600 mw 超超临界汽轮机转子热应力在线监测模型研究

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1、第57卷第1期汽轮机技术Vol_57No．12015年2月TURBINETECHN0L0GYFeb．2015600MW超超临界汽轮机转子热应力在线监测模型的研究孟召军，王光定，孟帅(沈阳工程学院，沈阳110136)摘要：对超超临界600MW机组调节级叶轮根部的温度场和应力场进行了数学解析建模，将得到的温度场和应力场的解析求解结果与有限元结果进行了比对，解析解和有限元解的结果有很好的一致性，结果表明，本数学模型具有较高的精度，为超超临界汽轮机转子热应力在线监测程序的开发提供了有益的参考。关键词：超超临界；调节级；温度场；热应力；在线监测分类号：TK263．8：TH113．1文献标识码：A文章编

2、号：1001—5884(2015)01-0023-02ResearchonThermalStressOn—lineMonitoringModelof600MWUltraSupercritica1SteamTurbineRotorMENGZhao-jun，WANGGuang-ding，MENGShuai(ShenyangInstituteofEngineering，Shenyang110136，China)Abstract：ThetemperaturefieldandstressfieldofimpellerrootofUhrasupercritical600MWturbine’Sgovern

3、ingstage’Smodelwasbuiltthroughmathematicalanalyticalmethod，andtheresultsoftemperaturefieldandstressfieldwhichwehavegotarecomparedwiththefiniteelementresuhs，theresultsofanalyticalsolutionareingoodagreementwiththefiniteelementsolution．Resultsshowthat，thismodelhashighprecision，whichprovidesausefulrefe

4、rencetodeveloptheprogramoftheon—linemonitoringofUltrasupercriticalsteamturbinerotor’Sthermalstress．Keywords：ultrasupercritical；governingstage；temperaturefield；thermalstress；on-linemonitoring产生很大的热应力，导致疲劳裂纹首先在这些部位发生和发O前言展，直接影响机组的寿命。因此，对以上危险截面的热应力进行监控，便可以有效地了解机组寿命的损耗情况，并按照汽轮机组是以蒸汽为工质的原动机，在电力、冶金、钢人们预期

5、的要求实现寿命的计划管理，保证机组安全、经济、铁、纺织、化工、船舶等领域具有广泛的用途。随着资源的紧合理、稳定的运行j。张，发展高参数特别是发展超超临界汽轮机是我们国家电力为了延长机组的寿命，就必须对启停及负荷变化等过程行业的发展趋势，大中型火电机组参与调峰为必然趋势⋯。中的热应力进行在线监测和控制，在电子计算机广泛普及的汽轮机在启停过程中，转子的外表面与中心孔之间存在今天，利用微机在线监控转子的热应力，就能为机组的寿命温差，同时在汽缸的内外壁之间也存在温差，因此转子与汽管理提供有效手段和科学依据，这是因为从目前的技术条件缸都要产生热应力。由于转子的径向厚度比汽缸厚度大得看，直接测量高速转子

6、内外表面的温差是十分困难的，只能多，蒸汽对转子外表面的放热系数远大于对汽缸内壁的放热按照传热学原理，建立数学模型，以蒸汽的汽温、汽压、放热系数，此外，转子表面有许多应力集中区，因此，启停时转子系数及金属材料物理特性为计算原始数据，利用微机进行转内外径的温差和产生的热应力远远大于汽缸。加之大容量子温差和热应力的跟踪计算J。汽轮机通常采用双层缸结构，减小了汽缸厚度，从而进一步减小了启停时汽缸的热应力。因此，转子(而不是汽缸)热应l调节级叶轮根部温度场和应力场数学模力的大小限制了汽轮机的启停速度，转子的寿命损耗对汽轮型的建立机的寿命起着决定性的作用J。通常，低周疲劳裂纹首先在转子上的如下一些部位出

7、现：前汽封的第一个弹性槽、调节1．1温度场数学模型级和中压第一级叶轮根部过渡段，以及向前轴封过渡区的轴在计算汽轮机转子温度场时，可以假定其温度沿周向是肩等处。这是因为这些部位处在高温区，几何形状突变，因相同的，因此转子的温度分布仅是径向坐标r、轴向坐标z以而存在着较严重的应力集中，在机组启停或工况激烈变化时及时间7_的函数，可以近似认为转子是一个均匀的轴对称、收稿日期：2014-05-22基金项目：辽宁省教育