1000mw超超临界汽轮机高压主调阀温度场与应力场有限元分析

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1、第56卷第5期汽轮机技术V01．56No．52014年10月TURBINETECHNOL0GY0ct．2O141000MW超超临界汽轮机高压主调阀温度场及应力场有限元分析盛伟，马壮，孟召军，李子超(沈阳工程学院，沈阳100136)摘要：采用有限元软件对1000MW超超临界汽轮机高压主调门阀体进行数值模拟，分析了冷态启动工况下阀壳的温度场与应力场变化规律，结果得到了综合应力集中的时刻与位置，从而为超超临界汽轮机高压主调门阀壳检修和设计提供了参考。关键词：超超临界；主调f-I；有限元；温度场；应力场；数值模拟分类号：TK243．1文献标

2、识码：A文章编号：1001'5884(2014)05-0385-．03FiniteElementAnalysisofTemperatureandStressFieldintheMainandControlValveofa1000MWUhraSupercriticalSteamTurbine●一SHENGWei，MAZhuang，MENGZhao-jun，LIZi—chao(ShenyangInstituteofEngineering，Shenyang100136，China)Abstract：Inthispaper，usingthe

3、finiteelementsoftwarefornumericalsimulationof1000MWultrasupereriticalsteamturbinehighpressuremainandcontrolvalvebody，analysisofthetemperaturefieldofcoldstartvalvehousingconditionsandthevariationofstressfield，theresultsobtainedthetimeandlocationofstressconcentration，SOa

4、stoprovidereferencesforultrasupereriticalsteamturbinehighpressuremainvalveandcontrolvalveshellrepairanddesign．Keywords：ultrasupercritical；mainvalve；finiteelement；temperaturefield；stressfield；numericalsimulation0前言1模型建立我国国民经济快速发展，人们的生活水平不断提高，对1．1物理模型电能的需求也在增加，电力行业正以前所未有

5、的速度发展，本文以某厂1000MW超响应国家节能环保的要求，效率高、污染小、安全可靠的1000超临界机组高压主调阀如图MW超超临界机组成为了电力发展的趋势，大批的1O00MW1为研究对象，内部主蒸汽具超超临界机组已投产或正在建设。同时，中国正向着科技有很高的参数，主汽温为化、信息化发展，大规模的重工业高用电比例减小，造成了用600℃，压力高达26．25MPa，因电峰谷差值变大，影响了电网的稳定。电网频繁调峰，给机此对主调阀壳体的材质要求图1高压主调门阀壳图组的安全稳定造成了不良的影响⋯。很高。作为汽轮机的重要部件，超超临界机组高压主

6、调阀采电网调峰过程中，机组需要频繁变负荷运行，机组负荷用GX12CrMoWVNbN钢，材料的物性随温度的变化如表1是通过主调门开度来调节的，在启停、变负荷时，阀壳内受到所列。了强烈的热应力的影响，长期会导致部件产生疲劳损坏，因1．2网格划分此阀门的状况直接决定了超超临界汽轮机组的运行可靠性高压主调阀蒸汽入口直径420mm，蒸汽出口直径和经济性。所以，有必要对其温度场、应力场进行分析，找300mm，主壁厚225mm，连接处最小直径380ram。运用图形到其变化规律，为阀门的设计制造提供参考。高温高湿压蒸软件进行实体建模，由于模型与载荷

7、的非对称性，分析采用汽对于阀壳是比较恶劣的工作环境，在现实的运行状况下无整个阀体为分析对象，为方便观察，文中给出的图片为内部法测量其内部数据，从而难以确定其中的应力变化。因此，剖面图，导人有限元分析软件进行网格划分，热分析采用通过对阀壳温度、应力场进行数值模拟，分析计算其内部solld87四面体十节点单元，网格总数达204936各单元，节点各参数的变化情况，找到其内部最容易损坏的位置，为阀门数为270399个，进行较细的网格划分是为了计算更加精确，设计改进提供理论依据。网格划分如图2(n)所示。收稿日期：2013—12-18基金项目

8、：辽宁省教育厅项目，项目编号：L2010382。作者简介：盛伟(1964)，男，辽宁本溪市人，教授，研究方向：热能工程。386汽轮机技术第56卷域划分，如图2(6)所示分为8个区域，区域1为主汽阀蒸汽入口，区域2、5分别为主汽阀、调节