600mw汽轮机转子热应力与寿命损耗分析研究

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1、第53卷第5期汽轮机技术Vo1．53No．52011年10月TURBINETECHNOLOGY0ct．2011600MW汽轮机转子热应力及寿命损耗分析研究杨志磊，王海宁，杨承刚，徐鸿(华北电力大学能源动力与机械工程学院，北京102206)摘要：以某电厂600MW超超临界机组汽轮机转子为研究对象，运用ansys有限元软件建立二维模型，计算出不同平均温升率下机组启动时转子热应力值。与理论公式通过最小二乘法进行曲线拟合，从而确定无中心孔转子的时间修正因子和形状因子。然后根据低周疲劳曲线计算出转子的寿命损耗。鉴于

2、波动、间歇式新能源的并网，能够指导运行人员，通过温升率和温升量的调节，在安全的前提下，提高汽轮机组负荷变动能力和调峰能力。关键词：超超I临界；寿命损耗；热应力；调峰分类号：TK267文献标识码：A文章编号：1001-5884(2011)05-0383-03Analysisof600MWTurbineRotorThermalStressandLossofLifeYANGZhi—lei，WANGHai—ning，YANGCheng·gang，XUHong(SchoolofEnergyPowerandMecha

3、nicalEngineering，NorthChinaElectricPowerUniversity，Beijing102206，China)Abstract：Thispapertakessome600MWultra—supereriticalturbinegeneratingrotorastheresearchobject．Itusesfiniteelementsoftwaretogetatwo-dimensionalmodel，thenthermalstressvalueofturbinerotorC

4、aBbecalculatedunderdifferenttemperatureratewhenunitstart—up．Accordingtotheoreticalformula，itmakesacurve·fittingbyleastsquaremethodtodeterminetime—modi~ingfactorandformfactorofrotorwhichiswithoutacenterhole．Sothatrotorlifelosspercentagewillbeobtainedonbasi

5、soflow—cycle—fatiguecurve．Becauseofthefluctuationsandintermittentnewenergycomingtonetworks，itwillbeabletoguidetheoperatingpersonne1．Underthepremiseofsafety，itwillimprovethecapacityofloadvariationandpeak—load．Keywords：ultrasupereritical；fatiguedamage；therm

6、alstress；peak-load超超临界汽轮机启机造成的转子寿命损耗，为运行人员提供0前言确实可靠的依据，指导其在启机时对温升率、温升量的掌握和控制，从而提高机组运行的安全性，延长机组寿命。随着我国火力发电事业的快速发展，发电机组单机容量越来越大，同时电网的峰谷差也越来越大。基于波动、间歇1转子热应力计算式新能源的并网，大规模储能容量不足的情况下，大型火电机组参与调峰和负荷变动已成为必然，机组的机动性和负荷1．1有限元计算变动能力的研究显得越来越重要。传统火电机组将更加频某电厂汽轮机为首批国产600M

7、W超超临界汽轮机组，繁的参与调峰运行，汽轮机组的主要部件将会受到交变应力高压和中压部分采用具有高蠕变断裂强度的实心合金钢锻场、交变温度场的作用，从而对汽轮机转子造成低周疲劳⋯件加工而成，无中心孔的整锻转子，材料为TMK一2。汽轮机以及蠕变损耗J，甚至可能引发安全性事故。组在启动时，由于不同温升率会造成转子热应力不同，从而由于现实工作中的汽轮机转子高速旋转，鉴于目前的测导致其寿命损耗也不同。图1为一次启动之后转子表面热量手段，尚无法直接可靠地测量其转子温度及热应力，需要应力的分布图，根据实际情况和有限元模拟

8、，选取最容易通过理论计算来解决。对于转子温度场及热应力求解的数发生低周疲劳损伤的部位，即中压第一级弹性槽底部为研究学模型通常分为两类：一类是解析模型，由导热微分方程式对象。出发，采用积分变换的方法导出温度的迭代计算公式进而求本文重点研究平均温升率在卵=1~C／min、1．5℃／min、得热应力；一类是数值模型，将转子的连续结构体离散化，采2．OCE／min、2．5~C／min、3．0~C／min时转子的受力情况。根据用一系列代