F级重型燃气轮机部件寿命评估方法.pdf

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1、第55卷第2期汽轮机技术V01．55No．22013年4月TURBINETECHN0L0GYApr．2013F级重型燃气轮机部件寿命评估方法化广宇，冯永志，于宁，李长宝(1哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨150046；2哈电集团重型装备有限公司，秦皇岛066000)摘要：参考某现代重型燃气轮机的运行维护要求，建立了F级重型燃气轮机在设计和运行阶段进行部件寿命评估的方法和流程，以及所应遵循的评估准则，并以此为基础完善F级重型燃气轮机部件寿命评估体系。关键词：燃气轮机；寿命评估；断裂力学；低周循环疲劳分类号：K471文献标识码：A文章编号：1001—5884(2013)02-012

2、5-02AssessmentMethodforServiceLifeofFClassHeavy—dutyGasTurbine’SComponentsHUAGuang—yu，FENGYong—zhi，YUNing，LIChang—bao(1HarbinTurbineCompanyLimited，Harbin150046，China；2HarbinElectricCorporationHeavyEquipmentCompanyLimited，Qinhuangdao066000，China)Abstract：Referencetoamodernheavydutygasturbineop

3、erationandmaintenancerequirements，setuptheprocessforFclassheavydutygasturbinecomponemnt’Slifeassessmentduringoperationanddesignstagesandcalculationprocedure，andtheevaluationcriteriashouldbefollowed，whichhelpstoestablishheavydutygasturbinecomponent’Slifeassessmentsystem-Keywords：gasturbine；Lif

4、eEvaluation；Fracturemechanics；Lowcyclefatigue材料和构件的循环应力一应变法完成。0前言在设计体系中，低循环疲劳寿命评估为最主要的寿命评估要素，本文主要以此为出发点，建立起部件寿命的评估方重型燃气轮机是联合循环机组的核心设备，对其进行设法，其它如高周疲劳，蠕变、共振等所引起的寿命评估可以纳备寿命评估尤为重要。只有通过准确的寿命评估，才能保证入此寿命评估体系或仿照此准则和流程建立。机组安全可靠运行，确立采用安全、经济的检修模式，降低维1．1燃气轮机运行载荷谱护费用。燃气轮机运行过程中，不可避免地经历启停工况、变负根据产品的运行周期可以将燃气

5、轮机寿命分为两部分荷工况等各种工况。在各种变工况中，汽轮机转子承受温度寿命，即设计寿命和运行寿命，设计寿命评估定义为在燃机交替变化循环，温度的交替变化必然产生交变热应力，从而的设计阶段，根据用户要求，充分考虑可靠性、可维护性，完引发低周疲劳损伤。成燃机整机和部件的寿命设计评估工作。运行寿命评估定某型F级重型燃气轮机设计时主要考虑以下几种工作义为燃机投产运行后，在检修期和运行期内，燃气轮机关键循环：部件的实际寿命评估工作。(1)冷态启动工作循环(停机超过40h)；因此，燃气轮机的寿命评估就是对燃气轮机在不同运行(2)1类温态启动工作循环(停机4h～20h)；周期内所进行的寿命评估工

6、作，本文利用哈汽早期的燃气轮(3)2类温态启动工作循环(停机20h～40h)；机部件寿命的评估体系，结合某公司F级重型燃气轮机推荐(4)热态启动工作循环(停机1h一4h)；的维修计划方案和运行维护要求，确立了在设计阶段和运行(5)极热态启动工作循环(停机Oh一1h)。阶段F级重型燃机寿命评估方法，并建立起相应的评估模型其它，如带负荷行跳闸启动和尖峰负荷，部分负荷工况，和流程。可以转换到以上的工作循环中。要依据以上工作循环，进行数值模拟和工程化计算，确定F级重型燃机的载荷谱。1设计寿命评估1．2低疲劳寿命预测局部应力应变法以应变集中部位的塑性变形作为疲劳早期的部件寿命评估采用的是无

7、损疲劳寿命评估方法，裂纹萌生和发展的先决条件，因此，决定部件疲劳强度和寿包括高循环(应力)疲劳和低循环(应变)疲劳寿命评估。高命的是应变集中处的最大局部应力和应变，其核心思想是只循环疲劳寿命评估采用材料或构件的循环应力一寿命法(即要同样材料的最大局部应力和应变相同，疲劳寿命就相同。=曲线)完成。低循(应变)疲劳定寿通常采用无缺陷因而，使用局部应力应变相同的光滑试样进行疲劳试验来模收稿日期：2013-01—16作者简介-4L广宇(1966·)，男，高级工程师，现从事汽轮机研制及开发