660MW超超临界汽轮机高压转子的高温蠕变强度分析

为了研究在高温下某660 MW超超临界汽轮机高压转子的蠕变强度,利用有限元计算方法分析了转子在额定工况下的温度和应力分布,并采用幂率模型和孔洞长大机理预测了该转子在2×105h工作中的蠕变行为,研究结果表明:在额定工况下,转子最高内应力低于屈服极限,处于纯弹性变形状态;转子内大部分区域温度在300～600℃,已进入蠕变温度范围.蠕变与热弹性耦合分析表明:蠕变会引起转子内部应力的重新分布,转子前轴封圆弧段的蠕变应变较高,而且多轴应力对该区域蠕变韧度的影响明显,应当引起足够重视.     

变工况下调节级后超温原因分析

汽轮机运行在变工况下,由于汽轮机汽门开度不当,很容易引起汽轮机调节级后焓值升高,出现调节级后超温问题。汽轮机调节级后出现超温危害很严重,汽轮机转子超温会降低转子材料的机械强度,加快转子蠕变速度,降低转予的使用寿命,这样严重威胁着汽轮机的安全运行。根据级的热力核算,推算出调节级后的焓值,计算出阀门开度和调节级后的温度。     

超超临界机组高压内缸蠕变强度分析

对某超超临界机组高压内缸的高温蠕变强度进行了研究,利用ABAQUS建立了高压内缸三维有限元模型,并进行了计算分析.结果表明:在稳态工况下高压内缸最大应力低于相应温度下材料的屈服强度,未达到屈服状态;高压内缸蠕变应变发生区域主要集中在进汽口及平衡活塞处;多轴效应对蠕变考核具有重要影响,采用多轴蠕变应变进行蠕变强度考核准确度更高;高温蠕变所引起的应力松弛使得螺栓热紧力下降,对2×105 h蠕变后的高压内缸中分面汽密性产生影响.     

600 MW汽轮机叶轮偏心汽流激振力分析与模拟

以某发电厂超临界600 MW汽轮机转子为研究对象,根据蒸汽做功原理对动叶流道处的动偏心激振力进行了分析.在围带汽封处采用CFD软件模拟涡动转子泄漏蒸汽的三维黏性流场,确定了汽流激振力.计算结果表明:在不对称进汽工况下,转子将受到较大的静态汽流力;当采用对称进汽时,汽流激振力很小,有利于提高转子的稳定性;与额定工况比较,在阀门全开(VWO)工况下,径向激振力的增幅很大,而切向激振力和泄漏量的增幅却很小,表明大型汽轮机采取对称进汽方式可以提高转子运行的稳定性.     

部分进汽对密封间隙流体激振力影响的研究

针对喷嘴调节汽轮机在调节级出现的部分进汽对密封间隙内流场的影响,参考某型300MW汽轮机高压前轴封结构,建立了数值计算模型,研究了不同的进汽条件下的密封间隙内流场的分布和流体对转子的作用力。结果表明:部分进汽改变了密封间隙内压力和速度分布,在不进汽区域内出现低压区;间隙内的流体会向低压区填充,出现较大的切向速度;流体对转子的作用力会随进汽方式的不同而改变。与调节级动叶间隙激振力共同作用,可对转子运动和轴系的载荷分配产生影响。     

不同配汽方式下汽轮机调节级后转子的热应力分析

目前,国内尚有部分国外引进型汽轮机采用原设计的节流配汽运行方式,导致汽轮机在部分负荷下的经济性比较差.为了提高汽轮机的运行经济性,必须将其改造为喷嘴配汽方式.首先对汽轮机在不同配汽方式下调节级后温度变化情况进行了分析,然后计算了不同配汽方式下汽轮机调节级后转子的温度场和应力场.最后给出了汽轮机由节流配汽改为喷嘴配汽方式后的变负荷速度确定方法.     

超超临界汽轮机转子蠕变对低周疲劳应变的影响

对某超超临界汽轮机高压转子多次启停和间隔分段稳态高温运行下的低周疲劳应变进行了全时域连续有限元计算与分析,给出了蠕变条件下低周疲劳应变的变化量级和变化图谱.结果表明:超超临界汽轮机转子低周疲劳寿命消耗需进行全时域连续计算,不能采用一次启停数据乘以启停次数的简单算法;蠕变对低周疲劳产生的影响具有长期性,但影响程度随时间逐步递减.     

转子寿命计算中的应变集中系数

本文用弹塑性有限元法.对上汽厂30万千瓦汽轮机高压转子的最危险截面——调节级后过渡圆弧段进行了计算.计算结果表明:过渡圆弧半径从R3改为R20,最大当量应变即能降低17%～25%,热应变集中系数能降低18%～26%,转子寿命可延长两倍左右.对汽封弹性槽计算的结果表明:将原来设计的单圆弧弹性槽改为三圆弧弹性槽,热应变及热应变集中系数均可明显下降.本文的计算结果己用于上汽厂30万千瓦汽轮机的改型设计.     

超超临界汽轮机进汽连接组件强度分析

通过有限元软件ABAQUS对超超临界汽轮机进汽连接组件进行仿真,得到了该组件在工作环境下的温度场、应力场以及位移变化,并采用Bailey-Norton方程进行蠕变计算,根据蠕变计算结果对模型进行优化改进,提高了密封效果和连接组件的运行可靠性,为汽轮机U型环密封优化设计提供了参考价值。     

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。