国产600MW超临界汽轮机组冷态启动热应力有限元分析

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1、湖南电力第3O卷第6期HUNANELECTRICPOWER2010年l2月doi：10．3969／j．issn．1008-0198．2010．06．003国产600MW超临界汽轮机组冷态启动热应力有限元分析郭晶晶，焦庆丰，卞双。韩彦广(1．华北电力大学，北京102206；2．湖南省电力公司试验研究院，湖南长沙410007)摘要：本文主要研究利用matlab编制适用于计算各种汽轮机转子的放热系数的程序，然后利用marc有限元软件计算国产600MW超临界汽轮机转子在冷态中压缸启动工况下的温度场和应力场。最后根据计算和分析结果，对国产600MW超临界

2、汽轮机机组的安全运行提出有实际工程意义的建议。关键词：超临界；汽轮机；有限元；热应力中图分类号：TK224文献标识码：A文章编号：1008-0198(2010)06-0008-04Finiteelementanalysisofthermalstressofdomestic600MWsupercriticalsteamturbineundercoldstart-upGUOJing-jing，JIAOQing—feng，BIANShuang，HANYah—guang2(1．NorthCllinaElectricPowerUniversity，Bei

3、jing102206，c}lina；2．HunanElectricPowerTest&ResearchInstitute，Changsha410007，China)Abstract：ThisarticlemainlydiscussesaprogramsuitableforcalculatingtheradiativecoeficientofVal3OUSsteamturbinerotorswithmarlab．Boththetransienttemperatureandthermalstressfieldsofdomestic600MWsupe

4、reritiealsteamturbinerotorsundercoldIPcylinderstart-upwerecalculated-niththefiniteelementsoftware(marc)．Finally，accordingtocalcula．tionandanalysis，somesuggestionsforsafeoperationofdomestic600MWsupereritiealsteamturbinewereproposed．Keywords：supercrltical；steamturbine；finiteel

5、ement；thermalstress随着电网容量的不断增大，电网负荷峰谷差越机组在实际调峰运行过程中冷态启动时转子内温度来越大，仅利用小机组调峰已不能满足调峰量的要的真实分布和应力变化规律。求，大型机组参加调峰势在必行。但是由于频繁的1所需数据监测点的统计起停及负荷变动，汽轮机组经常处在起动、停机、变载等非稳态工况，机组温度变化大，部件间及部采用1号机组DAS系统所记录的数据，根据件内部温差也大，因而往往产生较大的温度梯度，分析计算要求，监测如下参数测点：并产生交变热应力，导致机组疲劳损伤。因此如何1．1热力参数合理地确定调峰运行过程及其负荷

6、变化速度和蒸汽负荷，转速，主蒸汽温度、压力，再热蒸汽温参数变化规律是确保大型调峰机组安全经济运行的度、压力，调节级后温度、压力，高中压各抽汽口前提。的温度、压力，轴封汽室蒸汽温度、压力。文中以东方汽轮机厂生产的600MW超临界汽1．2汽轮机金属温度参数轮发电机组为研究对象，以某厂1号机组调峰运行调节级金属内外壁温度，中压缸内外壁温度。过程实测参数为依据，利用marc有限元软件再现收稿日期：2010-07-06第30卷第6期郭晶晶等：国产600MW超临界汽轮机组冷态启动楹应力直坌堑±旦温度比轴承回油温度略高，取80％。2计算模型与参数的选取2．3

7、冷态启动过程温度、压力的确定2．1高中压转子几何模型的确定及其理论依据文中所取模型为转子14级整段转子。各级温当今很多技术都采取截取隔离体来作为转子模度、压力的计算可以根据DAS采集的调节级蒸汽、型计算热应力，而汽轮机转子两端截面边界条件对高压缸排汽、再热蒸汽、各个抽汽点所取得的蒸汽温度场会产生影响，主要原因如下：(1)由于汽参数进行计算。轮缘C的温度取各级叶轮两侧A，轮机转子本身特殊的结构使蒸汽流动过程中沿汽流B温度的平均值，各级汽封光轴D处的温度取级前方向汽温及压力降低，转子在整个启停、运行过程B处温度(如图3)。中存在轴向热流；(2)在变

8、工况时，特别是启动、滑停的暖机阶段等，轴向热流和径向热流相比不可忽视¨】。特别是针对超临界600MW汽轮机转子温n]：_度场影响更大，从而影响了转子热