汽轮机转子热应力在线监测模型研究

从轴对称导热微分方程出发,根据汽轮机转子的特点,对转子模型进行简化,推导出汽轮机实心转子温度分布和热应力理论计算公式。此模型不仅可以用作实心汽轮机转子热应力理论分析、疲劳寿命计算,更方便用于转子在线监测,为汽轮机的安全启停和状态检修提供依据。     

转子物性对超临界汽轮机启动热应力的影响

汽轮机转子材料多采用30CrMoV低碳合金钢,其物性参数随温度变化显著.所建转子热应力计算模型,考虑了转子材料物性随温度变化的影响.通过仿真试验,分析了国产某600MW超临界汽轮机冷态、温态、热态和极热态4种启动工况下转子热应力的变化趋势,并与常物性转子热应力模型的计算结果进行了比较.结果表明:转子材料物性参数随温度的变化显著影响其启动热应力的大小,为提高汽轮机转子热应力在线监测模型的计算精度提供有益参考.     

汽轮机转子热应力的“复频法”建模研究

提出了汽轮机转子热应力的“复频法”建模。“复频法”根据转子热应力的形成机理，通过建立“蒸汽温度变化率－转子体全温差”与“转子体全温差－转子体内、外表面热应力”的复频域数学模型，然后由控制理论方便地得到“蒸汽温度变化率－转子体内、外表面热应力”的数学模型。这样的数学模型便于利用成熟的线性控制理论详尽地分析热应力的形成过程。在用于现场实时控制或监测 时则可根据控制理论中的“主导极点”法得到问题的合理简     

汽轮机转子温度场和热应力的动态分析

将空心的汽轮机转子简化成长圆筒壁模型，在一定的假设条件下得到了描述其导热特性的微分方程。利用复频域分析方法求解了长圆筒壁的一维动态导热特性，并根据热弹性理论得到了转子温度场和热应力的传递函数。进而对内表面绝热、外表面为阶跃温度输入和内、外表面都为阶跃温度输入的两种情况下转子温度场和热应力的变化进行了计算和分析。计算结果表明，采用对转子内、外表面同时加热或冷却的方法，能够在不增加热应力的条件下，加速转子达到温度平衡状态，有利于缩短汽轮机组的开停机时间，并提高跟踪机组负荷变化的灵活性。     

介绍一种监视汽轮转子热应力的方法

大型汽轮机在启、停或负荷变化时,蒸汽温度和流量的改变所引起的汽轮机转子表面和转子中心间的温差是很大的,进而导致了很大的转子热应力。这是因为:在转子表面形不成一层水膜的条件下,蒸汽对转子的传热系数就大;其次转子表面到转子中心距离也比较大;再者转子还承受着离心力的作用。所以监视汽机转子的热应力、并对汽机转子热应力进行限制是非常必要的。神头电厂三期工程从捷克进口的四台220MW机组是这样考虑的。在高压缸两根进     

基于有限元的汽轮机调节级温度场研究

针对汽轮机在启停以及变负荷运行等非稳定工况时,主要部件温度梯度较大,导致机组寿命损耗.利用ANSYS有限元分析软件,通过对汽轮机调节级温度场进行仿真,为其他各级进行建模仿真以及整个汽轮机转子的温度分布和热应力分析提供了理论基础,并为机组的启动优化提供了参考.     

利用ALGOR软件对汽轮机转子的热应力分析

利用ALGOR有限元软件对300MW汽轮机转子热应力变化进行有限元分析,通过对转子剖面温度变化的实时监测,确定了汽轮机转子的最大应力监测面,并对此监测面进行了分析.最后,从计算机的处理过程与计算结果中体现了ALGOR软件的优越性.     

600MW超超临界汽轮机转子热应力有限元分析

选取600MW超超临界汽轮机转子调节级为计算对象,利用有限元计算软件AYNSYS,对调节级在热态启动过程中的热应力进行分析,得到了调节级温度场及应力场的分布规律。结果表明,汽轮机转子调节级叶轮根部存在明显的应力集中,可选此部位为监测点开发汽轮机转子热应力在线监测系统。     

百万等级核电汽轮机组转子热应力计算和控制

核电汽轮机转子热应力的大小直接影响转子的强度和寿命损耗。文章详述核电汽轮机转子热应力计算的原理,以及其在控制系统中的实施细节。控制系统通过计算转子温度场,对汽轮机组在起停或负荷波动过程中的转子热应力在线监控,并进行控制,确保汽轮机转子在规定的寿命期限内稳定运行。     

汽轮机转子焊接的三维有限元数值模型研究

大功率汽轮机是火电和核电站中的关键动力设备,转子则为汽轮机中的关键部件,其安全可靠性是汽轮机正常运行的重要保证。采用焊接转子可作为解决大尺寸转子制造的有效手段,转子焊接过程中的热应力及残余应力是评估转子安全性的重要参数。文中以三维热弹塑性有限元计算理论为基础,对于一个模型转子,建立了其焊接过程热应力耦合模型,获得了焊接过程中热影响区热应力的详细分布以及随时间的变化、转子焊接冷却完毕时残余应力分布及应力峰值。研究结果表明,焊接导致的高残余应力分布于焊缝区。本文的结果对控制焊接转子质量具有重要的参考价值。     

调峰汽轮机转子热应力及寿命损耗在线监测系统

依据调峰机组的实际运行数据,利用九节点有限单元法计算了汽轮机转子的温度应力场,确定了转子的危险截面和最大应力部位。在此基础上,修正了转子的一维热应力简化计算式,计算调峰汽轮机转子疲劳寿命损耗,建立了转子热应力及寿命损耗的线监测数学模型。并在Windows95/98操作基础上开发了转子应力监测软件。该监测系统对电厂的实际运行具有重要的指导意义。     

用权函数法计算转子热应力

介绍了一种采用仿真模型中的权函数来计算转子等厚壁部件的热应力的方法。采用该计算方法，可以在保证应力计算精度接近二维算法的前提下，大大提高应力计算的速度。同时该方法解决了不同时间段的运行过程对热应力峰值影响的叠加问题，并使得手动计算热应力更为简单易行。     

600MW汽轮机转子疲劳寿命计算

采用电厂实际启、停机曲线对６００ＭＷ汽轮机组的高、中压转子分别进行了三维瞬态温度场及非线性应力场分析,并采用３０Ｃｒ１ＭｏＶ低周疲劳曲线对机组在实际启、停过程中的寿命损耗进行了估算。温度场及应力场的计算采用轴对称有限元法。     

汽轮机转子系统稳态热振动特性的研究

汽轮机在频繁启停时,蒸汽参数剧烈变化,引起汽轮机部件内部温度分布剧烈变化,从而产生较大的转子热变形和热振动.在考虑了材料随温度变化的基础上,采用有限元法,利用热-结构-动力学耦合理论,研究了径向温差、不平衡、热弯曲以及不平衡和热弯曲联合作用对转子-轴承系统热振动特性的影响,找出了影响热振动特性的敏感参数.计算结果表明,热弯曲的产生改变了转子系统的振动特性,在转子系统的设计中应当充分考虑热弯曲的影响.     

基于热固双向耦合模型的二次再热超超临界汽轮机超高压转子热应力研究

为准确预估二次再热汽轮机转子在启动、停机过程中的热应力,推导了轴对称结构热固双向耦合计算模型。采用热固单、双向耦合模型和有限元法,计算了二次再热超超临界660 MW汽轮机超高压转子在冷态启动过程中的瞬态温度场和热应力场,对启动曲线进行了优化。研究表明,在冷态启动时双向耦合模型最大热应力值比单向模型计算值小4%,热冲击越大,两者计算值相差也越大,热固双向耦合模型比单向模型计算精度高,但计算时间长。采用优化后的启动曲线,转子最大热应力比原最大值降低了27%,实际机组运行也表明采用优化启动曲线,机组运转良好。     

进口温度不均匀对涡轮叶片热应力的影响

针对航空涡轮叶片的温度场预测问题,采用CFD(computational fluid dynamics)软件和有限元计算理论与方法,以对流冷却叶片的温度场与热应力求解为例,分别计算了涡轮进口温度均匀和不均匀时叶片的温度场和热应力,分析了涡轮进口温度不均匀对叶片热应力的影响,其中叶片温度场的求解采用气热耦合的方法即直接应用CFD软件计算叶片温度场,再依据温度场进行了有限元热应力分析.结果表明,进口温度不均匀时比进口温度均匀时叶片的热应力增大10%左右.     

600MW汽轮机转子冷态启动热应力计算与分析

利用差分法计算亚临界600MW汽轮机转子冷态启动过程中温度场和热应力场。通过对计算结果分析,提出了对运行的建议。文中公式可直接用在汽轮机转子热应力在线监控上,与有限元法比较,数据处理快,能满足快速控制的要求。     

燃机涡轮盘三维瞬态温度及应力场计算分析

用通用有限元计算程序ANSYS对某燃气轮机启动过程中透平第一级涡轮盘的三维模型瞬态温度和应力场进行计算.计算中考虑了材料的非线性,惯性力和温度场边界条件.分析了温度和应力场特点,提出了改进设计的建议.计算结果可为涡轮盘疲劳寿命预测提供依据.图6参3