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.     

600MW超超临界汽轮机转子热应力有限元分析

选取600MW超超临界汽轮机转子调节级为计算对象,利用有限元计算软件AYNSYS,对调节级在热态启动过程中的热应力进行分析,得到了调节级温度场及应力场的分布规律。结果表明,汽轮机转子调节级叶轮根部存在明显的应力集中,可选此部位为监测点开发汽轮机转子热应力在线监测系统。     

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。     

基于径向基函数神经网络的汽轮机转子等效应力计算模型

为解决汽轮机转子应力的在线监测问题,建立了基于径向基函数(RBF)神经网络的汽轮机转子等效应力计算模型,对比了用有限元和RBF神经网络模型两种方法计算得出的冷态、温态、热态和极热态4种启动工况下转子调节级叶轮根部圆角处的等效应力.计算结果表明:RBF神经网络模型计算结果与有限元法解的结果非常相近,且计算简便、耗时少,可以应用于汽轮机转子等效应力的在线计算,为汽轮机转子寿命在线管理提供依据.     

基于热固双向耦合模型的二次再热超超临界汽轮机超高压转子热应力研究

为准确预估二次再热汽轮机转子在启动、停机过程中的热应力,推导了轴对称结构热固双向耦合计算模型。采用热固单、双向耦合模型和有限元法,计算了二次再热超超临界660 MW汽轮机超高压转子在冷态启动过程中的瞬态温度场和热应力场,对启动曲线进行了优化。研究表明,在冷态启动时双向耦合模型最大热应力值比单向模型计算值小4%,热冲击越大,两者计算值相差也越大,热固双向耦合模型比单向模型计算精度高,但计算时间长。采用优化后的启动曲线,转子最大热应力比原最大值降低了27%,实际机组运行也表明采用优化启动曲线,机组运转良好。     

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。     

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。     

100MW汽轮机转子热应力监控系统的应用

汽轮机原启动冲转曲线时间偏长,通过增加汽轮机转子热应力监控系统,并且修改了机组启动曲线,缩短了冲转时间,使汽轮机尽早并网多发电,提高了安全性和经济性.     

热应力集中系数的研究 改善上汽30万千瓦汽轮机适应调峰能力的措施之一

本文用弹塑性有限元素法,计算了上汽厂30万千瓦汽轮机转子最危险截面——高压缸调节级后转子过渡圆角处的热应力集中系数,并作出了该截面过渡圆弧与热应力集中系数的关系曲线,从而给该机组改型设计提供了可靠的设计依据。按本文计算的结果,只要把30万千瓦汽轮机高压转子的过渡圆弧从R3改为R20,热应力集中系数即能降低25％左右,而转子寿命可延长两倍左右,这无疑是一个很大的改进。计算中采用了转子真实材料的应变应力由线,因而数据更为可靠。另外,汽封弹性槽经过改进后,热应力集中系数下降18％,这对汽轮机的启动性能带来极大的好处。     

基于遗传算法构建转子温度计算公式

介绍了一种利用有限元的计算结果,通过遗传算法来确定有关汽轮机转子温度计算惯性环节系数的方法。该方法用冷态启动、极热态启动、滑参数停机过程的汽轮机转子有限元法计算的体积平均温度作为标准值,通过寻优方法来确定惯性环节法计算汽轮机转子体积平均温度的并联的惯性环节的个数,以及每个惯性环节的时间常数和权重系数。并通过温态启动和热态启动过程的汽轮机转子有限元法和惯性环节法计算的体积平均温度的对比,来验证得到的系数的精度和易用性。该方法解决了惯性环节法系数确定的工程难题。     

600MW超临界汽轮机调峰运行过程中高中压转子疲劳寿命分析

通过对某600MW超临界汽轮机高中压转子全尺寸有限元建模,根据机组实际工况的运行数据进行变工况热力计算得到准确的热力边界条件,求解不同变工况下高中压转子内部实时的温度场和应力场。计算结果表明高中压转子调节级、中压缸第一级的叶轮根部为整段转子的应力集中点。该型机组采用中压缸启动方式,冲转参数、切缸操作不当会导致调节级、中压缸第一级产生较大的寿命消耗。蒸汽温度变化的幅度和速率直接影响转子应力集中点的应力峰值大小,但是在一定范围内的温度变化对转子寿命的影响较小,在实际运行中是可以允许的。     

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。     

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。     

M701F4改进型燃气_蒸汽联合循环中低压合缸机组 冷态快速启动优化

为解决M701F4改进型燃气-蒸汽联合循环中低压合缸机组冷态启动时间长约12 h的问题,通过分 析该类型机组在启动前的冷态倒暖、启机过程、机组振动、高压缸膨胀及高压缸胀差等情况,并利用机组检修 机会,清理轴封及高压缸内脱落变形残留物,同时采用一些创新方案,从邻机高参数疏水管路接引蒸汽作为 冷态倒暖汽源,提高倒暖参数,结合近中压缸启动方式,汽轮机冲转升速至全速后尽快并网,有利于高压缸多 进蒸汽带负荷暖缸,开机过程用预测高压缸胀差控制带负荷暖缸速度等办法,将机组冷态开机时间缩短至3 h 左右,极大缩短同类型燃气轮机联合循环发电机组冷态启动时间,对中低压合缸机组的优化设计或技术改造 有借鉴意义。     

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。     

汽轮机转子蒸汽冷却计算模型构建研究

提高初参数是火力发电实现节能与环保两项国策的重要措施。在蒸汽初温提高的条件下,为确保汽轮机部件的强度与寿命,需要在提高材料耐热性的同时采取蒸汽冷却技术,降低转子的温度与热应力。针对工程要求计算方法快捷、精确的特点,本文构造了转子根部冷却的一维参数计算模型,该模型综合考虑了冷却蒸汽对叶片表面的射流冲击冷却以及冷却蒸汽流过转子根部时的热传导冷却。应用该模型计算了超临界机组中压缸第一级转子经冷却后的温度场,并与三维计算结果比较,证明该模型能满足工程要求。     

Neuber法则在汽轮机转子寿命估算中的应用

高温大容量汽轮机在启动、停机以及负荷波动时对机组的使用寿命有很大影响。正确分析机组在多种工况下转子的应力水平和寿命损耗是当前大型机组保证安全运行及加强寿命管理中亟待解决的关键问题之一。为此,应用Neuber法则对600MW超临界机组转子进行了寿命损耗计算。计算结果表明冷态启动对转子的寿命损耗最大。     

Effect of heat transfer coefficient of steam turbine rotor on thermal stress field under off-design condition

The precise calculation of temperature and thermal stress field of steam turbine rotor under off-design conditions is of paramount significance for safe and economic operation, in which an accurate calculation of heat transfer (HT) coefficient plays a decisive role. HT coefficient changes dramatically along with working conditions. First, a finite element analysis of rotor model, applied with ordinary rotor materials, has been conducted to investigate the temperature and thermal stress difference along with the change of HT coefficient from 20 W/(m²·°C) to 20000 W/(m²·°C). Next, the differentiation between existing empirical formulas has been analyzed from the aspect of physical significance of non-dimension parameters. Finally, a verifying case of the cold startup of a 1000MW unit has been proceeded. The result shows that the accuracy of coefficient calculation when steam parameters are low has a greater influence on that of rotor temperature and thermal stress, which means a precise empirical HT coefficient formula, like the Sarkar formula is strongly recommended. When steam parameters are high and HT coefficient is larger than 10⁴ W/(m²·°C), there will be barely any influence on the calculation of thermal stress. This research plays a constructive role in the calculation and analysis of thermal stress.     

燃气-蒸汽联合循环机组汽轮机冷态预暖控制策略优化与应用

为了缩短冷态启动过程中联合循环同轴机组汽轮机的启动时间,通过启动锅炉蒸汽对汽轮机提前预暖,解决了机组无法快速响应电网调峰的问题。根据汽轮机冷态预暖系统及机组启动方式,结合机组冷态启动历史过程及数据,进行冷态预暖系统运行特性分析试验、优化后试验及温态启动顺控试验,通过对现有控制逻辑的优化,提出了一种全新的冷态预暖控制策略。结果表明：该策略避免了机组在预暖启动过程中由于预暖管道过热度低,造成热应力准则、紧急切断阀（Emergency Shutoff Valve,ESV）无法满足启动条件、高排逆止阀自动打开以及静止变频启动装置（Static Frequency Convertor,SFC）在燃气轮机与汽轮机啮合过程中自动退出等问题;优化后机组的冷态预暖启动运行过程表明,实现机组全过程无断点的预暖及自启动控制,可有效缩短同轴联合循环机组冷态启动时间约2 h,使机组具备快速灵活的启动方式和应急调峰的能力。