600mw汽轮机喷嘴室温度场与应力场有限元分析

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1、第57卷第3期汽轮机技术V01．57No．32015年6月TURBINETECHNOLOGYJun．2015600MW汽轮机喷嘴室温度场与应力场有限元分析盛伟，孟帅，李子超，崔峰博(沈阳工程学院，沈阳100136)摘要：对600MW汽轮机喷嘴室的冷态启动过程进行分析，建立温度场数学计算模型，设置初始条件和边界条件，确定在启动过程中喷嘴室内壁的对流换热系数和外壁温度。用有限元软件对喷嘴室进行模拟分析，得出了冷态启动过程中喷嘴室的温度场和应力场。找出了应力集中的位置，并分析影响应力大小的原因，为喷嘴室的设计加工及机组安全启动提供理论参考。关键词：喷嘴室；温度场；应力场；有限元分析分类号

2、：TK263．6文献标识码：A文章编号：1001—5884(2015)03-0175-03FiniteElementAnalysisofTemperatureandStressFieldintheNozzleBoxofthe600MWSteamTurbineSHENGWei，MENGShuai．LIZi—chao，CUIFeng．bo(ShenyangInstituteofEngineering，Shenyang100136，China)Abstract：Analyzingthecoldstartprocessofthe600MWsteamturbinenozzleclamber，

3、andsettingupthemathematicalmodeloftemperaturefield，theinitialconditionsandtheboundaryconditions．Thencalculatingtheconvectiveheattransfercoeficientofinteriorwallofnozzlechamberandtheouterwalltemperatureinthestartupprocess．Thenozzleisanalyzedbyusingthefiniteelementsoftwaretogetthetemperaturefiel

4、dandstressfieldintheprocessofcoldstartup．Findingoutthelocationofstressconcentration；analyzingtheafectingcauses，providingtheoreticalreferencefordesigningofthenozzlechamberandensuringitssafetystarting．Keywords：nozzlechamber；temperaturefield；stressfield；finiteelementanalysis0前言1力学模型根据600MW超临界汽轮机结

5、构特点，可知喷嘴室沿汽1．1建立力学模型缸周围对称布置与汽轮机内缸没有直接连接在一起。主蒸依据某公司600MW汽轮机喷嘴室设计与安装图纸，喷汽在进入汽轮机时首先进入喷嘴室，通过调节级做功后进入嘴室结构尺寸为：喷嘴室进口处内径为0．215m，外径为0．4高压内缸。这样使高参数的蒸汽主要作用在喷嘴室上，因m，中间喉部内径为0．178m，外径为0．291m，在喷嘴室喷嘴前此，在启动及运行过程中要注重对喷嘴室的研究与分析。的蒸汽导管内径为0．075m，外径为0．25m，为了保证计算结当汽轮机组停机检修时，汽轮机揭缸检修过程中对喷嘴果的准确性，必须保证喷嘴室模型的精度。本文通过三维制室进行探

6、伤。发现汽轮机喷嘴室进气口附近有瑕痕，这可能图软件依据喷嘴室实际结构尺寸绘制模型图。为了分析的是由于汽轮机在启动及正常运行时，由于喷嘴室内对流换热方便取其内部剖面图，绘制喷嘴室模型如图1所示。量和导热量的不均匀，出现温差，产生较大的热应力造成的。喷嘴室正常运行时内部蒸汽参数：主汽温为566~C；因此，在启动过程及运行过程中要注意喷嘴室温度差和热应压力为24．2MPa。恶劣的工作环境使其对制造材料也有很高力。如果操作不当将影响机组的安全启动，造成停机事故，的要求。依据火力发电厂金属手册J，600MW超临界机组使电厂无法正常运行和安全生产，给电厂经济性效益带来损喷嘴室采用ZGCrMoV

7、合金材料铸造而成，它的物性参数随害。温度的变化列于表1。本文通过利用有限元软件对汽轮机喷嘴室进行数值分1．2网格划分析与计算⋯。得出了在启动过程中，汽轮机喷嘴室温度场和由于喷嘴室内壁的对流换热量的研究比较复杂。因此，应力场的分布规律。为喷嘴室的设计加工及机组安全启为了对保证模型分析计算时结果的准确性，对一些部位进行动提供理论参考。网格细化，使计算结果更加精确。收稿日期：2015-01-09作者简介：盛伟(1964一)，男，汉，辽宁本溪人，硕士，教授，研究方向为：发电厂