1000MW核电汽轮机高压缸启动过程热应力及汽密性分析

汽轮机高压缸是高温高压蒸汽的通流部件,其内壁面直接和蒸汽接触。在机组启停及变负荷时,蒸汽参数的剧烈变化容易造成高压缸热应力过大甚至变形等现象。以某型1 000 MW核电半速汽轮机高压缸为例,对其启动过程高压缸的温度及应力分布进行有限元计算,进而分析汽缸中分面的汽密性。计算结果表明:在所设置的启动曲线下,启动过程中,高压缸轴封处温差及应力均较大,且中分面接触压力较小;高压缸最大热应力(217 MPa)出现在机组刚进入额定负荷时刻。     

核电汽轮机高压汽缸热应力分析

对核电汽轮机高压汽缸冷态启动,加负荷、甩负荷等情况下的热应力,包括各种工况下的传热情况,缸壁应力及中分面螺栓应力进行了讨论。计算结果说明:核电汽轮机在启停与变负荷时汽缸的热应力不大,最大应力只发生在稳态全负荷,并可通过合理的结构设计来解决。     

核电汽轮机高压缸三维有限元热应力分析

在变工况时，核电汽轮机的汽缸表面温度随蒸汽温度快速变化，引起汽缸内部大的温差与热应力；在稳态条件下，汽缸大压差截面处也存在大的温差与热应力。文中着重介绍核电汽轮机高压缸的热应力计算和分析，考虑了中分面的密封分析，计算了冷态起动，加负荷、稳态和甩负荷过程中的瞬态非线性温度场，然后以材料非线性模式求解相应的热应力场。     

汽轮机变工况下高压内缸变形分析

利用有限元软件对汽轮机高压内缸模型在额定负荷、启动及停机过程3种不同工况下的变形进行了模拟分析,确定了各工况的边界条件,得到了各个工况下高压内缸的变形量。分析结果表明,汽轮机启停时高压内缸变形量明显大于稳态工况下内缸的变形量,发生动静碰摩,汽缸中分面漏汽以及螺栓断裂等现象的可能性最大。对汽缸的变形控制做了进一步的分析,为保障机组安全运行、延长汽缸寿命提供理论支撑。     

汽轮机旁路与引进型过热器_5_BMCR_小旁路的特点比较

1　概述中间再热机组启动、停炉及甩负荷时再热器内无蒸汽流动 ,再热器部件就有过热烧坏的可能。为了适应中间再热式机组在启动、停炉及事故工况下再热器系统的运行安全及满足各种状态下机组的启动与工质回收 ,通常都设置一套旁路系统。2　汽轮机旁路的种类2 .1　基本概念2 .1.1　Ⅰ级高压旁路系统机组启动或甩负荷时 ,使过热蒸汽 (即新蒸汽 )旁通汽轮机的高压缸直接降温、降压后进入再热器的系统。2 .1.2　Ⅱ级低压旁路系统从再热器出来的再热蒸汽 ,旁通汽轮机的中压、低压缸 ,直接降温、降压后进入冷凝器的系统。2 .1.3　Ⅲ级整机旁路系统…     

大型汽轮机组的高压缸旁路系统

大型机组在汽轮机启动、电网事故、甩负荷等过程中,会出现高压缸排汽止逆阀关闭、高压缸内呈鼓风状态的情况。为了有效防止高压缸超温,在高压缸排汽口处设置高压缸排放装置,综合考虑多方面的因素,着重讨论了高压缸排放装置的选择和入口参数的确定,保证合理地设置高压缸排放装置,以减少汽机寿命损耗,使整个机组安全性得到提高。     

汽轮机红套环筒形高压内缸设计制造与检修的技术研究

介绍了汽轮机红套环筒形高压内缸的设计、制造与检修的几项关键技术,包括红套环筒形高压内缸的常规设计方法、有限元分析设计方法、实际过盈量的制造过程保障方法和红套紧力的检修监控方法。提出了红套环筒形高压内缸额定负荷稳态工况和起动与停机瞬态工况下的强度设计方法、额定负荷稳态工况下的蠕变设计方法和起动与停机瞬态工况下高压内缸中分面严密性的设计方法,给出了某电厂600 MW超临界汽轮机筒形高压内缸的红套环设计数据,以及高压内缸制造与检修过程增加垫片厚度的应用实例,并分析了高压内缸开裂的原因。结果表明:合理增加红套环与高压内缸间的垫片厚度,既可以保证红套环与高压内缸首次装配的实际过盈量达到设计要求,又可以保证红套环的红套紧力与高压内缸的严密性处于受控状态。     

紧急甩负荷与突甩负荷对调节保证极值的影响

工程设计常将紧急甩负荷得到的调节保证极值作为保障水电站安全运行的设计依据,而往往忽视了突甩负荷得到的调节保证极值大于前者的可能,忽视了突甩负荷过程中机组转速超出过速保护阈值转向紧急关机的操作及相应的调节保证极值,给水电站安全运行埋下了隐患。本文采用数值模拟的方法,以拉哇水电站调节保证设计为例,探讨紧急甩负荷和突甩负荷两者之间的差异,对紧急甩负荷时导叶关闭规律进行了优化,并对突甩负荷时调速器参数、接力器全行程关闭时间、过速保护阈值的选取进行了研究。结果发现：突甩负荷时,调节保证参数的极值主要取决于接力器全行程关闭时间;突甩负荷以及过速保护工况可能会出现较紧急停机工况更加不利的情况。     

带高压一级旁路的1000MW汽轮机不设高排逆止门的布置改进

论述了采用高压缸启动方式的带高压一级旁路的1000MW超超临界汽轮机不设高排逆止门的依据及其防止汽轮机甩负荷超速、高缸超温与进水的方法:一是在高压导汽管上加装通风阀,二是在冷再管上加装通往凝汽器的排汽管,三是在冷再管的低位加装能显示水位、自动报警及自动疏水的疏水罐。这种设计布置是带有高排逆止门原设计的改进。根据改进结果,可以得出具有防止汽机甩负荷超速、防止空转时汽机高压部件过热、防止汽机进水的完善功能,达到系统简单、安全适用、减少投资目的的结论。     

核电汽轮机的运行与高压缸热应力

核电汽轮机的运行文革直接影响压缸的热应力。本文讨论３１０ＭＷ核电汽轮机的计算结果，包括高压汽缸热应力与中分面密封分析，以及高压转子热应力与疲劳分析。文章指出高压汽缸的热应力不大，而需要关注中分面的密封问题；高压转子的热应力与疲劳损耗为起动与变负荷过程的限制因素。冷态起动，特别是甩负荷会对高压转子寿命产生明显损害。     

超临界汽轮机红套环高压内缸开裂的强度有限元分析及运行对策

介绍了某型号超临界汽轮机红套环高压内缸强度有限元分析方法,对红套环高压内缸额定负荷稳态工况以及冷态启动、温态启动、热态启动和极热态启动等瞬态工况进行了强度计算与分析,得出了红套环高压内缸额定负荷稳态工况和瞬态工况下的温度场分布和最大应力比,并提出了该汽轮机的优化运行措施.结果表明:红套环高压内缸开裂部位瞬态工况下的应力过大是产生裂纹的主要原因之一;推荐的优化运行措施包括该汽轮机应多带基本负荷,减少机组启停次数,降低启动过程中负荷在29%~56%内主蒸汽的升温率,特别应降低负荷在53%~56%内主蒸汽的升温率.     

核电汽机甩负荷工况除氧器瞬态分析

对于核电机组无论是核岛还是常规岛设备,最重要的是在运行期间保证设备安全稳定。其中一种工况就是汽机甩负荷工况,对于汽机甩负荷原因有很多,所以在系统设计时一般认为这种工况是常规工况,在该工况下,低加、高加设备及除氧器设备汽源全部失去。为防止由于温差过大造成蒸发器换热管遭到破坏,需要除氧器供水水温必须满足一定条件。除氧器必须在保压蒸汽通入之前,在凝结水不经过低压加热器加热,水温很低的条件下仍能保证给水温度不低于蒸发器所要求的供水温度,并且可以在反应堆降负荷过程中能通过保压蒸汽通入将运行参数稳定在低负荷继续运行。本文针对此种甩负荷工况下,对除氧盘式除氧器能否满足条件进行分析论证,通过对整个瞬态过程的压力、温度进行分析,最终直到整个运行工况稳定在低负荷的整个过程进行传热计算,来说明除氧盘式除氧器能良好的在该工况下稳定运行,能满足整体热力系统设计的安全性。     

高压共轨柴油机随机停缸策略的试验研究

为了降低小负荷工况特别是怠速工况燃油消耗和排放,开发了随机停缸算法,并进行了随机停缸策略的试验研究。试验结果表明:在怠速工况下,相同的停缸数时随机停缸比固定停缸转速波动小且稳定性好;随着停缸数的增加,工作缸的喷油量相应增大,工作缸燃烧持续期和放热率峰值增大,燃烧热损失率越低,降低了燃烧过程的传热损失,从而提高了热效率,起到了很好的节油效果,同时未燃HC、不完全燃烧产物CO和碳烟的排放减少。     

600MW汽轮机上下缸温差研究与对策

针对聊城电厂600MW汽轮机1号机组2002年投运以来,长期存在高压上、下缸温差偏大问题,从机组的运行数据、高压缸的结构特点及气动性能等多方面进行了综合研究分析,找出了引起高压上、下缸温差偏大的主要原因,通过实施优化平衡活塞汽封、拆除阻汽片、更换修理插管密封等措施,从根本上解决了高压上、下缸的温差偏大问题.     

基于能耗敏感性的超超临界660 MW汽轮机经济性分析

以上汽N660-25/600/600型汽轮机为研究对象,采用汽轮机定功率变工况计算方法,对汽轮机高压缸、中压缸及低压缸进行能耗敏感性定量分析,得出通流效率变化对汽轮机热耗率的影响规律。根据锅炉热效率及厂用电率设计值计算额定工况下通流效率对机组发电煤耗及供电煤耗的影响。结果表明:高压缸效率每下降1%,不同负荷工况下热耗率增加11. 04～12. 80 kJ/(k W·h);中压缸效率每下降1%,能耗敏感性介于21. 02～22. 77kJ/(k W·h);低压缸效率每下降1%,能耗敏感性介于23. 42～24. 68 kJ/(k W·h);在通流部分中,低压缸能耗敏感性最大。     

超超临界汽轮机全负荷段性能优化试验研究

为了得到机组经济性在全负荷段变化较小时的滑压曲线,对某1 000 MW超超临界汽轮机组进行了全负荷段工况性能试验、宽负荷配汽方式性能试验、变背压特性性能试验及循环水泵优化试验,对全负荷段工况滑压曲线进行优化,并根据机组实际背压特性曲线和循环水泵优化试验结果调整滑压曲线,得到了经济性较优且满足负荷响应速率的滑压曲线。结果表明:同负荷下不同高压调节阀开度运行时,全开方式运行高压缸效率最高,热耗率最低,经济性最好,但负荷响应却较慢,采用38%高压调节阀开度可以满足负荷响应速率需求。     

一洞三机式抽水蓄能机组发电工况甩负荷试验分析

为验证某一洞三机式抽水蓄能机组选型设计的安全性及调节保证计算的可靠性,分别进行一洞一机/两机/三机发电工况甩负荷试验。详细介绍了甩负荷试验注意事项、试验方法及测点布置,对甩负荷过程中的转速、水流压力及机组稳定性等试验数据进行分析,发现各种甩负荷工况下的最大转速、蜗壳最大水压及尾水进口真空度等关键指标均满足设计要求,转速上升率、蜗壳进口/末端压力上升率及机组振动摆度等指标均随甩负荷的工况负荷或机组台数的增加而变大。对比过渡过程中关键技术参数的现场实测数据与仿真计算结果可知,两者吻合度较高。研究成果为后续抽水蓄能电站水工布置、机组选型及其过渡过程优化设计提供了参考。     

超超临界二次再热1000MW汽轮机组通流效率能耗敏感性定量分析

以超超临界二次再热1000MW汽轮机为研究对象,采用汽轮机定功率变工况计算方法,对汽轮机超高压缸、高压缸、中压缸及低压缸在THA、75%THA、50%THA、40%THA工况下进行能耗敏感性定量分析,得出上述工况下各缸效率变化对汽轮机热耗率的影响规律。结合锅炉热效率及厂用电率设计值得出THA工况下汽轮机通流效率对机组发电煤耗及供电煤耗的影响规律。结果表明,缸效率对热耗率及煤耗的影响随缸效率的变化基本呈线性关系,低压缸效率的能耗敏感性最大,中压缸效率次之,高压缸及超高压缸效率变化对能耗的影响较小。分析结论可为超超临界二次再热1000MW机组进行节能诊断及节能管理与评价工作提供技术参考。     

引水道布置对抽水蓄能电站尾水管最小压力的影响

针对抽水蓄能电站引水道布置对机组尾水管最小压力的影响较大,在相继甩负荷工况下尤为明显的问题,采用特征线法研究了尾水道分别为单洞单机和一洞多机布置形式时,机组上游侧引水道布置在相继甩负荷工况下对尾水管最小压力的影响,以及机组相继甩负荷最危险间隔时间点。结果表明,单洞单机布置情况下,当引水道岔点位置向上游侧移动时,尾水管最小压力将出现大幅增长;而一洞多机布置时引水道岔点位置对尾水管最小压力的影响不显著,由此提出了有利于改善尾水管最小压力的布置形式。     

新型30MW高背压式汽轮机的结构分析

介绍了上海汽轮机厂新型30MW高背压式汽轮机机组的结构方案,包括整体通流叶片技术、高压整体内缸、汽缸模块整体运输、新型配汽机构等。同时采用有限元方法对外缸部件进行了分析计算,中分面间隙和接触压力均达到考核要求。研究结果表明所设计的结构方案能够满足机组稳定运行的要求。