绝热材料不等厚布置对汽轮机绝热性能的影响机制

通过对某电厂220 MW汽轮机组进行现场测试,建立汽轮机高压缸绝热层的三维温度场数值计算模型,分析了高压缸绝热层采用不等厚布置对汽轮机绝热性能的影响机制。研究结果表明:沿着轴向汽轮机外壁温度呈现中间高两边低的分布,温度最高点为蒸汽进口的截面;绝热层采用不等厚布置满足汽轮机保温的要求,温度在绝热层内径向传播的同时发生了轴向传播,轴向传播朝着高压缸外壁温度降低的方向;不等厚布置拐角处温度传播发生了偏移,偏移的方向朝着厚度不同的两个绝热层之间形成的截面,且从截面散出的热量经过的绝热层实际厚度大于相邻较薄绝热层热量传播经过的绝热层实际厚度。     

300MW汽轮机高中压外缸强度分析

在汽轮机高中压外缸的设计过程中,必须考虑其强度、刚性和法兰中分面密封性问题。本文采用三维弹性接触理论,建立300M W汽轮机高中压外缸的有限元模型,进而计算了汽缸的温度场、应力和变形。计算结果与实际情况较好吻合,可作为汽缸设计的依据,确保汽缸的安全可靠性。     

超临界汽轮机中压缸热应力的有限元分析

应用有限元分析程序计算分析了超临界1 000 MW汽轮机中压内缸稳态运行时的温度场、热应力、综合应力,得到了该汽轮机中压缸较全面的强度数据。并对中压内缸进行了接触分析,考核其汽密性,为汽缸的安全性评定和寿命预测提供了技术依据。     

基于轴向力矩分配系数的汽轮机管道接口允许载荷设计方法

总结了目前行业使用的汽轮机管道接口允许力与力矩的设计方法,提出基于轴向力矩分配系数的设计方法,推导了轴向力矩分配系数的解析表达式,并给出基于有限元的轴向力矩分配系数确定方法。以某型600MW汽轮机高中压外缸为实例,计算了合缸、半空缸等状态下的轴向力矩分配系数,进而采用轴向力矩分配系数方法对汽缸稳定性进行了分析,并与传统简化模型算法和有限元方法的计算结果进行了对比。结果表明:以有限元计算结果为参考,文中方法计算的猫爪处支反力最大偏差为1.2%,而传统方法的最大偏差为37.0%,说明文中方法有效地提高了简化算法的计算精度。文中计算方法一次确定轴向力矩分配系数,可满足同类型机组管道接口不同载荷工况的稳定性计算需求,为汽轮机管道接口允许力和允许力矩设计提供了新思路。     

大功率汽轮机低压内缸的损伤容限设计

在通过实测及计算分析得到大功率汽轮机原型与改型二种低压内缸温度场、应力场的基础上,应用断裂力学理论,对二种低压内缸进行了损伤容限设计及寿命分析。论述了原型铸铁内缸在选材、结构二方面所存在的问题,论证了改型的钢板——铸钢拼焊结构内缸具有可容限大的初始裂纹等特性。从而得出改型的低压内缸不仅可用于基本负荷机组而且用于调峰机组的结论。     

汽轮机高压缸金属块接触密封蠕变强度与蠕变变形分析

金属块接触密封结构是一种新型汽轮机密封结构,其位于高压内、外缸连接处。以机组历史运行数据为基础,采用有限元方法,计算分析启停过程中高压缸整体结构的温度场、应力场和应变场,详细分析稳态运行中金属块结构的蠕变应力、蠕变应变、轴向变形、径向变形的变化趋势。结果表明:20万h稳态运行过程中,随着蠕变时间的增加,金属块结构内部蠕变应力下降明显,蠕变应变显著增大;轴向膨胀变形量呈减小趋势,而径向膨胀变形量呈增大趋势。     

汽轮发电机组轴向胀差在线监测与变温度速率控制系统

研究了汽轮机轴向胀差的实时在线计算以及通过变温度速率控制胀差的方法。在二维圆筒壁非稳态导热的基础上，得到了圆筒壁内蒸汽沿轴向线性分布，随时间非线性变化的温度场迭代计算公式，并与有限元计算结果作了对比，结果表明所得模型计算精度高、计算速度快。将结构复杂的汽缸分解成可计算的有限子结构，根据子结构的温度场求得汽缸的膨胀特征温度，进而求解其膨胀量。对理论模型进行了有限元验证，计算结果与有限元结果相比误差较小，满足工程计算的需要。给出了胀差裕度的定义，根据胀差裕度值来控制蒸汽温度变化速率，并开发了轴向胀差在线监测与变温度速率控制系统(DEOM-ACTC)。     

监测汽轮机转子热应力的二维离散模型

提出一种计算大型汽轮机转子热应力的二维离散模型。首先利用ＧＡＬＥＲＫＩＮ有限元法计算高中压转子的瞬态温度场，再根据该温度场在线计算转子的效应力。这种二维离散模型也可以进一步被用来计算转子轴向热膨胀和监测机组胀差。该模型的热应力计算结果表明，机组冷、热态启动中，中压转子最危险部位在第一级叶轮根部，高压转子最危险部位在调节级叶轮根部，与有限元分析结果完全一致。可以相信，以二维离散模型为基础的汽轮机转子热应力及热膨胀在线监测系统将会投入使用。     

中压缸启动汽轮机转子寿命损耗估算

本文用轴对称非稳态非线性温度场和变物性热弹塑应力场有限元计算程序,对国产200MW汽轮机在中压缸启动过程中转子的温度场、应力场进行了计算和分析,对每启动一次转子的寿命损耗进行了定量估算,为进一步完善和推广中压缸启动方式,提供了可靠的理论依据。     

汽轮机排汽焓计算模型的研究与应用

汽轮机低压缸排汽焓的计算是火电机组性能监测的重要环节.针对现有汽轮机低压缸排汽焓计算模型存在的局限性,提出一种排汽焓的热力学近似计算模型.该模型将低压缸、凝汽器及相对应的回热加热器视为开口热力系,根据开口热力系的能量平衡方程计算出低压缸的排汽焓.该方法避开了对低压缸湿蒸汽区的计算,具有较高的计算精度.     

火力发电机组汽缸温度场的二维模型

发电机组汽缸的结构比较复杂,汽缸壁比较厚,在机组启动过程中,其热应力及膨胀是影响机组机动性及运行安全的重要因素之一,而实现在线监测的关键在于汽缸温度场分布的计算。在圆筒壁导热的基础上,推导出汽缸内部蒸汽沿轴向按一定分布随时间非线性变化时,内壁为第三类边界条件、外壁为绝热条件的二维汽缸壁温度场分布的解析解。蒸汽温度非线性变化,对时间进行离散,给出了汽缸温度场的迭代公式,适用于汽缸温度场的在线监测。在相同加载及边界条件下对缸体进行了ANSYS有限元计算,有限元计算结果与推导公式计算结果吻合较好。所采用的推导方法和得到的温度场分布计算公式还适用于其它具有类似边界条件的厚壁圆筒部件的瞬态热分析。     

超低负荷工况下大功率汽轮机低压缸内温度场分布特性研究

超低负荷下,汽轮机低压缸内的温度分布情况直接影响汽轮机的安全运行。为了更加清晰地分析蒸汽在低压缸内的温度分布特性,采用非平衡凝结流动模型、SST k-ω湍流模型对某300MW汽轮机极低负荷工况下的低压缸流场进行数值模拟,分析了整个低压缸内蒸汽流动特性、做功能力、温度分布以及近零功率时冷却蒸汽参数变化对温度场的影响。结果表明:汽轮机在30%机组热耗验收工况(turbine heat acceptance,THA)时,末级动叶根部出现了回流。在20%THA左右时,末级已经出现了鼓风现象,动静叶顶部出现漩涡,温度明显上升,且此时末级做功为负功率输出。在近零工况下时,低压缸排汽温度与冷却蒸汽流量和冷却蒸汽温度呈线性变化趋势,与冷却蒸汽流量负相关,与冷却蒸汽温度正相关,因此需设置合理的冷却蒸汽流量和温度来控制末两级叶片的出口温度。研究成果可为超低负荷工况下汽轮机的运行提供参考。     

一种基于有限体积法计算汽轮机汽缸轴向膨胀的新方法

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,给出了圆筒壁温度分布的解析解,提出有限体积法计算汽缸轴向膨胀。定义了体积膨胀特征温度,将汽缸沿轴向分成若干段,每段简化成圆筒壁,在此基础上,计算有限体积的膨胀特征温度,分别计算各段的膨胀量,然后累加。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。通过该计算方法,结合已有转子膨胀计算方法可以实现汽缸轴向胀差的实时监测。     

The influence of steam velocity on heat transfer during condensation on a horizontal cylinder placed in transverse flow

Results from a research work on studying the effect of steam velocity on heat transfer during steam condensation on the surface of a horizontal cylinder are presented. An approximate model of interphase friction is proposed, using which the heat-transfer coefficients averaged over the cylinder surface are calculated. The calculation results are compared with the available experimental data obtained in a wide variation range of velocities and pressures.     

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。     

变汽温法测300MW机组高中压缸间轴封漏汽量的应用实践

介绍了变汽温法测量国产引进型300MW汽轮机高中压缸间轴封漏汽量的应用实践,分析了高中压缸间轴封漏汽量对热耗率和中压缸效率计算值的影响,提出可以使用此法确定同型新投产机组和改造机组热力性能考核试验中高中压缸间的轴封流量,以及监测机组日常运行时高中压缸前轴封运行状况和中压缸通流效率。     

基于子结构二维汽缸轴向膨胀的计算

汽轮发电机组参与调峰运行,汽缸的膨胀是影响机组机动性及运行安全性的重要因素之一。由二维圆筒壁非稳态导热微分方程,推导得到内部蒸汽沿轴向线性分布、随时间非线性变化、外壁绝热的圆筒壁温度场解析解。通过与有限元计算结果进行对比,表明所得模型计算精度高、速度快。针对不同结构的汽缸,经过一些合理假设,将汽缸复杂的结构分解成简单的子结构,得到了汽缸轴向膨胀的计算模型。该模型还可以用于汽缸轴向膨胀的实时监测,所采用的推导方法和得到的膨胀计算公式亦可用于其它具有类似边界条件的厚壁圆筒部件的相关分析。     

一种电站锅炉热力计算的分析与修正方法

通过对烟气侧热偏差的产生原因进行深入分析,发现辐射换热是一个易被研究人员忽视的因素。结合某660 MW超超临界燃煤机组,在热力校核计算基础上,提出将水平烟道分为左、右两部分独立分析。分别定义偏差系数M、N,建立计算模型,探索辐射换热偏差对位于炉膛出口的末级过热器汽温偏差的影响。结果表明,在相同M、N值下,低负荷汽温偏差略大于高负荷,且汽温偏差值随M、N的增加呈近线性递增。     

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。