汽轮机转子热应力计算方法研究

<正>转子热应力计算普遍采用解析法和数值法两种方法。在数值方法中,有限元法可得到较精确的转子热应力分布,但其一个很大不足是计算难备时间长、计算时间长且不适用于在线监测系统。目前国内转子热应力在线计算大致采用3种简化计算公式;一维解析法、一维差分法和控制模型法。     

一种面向在线监控的汽轮机转子热应力新模型

为了妥善解决汽轮机转子热应力数学模型的精度与实时性之间的矛盾，文中由热弹性控制方程出发，运用传递函数、主导极点等控制理论概念建立了一种适宜在线监控应用的汽机转子热应力新模型。仿真结果表明新模型较好地解决了精度与实时性之间的矛盾。     

汽轮机转子热应力监控

汽轮机转子热应力监控是转子寿命管理的一个重要内容,本文介绍了汽轮机转子加热过程中动态传热的一维数学模型及拉氏变换后的温度和应力解,对一种典型的汽轮机转子热应力实时监控系统进行了简单分析。     

汽轮机转子热应力自适应模型研究

影响转子热应力的因素有很多,除了蒸汽温升率以外还有蒸汽对了体的放热系数,转子材料的导热率,导温系数,弹性模量以及热膨胀系数等。在机组的变工况运行,特别是在启停中这些系数将经历了大范围的变化。因此转子热应力的在线监控系统必须适应这种情况。本文为此提供了一种适应上述系统数变化的热应力在线监控模型。     

递推算法在汽轮机转子热应力计算中的应用

近年来，随着汽轮发电机组向大单机容量、大负荷调节范围需求的发展，以及机组操作要求全过程自动化、计算机化发展的趋势，使汽轮机转子热应力的在线监测越来越受到重视，各种计算、测算汽轮机转子热应力的方法、理论也成为目前讨论的热点之一，文章以沙角B电厂成套引进的东芝350MW机组汽轮机转子热应力的在线监测计算以及实现方法，作简单介绍。     

汽轮机转子热应力在线监测的递推算法

以往用解析法在线监测汽轮机转子的热应力需要确定放热系数和调节级或中压第一级后蒸汽温度,而且计算温度和热应力时需要大量历史数据,难以实现在线监测。针对这一难题,以现场可以直接测出的高中压内缸壁的壁温来模拟高中压转子表面温度,作为第一类边界条件,导出了汽轮机转子温度和热应力的计算公式,并根据其数学特点作出了其递推公式,为实现热应力的在线监测提出了便捷的方法。     

125MW汽轮机转子热应力计算及应用

通过汽轮机转子温度场、应力场的有限元计算，从而确定进行寿命计算的危险点，同时应用热应和控制机组启停、优化运行操作。     

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的精度问题，简述应力杂交元，杂交元等多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，热应力与位移上有相同的计算精度，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。     

转子热应力计算中的有限元方法

从转子热应力数值解研究的目前现状出发，分析了转子热应力精度的重要性以及其计算精度不高的原因，对于有元几种方法，探讨了它们的优缺点，并分析了有限元方法提高精度的种类，以此为基础，进一步探讨了不同方法应用在转子热应力的分析中，可能会出现的结果，以及不同方法的优缺点。     

故障诊断灰色数学模型

构建实用型故障诊断系统的前提是具备一个完备县完善的样本空间，在此基础上进行分析才能从“量”和“度”两上不同层次上把握故障的特征，目前新兴的模糊数学模型正是由于注重了在“度”上描述故障特征，在现代故障诊断理论中取得长足进展；该文着眼于故障样本的灰色特性，所建立的灰色数学模型在同时把握“量”和“度”两方面的特征上具有一定的优越性，是一个有益的尝试并且具有良好的应用前景。文中从工程实例中说明了样本空间不可忽视的灰色特性，从贴近程度和映射关系的两种思路出发建立了灰色数学模型，并且由数值实例说明了两种模型用于故障诊断的有效性。     

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。     

汽轮机转子温度场有限元法简化计算模型

以200MW汽轮机的实际运行工况为例，对转子温度场进行计算分析后，归纳总结出不同条件下转子表面温度随时间的变化规律，从而得到一个合理的汽轮机转子温度场有限元简化计算模型，进而使计算的速度达到控制级水平，有效地解决了大容量汽轮发电机组转子应力在线监测系统中有限元法计算耗时过长的问题。     

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。     

50 MW汽轮机转子的热应力分析

对某电厂50MW汽轮机转子裂纹车削前后不同运行条件下的温度场、热应力场和机械应力进行了有限元分析计算,计算分析结果表明裂纹位于转子最大应力发生处;裂纹部位的弹性槽车削后,转子最大应力有所降低;弹性槽尺寸的变化对应力集中系数有很大的影响。计算结果对转子裂纹车削加工方案以及安全性评定提供了技术数据。     

基于信息融合技术的汽轮机转子故障诊断

选取蚁群神经网络作为汽轮机转子故障诊断的初级模块,采用证据理论混合算法的故障诊断方法,对汽轮机转子的局部故障进行诊断,并将诊断结果作为证据体利用证据理论将各证据体进行合成,计算它们的基本可信任分配函数,从而判定故障及其类型.以汽轮机转子x、y方向的不平衡故障为例进行诊断,结果表明该方法可有效提高诊断的可信度,减少诊断的不确定性.     

电站热经济性指标分析区间数学模型

针对电站热经济性指标分析中不可避免的测量误差和舍入累积误差等问题，建立基于区间代数的数学模型，讨论了汽水焓值的区间处理，推导了汽水流体网络在数学优化意义下的计算方法，通过数值实例验证了该方法的工程应用特性。     

基于BP神经网络的汽轮机转子钢热脆化性能的预测

根据电化学极化法测定的10种热脆化程度不同的30Cr2MoV转子合金在不同钼酸钠电解液温度下的二次峰电流密度数据和合金的化学成分J参数数据,采用BP神经网络建立了转子合金脆性转变温度与二次峰电流密度、电解液温度、J参数之间的映射模型。通过对两种新30Cr2MoV转子合金的脆性转变温度进行预测,并将测算结果与线性回归方法得到的结果进行比较,结果表明网络训练误差和检验误差在±20℃以内,所建网络预测模型能较准确的预测新转子合金的脆性转变温度,BP神经网络用于转子合金的脆性转变温度的预测是有效、可行的。     

边界元法在汽轮机转子应力场计算中的应用

采用边界元法对汽轮机转子的应力场进行分析。文中提出了奇异积分的处理方法，并提供了由边界位移及面力计算边界应力的计算公式，所用的积分方程适用于计算轴对称体在非稳态热载荷及离心力载荷作用下的应力场。利用本文公式对汽轮机转子上应力集中部位的研究，为应力集中部位几何形状的优化设计提供了依据。     

汽轮机转子寿命预测模拟与仿真系统

首先分析了汽轮机转子的两种主要损伤形式，即蠕变和疲劳，对其计算原理及方法进行了详细分析、讨论。以内蒙古某电厂330MW汽轮机为研究对象．利用研制开发的寿命预测仿真系统对其高压转子的寿命进行了模拟与仿真计算。