火力發(fā)電機組汽輪機高溫部件變形及蠕變壽命的研究.pdf

1、我國的一次能源以煤為主，火力發(fā)電機組總裝機容量占全國總裝機容量的75％以上，而火力發(fā)電機組年總發(fā)電量占全國年總發(fā)電量的80％以上，火力發(fā)電機組的安全運行對于工業(yè)發(fā)展和人民生活具有重要的意義。隨著我國電網(wǎng)已進(jìn)入到了以超高壓、大容量、自動化為標(biāo)志的新階段，對發(fā)電機組自動化控制技術(shù)的發(fā)展提出了更高的要求，提高發(fā)電自動化控制和實現(xiàn)發(fā)電機組實時在線監(jiān)測對保證機組的安全、經(jīng)濟運行具有重要意義。汽輪機是火力發(fā)電機組最重要的部件之一，本論文圍繞汽輪機高

2、溫部件的變形和蠕變壽命開展研究。 定義了等效對流換熱系數(shù)，在圓筒壁非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱理論的基礎(chǔ)上，首次推導(dǎo)出內(nèi)、外壁均為第三類非齊次邊界條件、蒸汽溫度非線性變化時二維圓筒壁溫度分布的解析模型，該模型具有求解精度高、可以直接應(yīng)用于實時分析系統(tǒng)的特點。提出了復(fù)雜結(jié)構(gòu)有限子結(jié)構(gòu)計算方法，應(yīng)用二維圓筒壁非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱解析模型，解決了汽缸、轉(zhuǎn)子等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的溫度場解析求解問題。針對有限子結(jié)構(gòu)中非穩(wěn)態(tài)溫度分布，定義了反映不同形狀下各段汽缸膨脹的特征值--

3、膨脹特征溫度，用來表征不規(guī)則物體的變形和膨脹能力，由膨脹特征溫度計算各段的變形量，使得在線監(jiān)測汽輪機各級軸向脹差成為可能。 提出了脹差裕度的定義，通過脹差裕度的在線計算結(jié)果，調(diào)整機組啟動過程中溫升率的變化，保證汽輪機在脹差滿足要求的條件下快速啟動，提高了機組啟動過程的安全性，給電網(wǎng)的安全運行提供了保障。汽輪機通流部分脹差在線監(jiān)測與變溫度速率控制系統(tǒng)實現(xiàn)了對汽輪機軸向脹差在線監(jiān)測與閉環(huán)控制。 根據(jù)單軸及多軸蠕變實驗數(shù)據(jù)，運

4、用ANSYS用戶編程特性UPFs(User Programming Features)，對缺口試件高溫蠕變進(jìn)行研究。研究結(jié)果表明缺口喉部骨架點(Skeletal Point)應(yīng)力受到結(jié)構(gòu)和加載的影響，與選用的蠕變方程無關(guān)。高溫蠕變引起缺口喉部應(yīng)力的再分布，給出了等效骨架點應(yīng)力的定義，根據(jù)金屬蠕變壽命曲線，確定不同結(jié)構(gòu)下多軸蠕變壽命。 引入應(yīng)變閾值，結(jié)合Norton-Kachanov蠕變方程，改進(jìn)了蠕變損傷模型，模型更準(zhǔn)確描述蠕變