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。     

核电汽轮机低压焊接转子热处理残余应力的数值分析

利用ABAQUS建立了大型核电低压转子焊接轴对称有限元模型,基于ABAQUS子程序DFLUX编制了焊接热源模型,实现了焊接过程的数值模拟,并通过计算分析获得焊缝区域的残余应力分布规律,探讨了热处理对焊接残余应力分布规律的影响.结果表明:焊接残余应力分布局限于焊缝及其影响区,总体上关于焊缝对称分布,对转子其他部位应力分布未产生影响;热处理后,转子外表面上焊缝无双向拉伸的应力状态,残余高应力分布于焊缝中部位置;热处理工艺对降低焊缝残余应力峰值及应力梯度效果显著.     

汽轮机焊接转子接头残余应力研究四:核电焊接低压转子1∶1验证件接头区残余应力分布

焊接区残余应力的研究对核电低压转子制造工艺、服役安全性以及应力腐蚀评价均有重要的参考作用。测试了百万级核电焊接低压转子1∶1验证件接头区热处理前后残余应力分布,结果表明,现有热处理工艺对降低焊接残余应力是可行、有效的,且测量数据反映出焊接过程比较稳定。相关结果对掌握焊接转子残余应力分布提供重要参考。     

汽轮机焊接转子接头残余应力研究一:25Cr2Ni2MoV钢核电转子模拟件热处理前后残余应力的对比

利用焊接方法制造大型汽轮机转子已成为电力装备制造业的主要方向,通过测量焊接转子模拟件接头处的残余应力,对于转子设计、优化焊接与热处理工艺、评估服役状态都具有重要的参考意义。测试了25Cr2N i2MoV钢核电转子模拟件外圆、内圆、剖面处热处理前后的残余应力分布,发现转子深窄间隙接头处存在较为显著的轴向压应力,内、外圈在热处理前均有较大的切向拉应力;经过热处理,残余应力大大降低,且保持较好的应力状态。重复性测量的数据稳定性较好,反映出加工过程的高稳定性。     

汽轮机焊接转子接头残余应力研究五:低压转子锻件焊接修复及热处理后残余应力

残余应力是影响转子焊接修复安全可靠性的因素之一,通过残余应力的测量,可评价焊接修复工艺,并对优化修复工艺提供参考,因而具有重要的工程应用价值。测试了采用埋弧焊方法进行堆焊和焊后热处理修复的低压转子原汽轮机端靠背轮外圆堆焊区残余应力。结果表明,现有热处理工艺对降低焊接残余应力是可行有效的,且测量数据反映出焊接过程比较稳定。相关结果对评估堆焊修复可靠性提供重要参考。     

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.     

焊接转子1000MW国产核电汽轮机的结构与发展

对某型焊接转子1 000MW国产核电汽轮机的技术特点进行了详细的分析和论述,重点介绍核电汽轮机焊接转子、解决湿蒸汽水蚀的特殊结构和思路,以及国产化发展前景。     

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.     

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。     

汽轮机低压转子的应力腐蚀寿命预测

汽轮机低压转子长期工作在湿蒸汽环境下,在高拉伸应力作用下,局部区域容易发生应力腐蚀损伤,这会影响低压转子的服役寿命。分析了转子应力腐蚀的损伤机制,基于腐蚀坑及裂纹的演化特征,建立了低压转子的应力腐蚀全寿命预测模型,并以某核电低压焊接转子为研究对象,对其各通流级的蒸汽特性、温度及应力分布进行了分析,采用全寿命预测模型对部分区域的应力腐蚀进行了全寿命预测,结果表明即便转子内存在腐蚀坑及短裂纹,由于其应力腐蚀寿命高于低压转子的设计寿命,转子也可以满足长寿命服役要求;而当低压转子中存在长裂纹时,转子的设计寿命不能得到保证。最后根据预测结果给出了相应的建议,以保障低压转子在全寿命周期内的完整性。     

电站汽轮机功率和参数的新发展

分析了近百年来电站汽轮机功率和参数的变化情况,介绍了国外电站汽轮机功率和参数的新发展,并对国内汽轮机的发展提出了看法。     

一种海洋能及风能联合发电装置

文章提出了一种利用海洋温差能和风能联合发电的方法及装置。利用海洋表层的热海水加热低沸点工质,使之蒸发．送入汽轮机推动汽轮发电机组做功发电,汽轮机排出的工质乏气用海洋深层的冷海水冷凝为液态,再用热海水加热,送入汽轮机,使之蒸发,推动汽轮机发电机组做功发电,如此循环,持续发电;并且利用洋面风力发电,并用该电力驱动热泵装置．由热泵装置的媒质将工质的温度进一步提高．增大工质体积膨胀率;由热泵装置的媒质将冷海水的温度进一步降低．再用该低温海水去冷凝工质乏气,增强对工质乏汽的冷凝效果。该装置既需要用到小型透平,又需要用到风力发电装置．十分适合公司发展。     

汽轮机电功率修正计算的研究

以电站凝汽式汽轮机电功率方程为基础,根据汽轮机变工况理论及其热力系统的运行特性,研究汽轮机蒸汽运行参数与汽轮机暇功率之间的关系,推导出了汽轮机在实际状态下电功率的修正计算公式,并进行了实例计算与分析,推导出的汽轮机电功率正计算公式,简单适用,计算精度可靠,为电站汽轮机经济运行分析及热力试验中机组性能考核提供了简单可靠的计算模型。     

某电厂200MW汽轮机组通流改造

某电厂#3、#4汽轮机是东方汽轮机厂生产的N-200,130,535,535型超高压、中间再热、三缸三排汽冷凝式汽轮机,该汽轮机进行三缸全优化增容改造,对节约能源和保护环境都有重大意义。通过对#3、社4汽轮机改造后,热力试验表明：机组效率得到提高,降低了热耗,增加机组出力,提高机组运行可靠性。     

浅谈火电厂汽轮机运行故障处理技术

汽轮机作为火力发电厂三大主机之一,其安全运行关系着整个系统的经济性和安全性.汽轮机在运行过程中不可避免地会出现很多故障.介绍了火电厂汽轮机的工作原理,总结归纳了汽轮机运行中常见的几种故障及处理措施技术,以期为从事汽轮机运行及检修的人员提供参考.     

蒸汽动力系统可调节性分析

工厂中经常出现的变动情况决定蒸汽动力系统须具有一定的可调节性。本文以总复合曲线为工具,分析比较了采用背压式汽轮机组和采用抽汽凝汽式汽轮机组的蒸汽动力系统,并用一例子说明如何借助总复合曲线设计可调节性好的蒸汽动力系统。     

火力抽水_蓄能发电

提出一种具有更高经济性能的电力生产方式--火力抽水--蓄能发电。火力抽水--蓄能发电是由汽轮机直接带动水泵抽水蓄能,减少了两次能量转换环节,发电效率可提高11%以上。锅炉、汽轮机、水泵都可以按额定容量满负荷运行,得到最高的效率。火力抽水--蓄能发电系统还具有更高的安全性,深度的调峰能力,可以节约冷凝器循环不,建设投资小等优点。     

电厂汽轮机运行的节能降耗

分析了影响电厂汽轮机运行过程中能源消耗的各项因素,提出了几点节能降耗的具体措施,如保障汽轮机良好的真空度、把握好汽轮机的给水温度、强化汽轮机运行管理、保持汽轮机凝汽器最佳真空等,为电厂的管理人员提供一定的参考与借鉴。     

火电机组热力系统给水焓升最佳分配方法

基于矩阵法对火电机组热力系统的给水焓升分配问题进行了分析。运用矩阵热平衡方程式推导出了抽汽率的矩阵表达式,并代入汽轮机做功方程和热耗量计算式中,得到了完全与电厂热力系统中各节点参数有关的汽轮机效率的矩阵表达式。以该效率表达式为目标函数,根据相应的约束条件对某300MW火电机组热力系统的给水焓升分配进行了优化。该优化方法能够直观解释给水焓升分配的原理,同时算例分析表明该方法有效可行,可针对不同机组的特点对其热力系统给水焓升进行最佳分配。     

利用回热抽汽控制参与风电系统调频方法研究

随着风力发电在电力系统中发电比例的提升,风速的波动性所带来的风功率的随机波动性给电力系统调频带来了新的挑战,在不增加系统装机容量的前提下,如何提高现有火电机组的调频能力应对大规模风电并网具有较重要的意义。本文通过对再热式汽轮机的并网运行进行了仿真研究,证明了汽轮机在带负荷运行中,回热系统的抽汽量变化会影响汽轮机的功率,回热系统的抽汽效应对汽轮机频率调节有显著影响。并且,本文还重点讨论了低风速风电功率欠发时,火电机组处于高负荷运行工况下,回热系统抽汽效应对汽轮机频率调节的影响。因此,在高渗透率风电的电网系统中,通过调整回热抽汽量是一种能够提高汽轮机调峰调频出力的可行方法。