變工況過程中零部件的低周疲勞壽命消耗是提升機組靈活運行性能所要面臨的首要問題。上海汽輪機廠以降低啟動停機及變負荷工況過程中部件結構的疲勞壽命損耗為目標,廣泛開展了針對汽輪機機組結構設計、啟動過程優(yōu)化、輔助運行措施、啟動控制自動化、熱部件壽命監(jiān)測等多方面的研究工作。上述方面工作成果的總結對于提高汽輪機機組靈活運行性能具有較大的參考意義。 

【文章來源】：熱力透平. 2020,49(03)

【文章頁數】：7 頁

【部分圖文】：

光熱機組縱剖示平面意圖

為充分說明該問題，在對部件結構的局部特征，如圓角拐角特征、汽缸進汽蝸舌圓角等應力集中因素不做討論的前提下，本文采用文獻[5]的做法，將汽缸簡化為圖2所示的空心圓柱體模型。圖2中，rin和rout分別表示汽缸的內壁和外壁半徑值，二者的差值即為汽缸壁厚大小。采用有限元分析軟件Abaqus 6.12對上述二維軸對稱模型在啟動過程中的溫度場和應力場變化歷程進行計算分析。溫度邊界采用“周圍流體溫度T+表面?zhèn)鳠嵯禂礹”的第三類邊界條件。

整體內缸和多持環(huán)的簡化模型如圖3所示。相比于多持環(huán)形式，整體內缸由于所持有的通流葉片級數較多，內外側承受的壓差較大。按照圓筒理論，同等應力強度下，缸體厚度將比后者大(亦即rout＿1>rout＿2)。通過保證空心圓柱體的內徑rin不變，改變壁厚(rout)的大小，圖4顯示了在不同內外半徑比rout/rin，即不同壁厚情況下，在相同啟動過程中部件內表面處某點的熱應力隨時間的變化曲線。圖4中結果表明，當壁厚增大時，啟動過程中因熱沖擊(對應于剛打開閥門沖轉后的某一時刻)和蒸汽溫度上升(對應于負荷逐步增大過程)導致的熱應力峰值都有所上升，且后者上升更加明顯，而較高的熱應力峰值則意味著更多的疲勞壽命損耗。對比結果說明降低部件壁厚可利于減少變工況過程中部件的壽命消耗，并有助于機組靈活運行性能的提升。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]汽輪機高溫熱部件壽命監(jiān)測系統介紹[J]. 王鵬,李瀟瀟,李文福,陳鋼.  熱力透平. 2019(04)
[2]背壓式汽輪機的啟動方式分析[J]. 陳先鋒.  熱力透平. 2018(03)
[3]1000MW汽輪機高壓轉子溫度在線仿真計算方法的研究[J]. 劉巖,楊宇,陳鋼.  發(fā)電設備. 2012(05)

碩士論文
[1]汽輪機啟動過程優(yōu)化研究[D]. 丁陽俊.浙江大學 2013
[2]超超臨界汽輪機轉子熱應力預測與研究[D]. 祁昊.上海交通大學 2011



本文編號：3482437