大型核电汽轮机焊接转子残余应力数值模型研究

大功率汽轮机是核电站中的关键动力设备,转子是核电汽轮机中的关键部件,其安全可靠性是汽轮机正常运行的重要保证,由于锻件尺寸的限制,大功率核电汽轮机广泛采用焊接转子.焊接过程中产生的转子热应力和残余应力将可能导致焊缝及其附近区域发生过量变形,诱导裂纹萌生,并影响焊接件的疲劳强度.建立了焊接转子的轴对称和三维有限元模型,研究了大型核电汽轮机焊接转子的变形和残余应力分布规律,获得了焊趾上各点的应力和最大残余应力及其发生区域.所得结果对控制焊接转子质量和结构优化设计具有重要的指导意义.     

核电汽轮机焊接转子技术发展综述

介绍了当前核电汽轮机焊接转子技术发展历程,从转子的锻件材料、坡口设计和工艺方法改进、工艺过程质量控制等方面重点分析了上海汽轮机厂核电焊接转子的工艺技术路线及发展现状。上海汽轮机厂的焊接转子设计、工艺、制造以及检测等技术水平可以保证核电汽轮机的安全运行,该技术代表了当前国际先进水平。     

东汽核电汽轮机低压焊接转子通过专家鉴定

4月8日,南中国机械工业联合会举办的东汽核电汽轮机低压焊接转子鉴定会上,百万千瓦核电焊接转子的研制顺利通过专家鉴定委员会鉴定。     

新焊接转子材料25Cr2Ni2MoV钢的试制及其性能试验

回顾了上汽厂汽轮机低压焊接转子材料的发展,介绍了屈服强度≥700MPa的新焊接转子材料25Cr2Ni2MoV的基本特性,通过模拟轮盘锻件试制和解剖试验,测定了新材料的显微组织、力学性能、FATT、室温断裂韧度和钢的连续冷却转变曲线,进行了时效试验、应力腐蚀试验和焊接工艺试验等,结果表明该材料具有良好的淬透性和综合性能,能满足百万等级超超临界汽轮机及核电低压焊接转子的设计和使用要求.     

汽轮机转子初始裂纹高周疲劳安全性分析方法及其在焊接转子中的应用

介绍了汽轮机转子高周疲劳寿命的设计方法.提出了汽轮机转子初始裂纹高周疲劳安全性的分析方法,转子高周疲劳的平均应力σm、应力幅σA和应力强度因子范围AKI的计算方法以及转子钢疲劳裂纹扩展门槛值△KR的经验计算公式.给出了汽轮机转子初始裂纹高周疲劳安全性的分析思路、分析方法、评价判据以及半转速1 000 MW核电汽轮机焊接低压转子的高周疲劳安全性分析应用实例.结果表明:转子初始裂纹高周疲劳分析方法能够应用于汽轮机转子的安全性评价,并可以为汽轮机转子的结构优化和长周期安全运行提供依据.     

AP1000核电汽轮机的创新设计特点

AP1000作为未来国内发展的主力核电堆型,比现有二代半堆型功率更大、寿命更长,且有内陆应用要求等新特点,其发展对汽轮机设计开发提出了新的要求。介绍了上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂(以下简称STP)在AP1000核电汽轮机设计中的创新设计特点,通过对核电汽轮机关键部件60年寿命设计、核电汽轮机及基础整体抗震性能评估、核电汽轮机低压焊接转子设计、核电汽轮机长叶片系列化设计等方面的介绍,旨在探讨如何提高汽轮机的运行寿命、安全性和经济性。这些创新设计基于大量的试验计算研究,其研究结果将对我国AP1000核电汽轮机的自主化设计及未来核电产品的出口起到积极的推动作用。     

1710mm长叶片试验转子加工技术研究

介绍了百万等级核电汽轮机低压焊接转子的雏形———1 710 mm长叶片试验转子的主要加工工艺方案,并以该试验转子末级叶轮P24枞树型轮槽为例,详细阐述了数控双头铣床同时加工同一级枞树型叶轮轮槽的新方法,同时还介绍了1 710 mm长叶片试验转子围带的加工方法。这些加工方法的成功使用,为以后百万核电低压焊接转子产品的加工制造提供了可靠的保证。     

“华龙一号”核电汽轮机创新设计特点

重点介绍了上海汽轮机厂(上汽厂)"华龙一号"核电汽轮机在低压缸支撑方式、焊接转子、末级长叶片等方面的创新设计特点,以及大部件的结构优化和国产化设计情况,旨在探讨如何提高汽轮机的安全性、先进性和经济性,为"华龙一号"核电汽轮机的自主化设计创新和发展起到推动作用,同时也为AP1000、EPR、CAP1400、CAP1700等百万等级更大功率的核电汽轮机设计提供借鉴。     

百万等级核电汽轮机组转子热应力计算和控制

核电汽轮机转子热应力的大小直接影响转子的强度和寿命损耗。文章详述核电汽轮机转子热应力计算的原理,以及其在控制系统中的实施细节。控制系统通过计算转子温度场,对汽轮机组在起停或负荷波动过程中的转子热应力在线监控,并进行控制,确保汽轮机转子在规定的寿命期限内稳定运行。     

340MW核电汽轮机飞射物安全性分析

以340MW核电汽轮机的飞射物安全性分析和研究为例,阐述汽轮机产生飞射物的机理,从转子强度、转子脆性断裂和韧性断裂、超速保护系统失效概率等方面对核电汽轮机组运行中产生飞射物的可能性进行安全评估。根据计算分析结果,由该汽轮机组飞射物产生的相关指标符合核电汽轮机安全设计的要求。     

汽轮机转子焊接的三维有限元数值模型研究

大功率汽轮机是火电和核电站中的关键动力设备,转子则为汽轮机中的关键部件,其安全可靠性是汽轮机正常运行的重要保证。采用焊接转子可作为解决大尺寸转子制造的有效手段,转子焊接过程中的热应力及残余应力是评估转子安全性的重要参数。文中以三维热弹塑性有限元计算理论为基础,对于一个模型转子,建立了其焊接过程热应力耦合模型,获得了焊接过程中热影响区热应力的详细分布以及随时间的变化、转子焊接冷却完毕时残余应力分布及应力峰值。研究结果表明,焊接导致的高残余应力分布于焊缝区。本文的结果对控制焊接转子质量具有重要的参考价值。     

联合循环汽轮机高中压转子锻件的国产化研究

在引进、消化、吸收美国联合循环汽轮机高中压转子材料的基础上,针对国内大型转子锻件的实际生产情况进一步创新,采取3项技改措施,首次在国内研制出满足美国材料的要求并高于进口水平的联合循环汽轮机高中压转子锻件.对联合循环汽轮机高中压转子锻件成功国产化,不仅填补了国内空白,缩短转子锻件采购周期,降低机组的制造成本,同时也推动了燃气-蒸汽联合循环机组的国产化进程.     

考虑水膜闪蒸的核电汽轮机甩负荷动态特性的研究

甩负荷时的大惯性和水膜闪蒸现象使得核电汽轮机比常规汽轮机有更大的超速危险性 ,所以对核电汽轮机甩负荷动态特性的研究对控制系统设计和保证机组的安全有重大意义。该文从工质流动、蓄积、作功、状态变化的机理角度建立了国产 60 0 MW核电汽轮机的数学模型 ,并特别建立了水膜蒸发量、吸热量以及附加做功的计算模型 ,以反映甩负荷时的水膜闪蒸现象。文中应用数学模型对不同控制方式下机组的甩负荷动态过程进行了仿真计算和比较 ,特别探讨了水膜闪蒸、中间再热主汽门的关闭和泄漏对超速的影响。图 6参5     

大型核电汽轮机末级长叶片开发中若干问题讨论

结合大功率核电汽轮机末级叶片的开发经验,介绍了核电汽轮机长叶片开发的一般流程,包括转速、根径、叶高等关键参数确定的基本原则和需要考虑的因素.结合核电机组排汽湿度大、末级叶片高度长的特点,从工程设计的角度对结构、叶型、防水蚀、转子叶片耦合振动等一些关键问题进行了探讨分析.     

Wave energy harvesting using a novel turbine rotor geometry

Wells turbines provide a practical solution for wave energy harvesting. The low aerodynamic efficiency of Wells turbines tangibly reduces their output power. Both the turbine efficiency and output power depend on the turbine solidity. The turbine solidity decreases from rotor hub to rotor tip for the commonly used rotors with constant chord‐length blades. The present work introduces a novel Wells turbine rotor geometry. This geometry was obtained by numerically optimizing the rotor's radial solidity distribution. The turbine performance with different rotor geometries was numerically simulated by solving the three‐dimensional Reynolds‐averaged Navier–Stocks equation under incompressible and steady state flow conditions. Simple and multi‐objective optimization were implemented in order to obtain the optimum rotor geometry. The present work showed that an improved turbine performance can be achieved by optimizing the turbine radial solidity distribution. Two different optimized rotor geometries were obtained and presented. The first rotor geometry improved the turbine efficiency by up to 4.7% by reducing its pressure drop. The second rotor geometries enhanced the turbine output power by up to 10.8%. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

核电转子叉型轮槽车削技术研究

随着新能源的不断应用．核电技术得到逐步的推广,作为高端市场的核电产品,其制造技术都被国外垄断。核电汽轮机的国产化正在起步。转子是核电汽轮机的核心部件,其加工难度集中在叉型轮槽的车削上。由于槽深、壁薄,车削时极易发生变形,如何控制车削变形,保证加工质量,是制造技术人员研究的重点。     

Performance of nano-hydraulic turbine utilizing waterfalls

The aim of this investigation was to develop an environmentally friendly nano-hydraulic turbine utilizing waterfalls. A model of an impulse type hydraulic turbine constructed and tested with an indoor type waterfall to arrive at an optimum installation condition. Effects of an installation parameter, namely distance between the rotor and the waterfall on the power performance were studied. The flow field around the rotor was examined visually to clarify influences of installation conditions on the flow field. The flow visualization showed differences of flow pattern around the rotor by the change of flow rate and rotational speed of the rotor. From this study it was found that the power performances of the rotor were changed with the distance between the rotor and the waterfalls. The maximum power coefficient of this turbine is approximately 60%. Also, to respond to changes in the waterfall flow rate, we placed a flat plate on the upper side of the rotor to control the water flow direction. As a result, we found that the coefficient of this turbine is increased with the flow rate and power could be obtained even when the flow rate changed by 3.5 times if the plate was placed on the upper side of the rotor. Although the power coefficient decreased when the plate was installed, the power coefficient still is from 53 to 58%.     

重型燃气轮机转子-轴承系统综合试验平台

介绍了我国已建成的重型燃气轮机转子一轴承系统综合试验平台,并对某电厂的燃气轮机联合发电机组的轴系振动进行了现场测试．结果表明：在燃气轮机整个启停过程和在额定转速下运行时,转子轴承系统运行平稳,表明该转子轴承系统设计合理,转子动平衡良好．建成的燃气轮机转子轴承系统综合试验平台为我国重型燃气轮机转子一轴承系统的自主设计和发展提供了试验条件．