大型汽轮机闷缸过程中汽缸温度场及热变形数值仿真研究

为应对汽缸进水、转子热弯曲变形等汽轮机故障,工程上通常采用汽轮机闷缸措施。采用大型有限元仿真软件ANSYS对600MW火电机组高中压缸及转子进行三维建模,针对闷缸状态下汽缸与转子主要以辐射换热和热传导为主的换热情况,进行大型结构体超大规模网格划分条件下的传热计算。建立的转子-汽缸换热模型计算得出了汽轮机正常闷缸过程中的温度场分布及其随时间变化规律,并结合结构力学分析了闷缸过程的转子-汽缸的应力场分布和变形规律,为掌握汽轮机闷缸过程中温度和变形情况提供了重要参考。     

高真空下低压转子振动故障处理方案研究及应用

在高真空条件下,大型汽轮机组容易出现低压外缸变形引起动静碰磨导致的振动问题,现场采取的降低真空措施会影响机组的经济性。因此,采用有限元方法,建立了某型600MW机组低压外缸的有限元模型,计算了额定背压和极端背压下汽缸的变形量。提出了低压外缸内外部的加固方案,并建立低压外缸加固后的有限元模型,求解了加固后极端背压下外缸的变形量。计算结果表明,加固效果显著。将研究结果应用于某型600MW机组,实践结果表明:低压外缸经过内外部加固后,在高真空条件下不再出现低压转子碰磨导致的振动问题。对加固后低压外缸的固有频率进行了实际测量,确保可避开共振频率,证明了加固后不会引起汽缸共振。此措施兼顾到高真空条件下机组的安全性和经济性,为高真空条件下因低压缸变形而导致振动问题的处理提供参考。     

核电汽轮机低压缸不均匀热变形诊断

研究核电汽轮机低压缸不均匀热变形故障的典型特征与处理方法。某核电汽轮机空载进行电气试验期间,因2号低压转子前轴承处振幅持续爬升且轴瓦温差达停机值而被迫打闸。通过分析各振动测点的频谱、晃度、波德图判断低压转子存在动静摩擦,分析各支撑轴承轴瓦金属温度变化趋势、顶轴油压力值判断轴瓦发生了不均匀变形,结合核电汽轮机低压缸结构特点与运行参数,综合诊断这起事件的直接原因很可能是低压缸缸体不均匀热变形。电厂进行针对性检查发现,汽水分离再热器第二级加热器的启动调节阀处于错误全开位置,导致低压缸进汽温度异常上升后缸体整体下凹,快速处理后机组顺利冲转并网。研究表明,核电汽轮机低压缸发生热变形下凹后,会导致低压转子与端部汽封处发生轻微动静摩擦,振动响应慢但惯性大;同时还会导致支撑轴承前后端温差缓慢变大。     

125MW汽轮机组“缸体跑偏”的理论分析及改善措施

一、125MW 机组“缸体跑偏”的概述125MW 机组为双缸,双排汽的单轴凝汽机组,其结构特点是高中压汽缸合缸且向布置,新汽及再热汽的进汽集中在汽缸的中间,汽缸的支承遵循支承面与转子中心线一致的原则,即外缸的支承猫爪均设置在上缸的中     

大型汽轮机停机状态下进水事故数值仿真研究

汽轮机在停机状态下容易引发进水事故,事故可能导致汽轮机动静部件碰摩、大轴弯曲等后果。通过对某600MW汽轮机高中压缸进水工况进行有限元分析,研究其进水后温度场及变形随时间的变化,重点讨论转子和汽缸相对间隙的变化。研究结果可为大型汽轮机汽缸进水后的修复工作提供技术支持。     

东方660 MW超超临界二次再热汽轮机高中压外缸强度分析

汽轮机高中压外汽缸的设计、整体结构要保证有足够的强度、刚性及法兰中分面的密封性。文章采用三维弹性接触理论,建立东方660 MW二次再热汽轮机高中压外缸的有限元模型,进行温度场、热应力和机械应力及变形仿真分析,为汽缸的安全可靠性评定提供了技术依据。     

600MW汽轮机低压缸末级叶片的强度分析

汽轮机运行过程中,低压缸末级长叶片高速旋转,承受了较大的离心力以及蒸汽参数变化产生的交变应力,导致低压缸转动部件产生裂纹,危及机组的安全运行。通过对低压缸末级叶片进行三维建模和低压缸转子进行二维建模,分析惯性载荷以及蒸汽温度变化对转子强度的影响。结果表明:机组启动过程中,当转速增加时叶片与轮缘的等效应力随之增大,最大受力点的等效应力变化规律与转速上升曲线基本一致;汽轮机冷态启动初期,温度载荷对结构应力的影响最大,随着启动时间的增加,转子温度呈级间分布,其影响逐渐减弱。     

汽轮机低压缸在安装运行中的刚度问题

对低压缸刚度提出自己的观点:在工作频率下低压缸轴承座的动刚度是低压缸各种刚度中最关键的因素。提供了运行中低压缸热变形、抗轴向变形刚度及上汽缸刚度等电厂实测与模型试验数据,以证实上述观点。指出,只要在自然状态下各段转子中心对正,整个中心线成为一条光滑的挠曲线,即可解决安装时转子找中的问题。还列举了一些数据表明,我厂低压缸上汽缸刚度足够,且在启动运行中低压缸抗轴向变形刚度也颇可靠。     

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。     

基于人工神经网络的某汽轮机高中压缸瞬态温度场分析

以某联合循环汽轮机高中压缸为对象,采用人工神经网络结合汽缸运行监控数据,反演求解了冷启动过程汽缸内壁对流换热系数。并以反演的热边界条件为基础,采用有限元软件ANSYS开展了高中压汽缸的瞬态温度场模拟,获得了冷启动过程汽缸温度场变化特征。通过汽缸壁测点温度模拟值与实测值进行比较,两者相对误差在8%以内,表明了基于人工神经网络反演求解汽缸内壁对流换热系数的可靠性。在汽缸温度场模拟基础上,还初步研究了冷启动过程高中压汽缸的等效热应力场。     

国产600MW汽轮机单顺阀滑压运行特性试验研究

基于现场试验,对某国产600MW汽轮机分别在单阀和顺序阀运行模式下滑压运行特性进行了研究,并对两种运行模式下的经济性进行了分析比较.结果表明,单阀模式与顺阀模式相比,由于配汽均衡,使调节级汽温、高压缸汽缸保持较高的温度水平并且加热均匀,温差较小,随负荷变化也不敏感,转子与汽缸的膨胀更趋于一致;经济方面,单阀运行高压缸相对内效率较低.文章的研究结果对进一步开展相关工作打下基础.     

联合循环机组汽轮机高中压外缸的热应力分析

文章采用商用有限元结构分析软件ANSYS对一典型联合循环机组的高中压外缸的热应力进行三维数值分析研究。根据给定的温度边界条件,对汽缸在无、有隔热罩两种结构下进行热应力和相应的热变形计算。计算结果表明在无隔热罩的情况下,汽缸的应力已超出了材料的允许强度。汽缸的再热蒸汽温度提高后采用隔热罩以及蒸汽冷却,有效地降低了汽缸内壁的温度,确保了汽轮机运行的安全。     

汽轮机转子加热的运行检查

据《Тяжелоемашиностроесние》2 0 0 2年 2月号报道 ,在大功率汽轮机起动时 ,高温气缸 (高压缸和中压缸 )转子内产生最大的温度应力。为此组织实时监测转子热力和热应力状态。为了进行分析研究 ,考虑到通过直接测量旋转的转子金属温度来解决这一部分的复杂性 ,利用转子加热过程的数学模型 ,以动力装置АСУТП (工艺过程自动控制系统 )组成的程序或计算形式工作。它们的输入信息是直接测量的参数 :转子转速、汽轮机功率、蒸汽温度、高压缸和中压缸金属的温度。输出信息是转子“临界”(即最大热应力 )截面内的温度差…     

EHNK90/5.0-7型汽轮机高压内缸内张口原因分析及处理意见

进口EHNK 90/5.0-7型汽轮机,在投运10个月后第一次检查性大修时,发现转子有碰磨,高压内缸有变形.分析后认为产生转子碰磨及汽缸变形的原因是由于在正常运行中内缸缸壁内外有甚大的温差,后提出处理意见.经过7年运行和3次大修捡查,证明处理意见是正确的.     

节流调节型汽轮机高压转子外表面温度预测方法

介绍了一种节流调节型汽轮机高压转子外表面温度的预测方法。用汽轮机发电机组电功率、主蒸汽温度、主蒸汽压力、高压缸第1级抽汽压力和高压缸排汽压力作为输入值,采用了支持向量回归机(SVR)来计算出相应部位的汽轮机高压转子外表面温度。本方法针对了现有技术的不足,可用于判断相应部位的汽轮机内缸内壁安装的测温元件是否正常。如果汽轮机内缸内壁测温元件一旦异常,可通过本方法的预测值来代替高压转子外表面温度。提高了汽轮机热应力监控系统的可靠性,为汽轮机高压转子的热应力优化控制和汽轮机变负荷运行的安全性提供了技术保障。     

电站汽轮机高压内缸的二维在线计算方法

以某引进的125 MW汽轮机内缸为研究对象,建立二维非稳态的汽缸热应力的计算模型,并用三维有限元计算结果进行了修正,得到了二维应力修正系数,其精度基本达到了工程计算的要求.采用二维模型对汽轮机的实际起停过程中高压内缸的热应力进行了在线计算,得到了起停阶段和稳定运行时影响汽缸热应力的各种因素,揭示了该型汽轮机高压内缸出现内张口的原因,并提出了合理的运行建议.二维汽缸的在线计算模型同样适合其它类型的汽轮发电机组.     

船用轴流压气机推力轴承特性计算及试验研究

为获得某新型推力轴承在某船用轴流压气机中的工作特性并进行试验验证,基于ARMD Bearings软件及自编程序对推力轴承特性进行了模拟计算,在全尺寸高速大推力滑动轴承试验台上进行了轴承特性试验研究,并在实机台架试验中对轴瓦温度进行了监测。计算分析了15种工作条件下油膜的压力、厚度、温度、刚度、阻尼及能量损失与推力和转速关系。轴承特性试验主要包括9种稳定工况下的性能试验,以及轴承超载、超速试验中每块轴瓦表面温度及油膜压力的测量。结果表明：模拟计算结果及试验测试得到的油膜温度、压力随推力及转速变化规律基本一致;轴瓦表面最大油膜压力位于支承块背部附近,与推力基本呈线性关系;转子转速越低、推力越大,则油膜厚度越小、油膜刚度及阻尼越大;转子转速越高、推力越大,则油膜温度越高、能量损失越大;在设计点轴承运行参数均有一定安全裕度,该推力轴承可以满足机组使用要求。     

某型汽轮机紧急启动时高压缸热强度分析

建立了某型汽轮机高压缸的三维模型,用有限元方法计算了其在紧急启动工况下的温度场和应力场,得到温度和应力的最大部位。运用压力容器理论对该型汽缸进行了强度校核,得到其应力集中部位的峰值应力超过了强度极限;同时在长期循环载荷作用下,该型汽缸会产生蠕变破坏。计算结果能够为优化汽缸结构、改进启动历程提供理论参考。     

1000 MW超超临界汽轮机高压外缸蠕变强度的分析

以1 000 MW超超临界汽轮机高压外缸为研究对象,通过引入Norton-Bailey材料蠕变本构方程和Cocks-Ashby多轴韧度系数,对汽缸轴对称二维模型的温度场、应力场和CA蠕变等效应变分布进行了计算,找出了结构设计中不合理区域并提出相应的结构改进方案.结果表明:经改进的高压外缸结构设计是合理的;CA蠕变等效应变计算结果均小于推荐考核标准,该1 000 MW超超临界汽轮机高压外缸的高温蠕变应变强度能够满足设计要求.     

东汽第八代300MW汽轮机高中压汽缸改进设计

文章从东汽第八代300MW汽轮机高中压外缸以及高压内缸的结构设计入手，分析了汽缸变形的规律及原因，讨论了第八代300MW机组高压中压汽缸的主要设计要点及相应的改进措施，其中，主要对汽缸的强度、刚度和密封性进行了简要的阐述，并指出，改进后的汽缸结构及合理的运行方式，将减小汽缸变形，增加机组的稳定性。