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亚博集团 600MW汽轮机的冷启动寿命

接收日期:1998年1月22日600MW汽轮机冷启动寿命王晓杰,史克忠,赵同军,顾卫东,潘哲绪(哈尔滨汽轮机有限公司)(佳木斯市经济信息中心)[摘要]引入了局部应力的使用---应变方法将由PH-0723程序计算出的最大等效应力转换为局部应力-应变,并使用从实验中获得的应变-寿命关系来计算冷应力寿命损失。 600MW机组。关键字:温度场,热应力,局部应力应变转子寿命0前言影响汽轮机寿命的主要因素是冷启动,热启动,甩负荷停机以及负荷变化在转子中产生的交变热应力,以及通常,转子最危险的部分是在前蒸汽封口的入口处,并在调节级之后[1]。根据金属寿命损失的概念,计算出600MW汽轮机冷启动的寿命损失。 1转子寿命的计算步骤汽轮机寿命是指从转子的初始运行到第一次出现工程裂纹为止所允许的交替载荷数量。转子的寿命取决于转子最危险部分的应力。因此,蒸汽轮机寿命的问题最终减少到计算转子上某些点的应力的问题。计算汽轮机转子寿命的大致步骤如下:1.通过实验(或经验公式)确定转子材料的低周疲劳曲线。 2.计算包括离心力在内的转子温度场和应力场。 3.计算转子危险部位的热应力集中系数k th。

4.计算转子危险部分的应变εt和应力σa。 5.计算各种可变条件下的寿命损失。 2 30Cr1Mo1V钢低周疲劳试验曲线低周疲劳试验是在MTS电动液压服务闭环试验机上使用轴向恒定应变控制在538°C下进行的。 1.1 30Cr1Mo1V钢的循环应力-应变特性低循环疲劳条件下材料的应力-应变响应特性通常以循环稳定应力-应变曲线和一组不同的应变范围Δεt来表征。通过连接稳定磁滞回线的顶点获得的平滑曲线是循环稳定应力-应变曲线。对于许多金属,可以用以下循环应力-应变关系拟合循环稳定的应力-应变关系[2]:εt =εe +εp =σa E +σa K'替代1n'(1)或以幅度形式写:Δεt2=Δσa2E +Δσa2K′2 1n′(2)其中Δεt ---总应变Δεe---总弹性应变Δεp-—总塑性应变Δσa --——总应力幅值εt ———总应变一半εe ———弹性总应变一半第40卷第5期汽轮机技术第1998年第40卷第5期涡轮技术1998年10月εp-总塑性应变为一半σa ———总应力幅值为K′的一半。————循环强度系数n′——————循环应变硬化指数E ————在测试一组样品(30Cr1Mo1V)后在538℃下的弹性模量百家乐APP ,得到以下关系式:εt =σa49 4. 139 1-4. 460 572×10 -2(3)εe =σa E(4) 2. 2低周期30Cr1Mo1V钢的疲劳-寿命曲线低循环疲劳寿命曲线的函数关系为:εt =εe +εp =(σf′E)( 2N f)b +εf′(2N f)c(5)εe=(σf′E)(2N f)b(6)εp=εf′(2N f)c(7)其中σ f′-疲劳强度系数εf-疲劳塑性系数b疲劳强度指数c疲劳强度指数在538℃测试一组试样εe,εp和Nf之后,得到以下关系式:εt = 2. 809 011×10-3(2Nf)-0. 031 56104+ 1. 431 302(2N f)-0. 811 3862(8) 3 600MW汽轮机高压转子冷启动温度场和热应力计算3. 1计算隔离器的选择以及机组启动和停止期间的网格划分,转子高度华体会app百人牛牛 ,中间轴密封段和前几个阶段经历的温度变化是最严重,并且热应力也最大,这些部分可以用作计算间隔,如图1所示。

计算温度场时,将中心孔的边界视为绝热边界(图1中的1-2边界)。轴的外表面可以用作第三类侧视图,具有已知的放热系数和中等温度。 1600MW高压转子计算隔离器图Ⅰ---高压第一压力级; Ⅱ级-调节级与Ⅰ级高压第一级蒸汽密封之间; Ⅲ---调节级叶轮; Ⅳ---在调节阶段之前先进行蒸汽密封; Ⅴ,Ⅵ,Ⅶ,Ⅷ---调节级前汽封边界条件(图1外表面),隔离器外端(图1左侧)可设定在70℃〜80℃汽机冷态启动,并且隔离器的右端面是切面,该切面作为绝热边界条件足够精确。 3.2冷启动温度场和应力场的计算300MW汽轮机的最大应力处于调节阶段的根本,因为有限元计算结果表明前轴密封区域没有严重的应力集中[3],600MW蒸汽轮机高压转子的结构尺寸进口蒸汽温度与300MW蒸汽轮机的温度基本相同,因此600MW蒸汽轮机的最大应力也是调节阶段的根本。使用Westinghouse PH8164二维有限差分传热计算程序,调节级转子表面IV部分的内外表面温度之间的温差列于表1。表1 IV /℃部分中网格点的外表面网格点号40 41 42 43 44 45 46内外表面之间的温差4 5. 6 4 8. 8 4 9. 7 4 9. 6 4 8. 9 4 8. 1 4 7. 2网格点数47 48 49 50 51 52 53内外表面之间的温差4 6. 3 4 5. 6 4 5. 0 4 4. 4 4 4. 1 4 3. 9 4 3. 7网格点数54 55 56 57 58 59 60内外表面之间的温差4 3. 7 4 3. 6 4 3. 6 4 3. 5 4 3. 2 4 2. 1 3 9. 72从表1可以看出,内外表面的最大温差为4 9. 7°C。

除了转子上的热应力外,还有由离心力,蒸汽压力和力,转子重量和其他因素产生的机械力。除了由离心力产生的大切向应力外,其余的都可以忽略。表2列出了通过Westinghouse的PH0723多分支壳体程序[4]计算的转子表面上的等效复合应力(包括离心力和热应力)。270汽轮机技术第40卷,表2 IV MPa部分中的网格点编号1 3 5 7 9 11 13等效复合应力6 5. 7 7 5. 9 8 4. 75 9 1. 3 9 6. 0 9 9. 2610 1. 4序列号15 17 19 21 23 25 27等效合成应力10 2. 710 3. 5 10 3. 810 3. 710 3. 410 2. 810 1. 6编号29 31 33 35 37 39等效合成应力10 0. 0 9 7. 1 9 4. 1 8 5. 9 9 0. 7 6 8. 75表2中的等效应力最大为10 3. 8MPa,因此,应将此应力值用作冷启动寿命估算的最大等效应力值。 4使用“局部应力应变方法”估算600MW蒸汽轮机高压转子的寿命。 “局部应力应变法”是基于对最危险的应力集中部位的应力和应变的局部估计来计算疲劳寿命的方法,具有计算精度高的特点,并且在估计转子的寿命时,碰巧计算出了转子应力集中部分的寿命,以代表转子的寿命。因此,该方法更适合于估算转子的寿命。

4. 1转子危险部分的热应力集中系数可以通过以下经验公式计算得出:K th = 1 + DrD sS-1)-012(9)其含义如图2所示。公式(9)用于计算调整阶段的根K th = 4. 4。图2 4. 2冷启动局部应力-应变计算改进的Neuber校正公式为σa·Et = K th2S2 / E(1 0)其中σa ---局部应力值εt ---局部应变值S ---公称应力增量将为公式(9)和公式(1)结合εt=σa / E +(σa / K')1n'σa·εt= K th2 S 2 / E. 2其中S = 10 3. 8MPa,我们得出σa = 36 1. 9MPa,εt= .003 204,εe= 0. 002 012,εp = 0. 001 192.4.3冷启动高压转子寿命计算将εt = 0. 003 204代入公式([k19 】,得到的冷启动寿命损失值列于表3。表3冷启动寿命计算结果的起止类别N f各损失/%乘以nt总损耗/冷启动百分比3 522 0. 014 2 240 3. 4600MW汽轮机的寿命计算为30年[5],在表δ= 12·1N f5中结论结论本文详细介绍了计算方法计算600MW冷启动寿命的方法,并通过实验确定转子的寿命曲线,避免了经验公式。它还针对寿命计算带来的误差引入了“局部应力应变法”,从而提高了可靠性。寿命估算。

该方法还可以用于估计其他运行条件下600MW的寿命损失,从而计算整个转子的寿命损失。参考文献1张宝恒。大容量火电机组的寿命管理和调峰运行。北京:水利电力出版社,19882许浩。疲劳强度。北京:高等教育出版社,19623魏宪英。改进了A152机组的冷启动寿命计算。上海蒸汽轮机,1986年,[1) 4S P Bartom,DA Bloemer。使用多分支壳程序的PH0723的说明。西屋电气公司BG真人 ,潘妮西·弗拉尼亚,19775年,魏宪英,于瑶亚博vip ,蒸汽轮机的寿命损失分布。蒸汽轮机,1991年,(4) 271第5期汽机冷态启动,王小杰等:冷启动时600MW汽轮机的寿命

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