300MW汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子低周疲勞與高溫蠕變的壽命計(jì)算與研究.pdf

1、現(xiàn)代化的電力系統(tǒng)，電力負(fù)荷峰谷差及總量逐漸增大，高參數(shù)、大容量的火電機(jī)組在今后必將參與調(diào)峰。這就對(duì)汽輪機(jī)組提出了更高的要求，為了滿足電網(wǎng)的需求，汽輪機(jī)組的啟停必須快速，從運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)方面說(shuō)這樣的快速啟?？梢越档蜋C(jī)組的熱量損失，從而使得機(jī)組運(yùn)行更經(jīng)濟(jì)。與此相矛盾的是機(jī)組快速啟停必將導(dǎo)致發(fā)電設(shè)備在此過(guò)程中遭遇熱沖擊，使得機(jī)組的壽命損耗增大，這又是非常不合理及不安全的。所以對(duì)汽輪機(jī)的預(yù)期壽命必須加強(qiáng)管理，保證熱力發(fā)電機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2、>　　 本文從電廠汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子壽命管理的實(shí)際情況出發(fā)，以300MW汽輪機(jī)組為研究對(duì)象，利用ALGOR有限元分析軟件，計(jì)算了汽輪機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)、熱態(tài)啟動(dòng)的溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)。并以有限元計(jì)算結(jié)果為基礎(chǔ)，進(jìn)一步對(duì)轉(zhuǎn)子的壽命損耗進(jìn)行了計(jì)算，根據(jù)金屬材料的疲勞機(jī)理，在計(jì)算中對(duì)材料老化造成的硬度變化值做了修正，研究了疲勞蠕變損耗間的耦合計(jì)算。經(jīng)綜合分析及計(jì)算結(jié)果，合理建議了汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子壽命管理。主要進(jìn)行的工作：
　　 (1)研究轉(zhuǎn)子溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)的

3、有限元計(jì)算原理，確定計(jì)算幾何模型，簡(jiǎn)化模型并對(duì)其劃分網(wǎng)格，根據(jù)需要在轉(zhuǎn)子應(yīng)力集中部位網(wǎng)格細(xì)化。
　　 (2)運(yùn)用ALGOR軟件對(duì)轉(zhuǎn)子幾何模型進(jìn)行三維仿真模擬，得出機(jī)組在冷態(tài)及熱態(tài)啟動(dòng)過(guò)程中，各自的溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)分布圖，并以此為基礎(chǔ)對(duì)轉(zhuǎn)子所承受的熱應(yīng)力進(jìn)行分析。
　　 (3)通過(guò)研究疲勞壽命理論，引入材料硬度這一性能參數(shù)，根據(jù)機(jī)組實(shí)際的運(yùn)行模式，分析其與機(jī)組運(yùn)行時(shí)間之間的變化關(guān)系。
　　 (4)轉(zhuǎn)子材料的硬度與轉(zhuǎn)子

4、因高溫引起的蠕變壽命損耗息息相關(guān)，直接影響著機(jī)組運(yùn)行的安全性。結(jié)合ALGOR軟件分析的結(jié)果，把機(jī)組運(yùn)行的基本數(shù)據(jù)分六個(gè)時(shí)間段進(jìn)行計(jì)算蠕變壽命計(jì)算，找出蠕變壽命損耗隨時(shí)間的變化關(guān)系。
　　 (5)引進(jìn)非線形低周疲勞連續(xù)損傷模型和三軸度因子，對(duì)轉(zhuǎn)子的低周疲勞壽命損耗進(jìn)行計(jì)算分析。探討機(jī)組疲勞-蠕變耦合作用對(duì)機(jī)組壽命損耗的影響。汽輪機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中，溫升率對(duì)轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力及機(jī)組壽命損耗影響重大，并基于考慮轉(zhuǎn)子材料硬度變化時(shí)溫升率怎樣調(diào)節(jié)，使