汽轮机转子损伤分析与启动过程优化研究

发布时间：2024-04-14 00:16

　　燃气-蒸汽联合循环发电近年来凭借高效率、低污染等优势得到了迅速发展。汽轮机是电厂中的重要设备,在机组启停和额定状态运行过程中,交变应力疲劳和高温蠕变给汽轮机的关键部件转子的强度和使用寿命带来了较大的影响。有必要对转子使用过程中的损伤进行分析计算,并优化改进现有的机组启动过程,在满足机组调峰性能的同时满足机组的安全要求。本研究以某联合循环机组中的汽轮机为研究对象,建立转子二维轴对称有限元模型,求解了转子在机组典型启动过程中和额定状态稳定运行时的温度和应力分布。结合连续介质损伤力学的相关理论,计算了疲劳蠕变交互作用下转子的损伤,并和损伤线性累计法则得到的结果进行了比较。结果发现,不同应力水平引起的疲劳之间的相互作用以及疲劳-蠕变的耦合作用加剧了转子的损伤,损伤非线性累计法则相比损伤线性累计法则能够更加合理地描述转子的损伤演变过程。针对现有的启动过程,通过调整升温升负荷速率的方式进行了改进优化。为提高优化效率、节约试算时间,并增强优化方案选择的合理性,本研究以编写寻优程序的方式,设置一定的参数范围来改变负荷与蒸汽温度上升速率和暖机时间,进行转子温度场和应力场的循环求解,并比较各种方案中转子关...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2.3某种材料的应变-寿命关系曲线

浙江大学硕士学位论文第二章损伤分析相关理论N：低周疲劳寿命。材料特性参数与温度有关。同温度下，一般应变幅值越小，寿命越长，某种材料的应变寿命实验结果拟合的关系曲线如图2.3所示[60]。

图3.1汽轮机转子剖面图

浙江大学硕士学位论文第三章转子损伤的数值计算263转子损伤的数值计算3.1转子的模型汽轮机转子的结构较为庞大复杂，且存在较多不规则区域，如图3.1所示。虽然三维模型能更好地还原转子的细节，提高模拟分析的准确性，但建模过程较为复杂，且耦合计算过程的分析时间较长。由于转子的轴对称程度....

图3.3转子二维有限元模型图

浙江大学硕士学位论文第三章转子损伤的数值计算28部手动细化网格的调整。划分网格后的模型如图3.3所示。图3.3转子二维有限元模型图3.2边界条件3.2.1转子与蒸汽间的换热转子的外表面与蒸汽之间为对流换热的第三类边界条件。如果确定了第三类边界条件里的两个重要参数，即蒸汽与转子表面....

图3.5启动40分钟时温度场

浙江大学硕士学位论文第三章转子损伤的数值计算31的蒸汽来加热汽缸和转子，有利于防止蒸汽与汽缸温差过大，从而减小启动初期蒸汽对转子和汽缸的热冲击，使转子和汽缸受热更均匀。在汽轮机满足进气条件后，调节阀全开，来自余热锅炉的蒸汽进入汽缸开始冲动转子，由主汽阀控制流量。调整旁路阀开度，使....

本文编号：3953834