汽轮机高压缸三维瞬态温度场计算与实验

汽轮机在快速冷态启动时,高压缸的热应力相当大,缸体易出现裂纹,文中根据某高压缸实型建立了高压缸三维温度场、热应力场的数学物理模型,确定了合理的边界条件。利用有限元程序进行了三维瞬态温度场、热应力场计算,找出了在冷态紧急启动时,产生最大热应力的时间和部位,将计算结果与试验结果相比较,两者吻合得很好。     

三维瞬态温度场有限单元法及200MW汽轮机汽缸瞬态温度分布

根据有限元的基本理论推导出了三维瞬态温度场有限单元法计算的基本公式，并编制了相应程序以及有限元前后处理程序。利用所编程序计算了２００ＭＷ汽轮机在冷态启动时高压内缸的温度分析。     

1000MW汽轮机快速冷却对高压内缸的影响分析

以某1000MW汽轮机组高压内缸为研究对象,基于ANSYS有限元法建立三维模型进行数值计算,分析了快速冷却过程中,不同冷却空气流量时高压内缸的温度场和热应力场。结果表明:增加冷却空气流量可以减小冷却时间,但会使汽缸的热应力增大。快冷开始时热应力较大,应重点关注。只要控制好冷却空气的流量和温度,快冷产生的热应力对高压内缸寿命的影响可控制在设计范围之内。     

核电汽轮机高压缸三维有限元热应力分析

在变工况时，核电汽轮机的汽缸表面温度随蒸汽温度快速变化，引起汽缸内部大的温差与热应力；在稳态条件下，汽缸大压差截面处也存在大的温差与热应力。文中着重介绍核电汽轮机高压缸的热应力计算和分析，考虑了中分面的密封分析，计算了冷态起动，加负荷、稳态和甩负荷过程中的瞬态非线性温度场，然后以材料非线性模式求解相应的热应力场。     

转子热应力计算的热固单向和双向耦合模型差异研究

为了较准确计算汽轮机转子的热应力,比较了热固单、双向耦合模型在热传导方程和求解方式上的差异。基于热固单、双向耦合模型,计算了某亚临界高中压转子在冷、热态两种启动工况下的瞬态温度场和热应力场,研究了冷、热态启动工况以及不同热冲击程度下两种模型计算结果的差异。结果表明:转子与主蒸汽温差在冷态启动下低于240℃,在热态启动下低于130℃时,单、双向计算模型结果相差均在2%左右,随着冲转初期转子所受热冲击程度增加,两模型计算结果偏差逐渐加大,最大可达20%;冷态启动下,转子表面温度低于主蒸汽温度,单向模型计算的最大热应力大于双向耦合模型计算结果;而热态启动时,转子表面温度高于主蒸汽温度,单向模型计算的最大热应力小于双向模型计算的结果,因此对于热态启动,单向模型计算的热应力是偏小的。该研究可为汽轮机转子热应力计算模型的选取提供参考。     

基于惯性环节的汽轮机转子温度计算方法

介绍了基于一阶惯性环节的高压转子温度场的计算原理和方法,推导了在控制系统中使用的简化迭代计算公式.针对1 000 MW超超临界汽轮机,利用有限元法对其温度场进行了计算,验证了在热应力监控中使用高压内缸内壁温度等效代替高压转子外表面温度的合理性.采用一阶惯性环节法、差分法和有限元法等3种方法,对汽轮机高压转子冷态启动、温态启动、热态启动、极热态启动和滑参数停机过程的体积平均温度和转子中心温度进行了计算,并对比分析了3种方法的转子表面温差和转子中心温差的计算精度.结果表明:一阶惯性环节法的计算精度高且方便易用,可作为一种监控汽轮机转子温度场的有效方法.     

核电汽轮机的运行与高压缸热应力

核电汽轮机的运行文革直接影响压缸的热应力。本文讨论３１０ＭＷ核电汽轮机的计算结果，包括高压汽缸热应力与中分面密封分析，以及高压转子热应力与疲劳分析。文章指出高压汽缸的热应力不大，而需要关注中分面的密封问题；高压转子的热应力与疲劳损耗为起动与变负荷过程的限制因素。冷态起动，特别是甩负荷会对高压转子寿命产生明显损害。     

125MW汽轮机低压内缸应力场的三维壳体有限元计算

采用三维壳体有限元计算方法对125MW汽轮机低压内缸三维温度场、应力场进行了计算分析。对薄体结构的低压内缸进行了有限元分析建模、网格划分;在应力分析过程中采用与温度场相同的有限元网格,减少了工作量,提高了温度场和热应力场的计算精度和计算速度。     

核电汽轮机高压汽缸热应力分析

对核电汽轮机高压汽缸冷态启动,加负荷、甩负荷等情况下的热应力,包括各种工况下的传热情况,缸壁应力及中分面螺栓应力进行了讨论。计算结果说明:核电汽轮机在启停与变负荷时汽缸的热应力不大,最大应力只发生在稳态全负荷,并可通过合理的结构设计来解决。     

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。     

亚临界300MW汽轮机高中压内缸热应力分析

应用有限元分析程序对亚临界300MW汽轮机高中压内缸进行三维有限元应力分析，通过对内缸的温度场及热应力分析，为研究分析空冷机组及超临界机组提供理论基础。     

汽机调节阀阀体三维瞬态温度场及应力场分析

提出阀门阀体有限元建模的有效方法,采用结构分析有限元方法,对国产125MW汽轮机主蒸汽调节阀阀体冷态,温态,热态启停工况的温度场,热应力场,机械应力场,综合应力场进行了分析计算,得出了关键点在冷态启停工况详细的温度场及其对应的热应力场的变化规律,并给出了阀体在机组温态,热态启停工况下的应力场的计算结果,估算了各态启动的阀体寿命损耗。     

50 MW背压机组冷态启动的暖缸状态实时监测方法

为满足对机组冷态启动时暖缸状态进行实时、全方位监测的需求,提出了一种暖机状态的实时监测方法:首先,通过对机组进行三维建模及热应力分析,获取可充分表征整个缸体温度场的温度测点;然后,在原有DCS蒸汽测点参数的基础上,加入新的缸体局部温度测点;最后,开发了暖缸状态实时监测系统,利用上述温度测点数据对暖缸状态进行可视化,让工作人员可直观判断暖机效果。这既改善了机组整体运行安全系数,避免因暖缸不充分带来的轴振超限(甚至碰摩)等安全问题,又提高了暖机效率,避免因长时间暖机带来大量蒸汽的消耗及对机组并网发电的影响,提高机组整体运行经济性,此外,该方法具有普适性,具有较高推广价值。     

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。     

电站汽轮机高压内缸的二维在线计算方法

以某引进的125 MW汽轮机内缸为研究对象,建立二维非稳态的汽缸热应力的计算模型,并用三维有限元计算结果进行了修正,得到了二维应力修正系数,其精度基本达到了工程计算的要求.采用二维模型对汽轮机的实际起停过程中高压内缸的热应力进行了在线计算,得到了起停阶段和稳定运行时影响汽缸热应力的各种因素,揭示了该型汽轮机高压内缸出现内张口的原因,并提出了合理的运行建议.二维汽缸的在线计算模型同样适合其它类型的汽轮发电机组.     

超临界汽轮机红套环高压内缸开裂的强度有限元分析及运行对策

介绍了某型号超临界汽轮机红套环高压内缸强度有限元分析方法,对红套环高压内缸额定负荷稳态工况以及冷态启动、温态启动、热态启动和极热态启动等瞬态工况进行了强度计算与分析,得出了红套环高压内缸额定负荷稳态工况和瞬态工况下的温度场分布和最大应力比,并提出了该汽轮机的优化运行措施.结果表明:红套环高压内缸开裂部位瞬态工况下的应力过大是产生裂纹的主要原因之一;推荐的优化运行措施包括该汽轮机应多带基本负荷,减少机组启停次数,降低启动过程中负荷在29%~56%内主蒸汽的升温率,特别应降低负荷在53%~56%内主蒸汽的升温率.     

某型汽轮机转子热应力的计算和分析

本文运用有限元子结构法和有限元-边界元联合计算法,在IBM微型机上计算和分析了某舰用主机全锻转子冷态紧急启动时的热应力变化情况,得到了一些有益的初步结论。     

600MW汽轮机高调门蒸汽室壳体有限元计算与分析

建立600MW汽轮机高调门蒸汽室壳体三维实体模型,根据高调门实际工作环境,利用有限元软件ANSYS,对高调门蒸汽室壳体在机组额定工况以及冷态启动时的温度场进行模拟分析,进一步计算得到了高调门蒸汽室壳体的应力分布规律,并将两种不同工况下计算得到的高调门蒸汽室壳体的温度场和应力场进行了对比分析,为阀门的性能以及安全运行的分析提供理论基础。     

三维热弹塑性有限元法及汽缸应力场分析

以经典的热弹塑性理论为基础,考虑到材料常数随温度变化的特性,导出了热弹塑性应力应变关系式及有限元本构方程,并编制了适应面广、精度高的三维热弹塑性分析程序,为汽缸的应力场分析提供了一个新的、更为准确的方法。分析了某厂产200MW汽轮机高压缸在冷态启动时应力场分布,所得结论可供汽轮机制造厂及电厂在设计和运行时参考。     

基于有限元分析的汽轮机转子低周疲劳损耗研究

采用有限元法建立了基于某电厂汽轮机转子温度场和热应力场的数学模型。在对汽轮机的冷态启动、温态启动、热态启动以及滑参数停机4个工况下的瞬态温度场以及热应力场进行模拟分析基础上,确定转子最大热应力点作为监测点,对监测部位的温度与热应力进行了疲劳损耗仿真计算。根据最小二乘法获得转子钢材料的疲劳特性曲线,利用MATLAB进行多项式拟合,获得转子应变与疲劳寿命损耗的函数关系式,求得汽轮机转子启停下的低周疲劳寿命。研究结果表明:该机组累积十年运行条件下形成的疲劳损耗为2. 506%。机组冷态启动过程中,转子承受最大温差与热应力,最大热应力值445 MPa;当温升率由3℃/min提高到4℃/min时,转子的低周疲劳寿命损耗由0. 040%上升到0. 103%,寿命损耗明显增大。