超超臨界汽輪機超高壓轉子的高溫強度研究.pdf

1、國產研發(fā)的35MPa/600℃某超超臨界新設計機組，它具有進汽參數高、熱效率高，二氧化碳排放低，污染小的特點。由于超高壓模塊進汽參數提高到35MPa/600℃，大幅度超越現有超超臨界高壓模塊限制值。為了滿足蒸汽溫度壓力的提高，轉子的結構進行了相應的再設計，這勢必對機組的啟停瞬態(tài)應力及疲勞壽命造成影響。因此，十分有必要對新設計的超高壓轉子啟停瞬態(tài)及蠕變疲勞損傷進行計算，并根據計算結果對啟停參數及溫度升速率進行改進和優(yōu)化，保證機組在規(guī)定的服

2、役期內安全運行。
　　本文以國產某超超臨界1000MW機組超高壓轉子為分析對象，以通用有限元分析軟件ABAQUS為平臺，建立了超高壓轉子有限元模型，為了說明新設計超高壓轉子的性能，對比分析新設計轉子與現役某電廠運行的高壓轉子在穩(wěn)態(tài)工況以及啟停工況下的穩(wěn)態(tài)蠕變行為以及低周疲勞損傷，對新機組進行了高溫強度考核，對結構及啟動曲線提出改進意見。
　　本文采用Norton-Bailey材料蠕變本構方程模擬轉子的高溫蠕變力學行為。此外為

3、了說明轉子的多軸蠕變特性，采用Cock-Ashby多軸韌度系數，對比分析新設計轉子與現役轉子在額定工況下穩(wěn)定運行20萬小時的蠕變溫度場、應力場、C-A蠕變等效應變分布，研究結果表明，蠕變變形最大的位置主要集中要第一級和第二級葉根槽的位置，此位置的溫度水平較高，加之葉片離心力的作用，導致其蠕變變形較大。通過對比現有高溫蠕變強度的考核結果，新轉子結構設計合理，可以滿足正常工作要求。
　　通過采用相同的啟停曲線，對新設計和現役轉子的啟停

4、過程應力應變場進行分析，以基于應變控制的Manson-Coffin壽命預測公式和Miner法則為依據得出轉子的低周疲勞強度校核結果，通過結果的對比我們發(fā)現，新設計轉子低周疲勞損傷大于現役轉子，為保證新設計機組的安全運行，對啟動曲線進行改進，本文針對原始啟停曲線基礎上得到的轉子高溫強度結果，提出了四種啟動優(yōu)化方案，計算了新設計轉子在四種啟停方案下的損傷結果，并與原始啟停曲線條件下的損傷結果進行對比，給出了較優(yōu)的啟停改進方案。
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