子的温度分布和热应力分析提供了理论基础,并为机组的启动优化提供了参考.     

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。     

汽轮机转子温度场和热应力的动态分析

将空心的汽轮机转子简化成长圆筒壁模型,在一定的假设条件下得到了描述其导热特性的微分方程。利用复频域分析方法求解了长圆筒壁的一维动态导热特性,并根据热弹性理论得到了转子温度场和热应力的传递函数。进而对内表面绝热、外表面为阶跃温度输入和内、外表面都为阶跃温度输入的两种情况下转子温度场和热应力的变化进行了计算和分析。计算结果表明,采用对转子内、外表面同时加热或冷却的方法,能够在不增加热应力的条件下,加速转子达到温度平衡状态,有利于缩短汽轮机组的开停机时间,并提高跟踪机组负荷变化的灵活性。     

一种离散化易于编程实现的转子温度场数学模型

通过建立一个具体的离散化易于编程实现的温度场数学模型,得以实现汽轮机转子温度场在线计算的实时快速,更准确地再现机组在实际启停过程中转子最大热应力区段内的温度变化规律。     

调峰运行的燃气轮机联合循环汽轮机转子热应力和寿命损耗分析

介绍了调峰运行的汽轮机转子热应力的计算方法。为了减少启动时间和提高汽轮机的安全性，拟定了热定应力控制曲线及保护曲线，设定应力保护。对转子的寿命损耗进行了分析。     

一种计算汽缸二维温度场的新方法

汽缸与转子轴向相对膨胀是影响汽轮机启动速度及机组运行安全的重要因素之一。目前对汽缸膨胀的计算与模拟尚不能用于电厂机组运行的实时监测。该文在圆筒壁非稳态导热的基础上,给出了汽缸壁温度分布的二维解析解。对理论模型进行了有限元验证,计算结果与有限元结果误差较小,满足工程计算的需要。