基于有限單元法的汽輪機轉(zhuǎn)子壽命評估研究.pdf

1、火力發(fā)電設(shè)備是裝備制造業(yè)中的大型設(shè)備,一旦設(shè)備出現(xiàn)故障不僅會對電廠造成經(jīng)濟損失還會造成人員傷亡,因此為保證發(fā)電設(shè)備的安全、可靠、經(jīng)濟運行,研究發(fā)電設(shè)備的壽命問題具有重要意義。在高溫下運行的汽輪機轉(zhuǎn)子,是火力發(fā)電設(shè)備中最重要的部件之一,同時也是金屬耗量大、費用高、受力情況最復(fù)雜、工作條件最艱苦的汽輪機部件;它是汽輪機的薄弱環(huán)節(jié)之一,其壽命基本代表了一臺汽輪機組的壽命。
　　本文針對國產(chǎn)50MW汽輪機轉(zhuǎn)子壽命問題進(jìn)行研究,研究結(jié)果對于

2、電廠機組安全、工人人身安全和電廠運行優(yōu)化具有重要意義。主要研究工作如下:(1)分析了汽輪機轉(zhuǎn)子在高溫高壓狀態(tài)下的工作狀況,研究了造成汽輪機壽命損耗的低周疲勞壽命損耗,高溫蠕變壽命損耗及總壽命損耗的計算方法。(2)以當(dāng)前廣泛應(yīng)用的冷態(tài)滑參數(shù)啟動過程為重點研究工況,擬定了機組在該工況下的啟動方案;建立了汽輪機轉(zhuǎn)子的全尺寸有限元分析模型,并采用加載等效質(zhì)量塊的方法對其進(jìn)行了簡化;采用工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)知識計算了汽輪機轉(zhuǎn)子邊界蒸汽溫度和各個部位

3、的對流放熱系數(shù),并將其作為邊界條件加載到汽輪機轉(zhuǎn)子的有限元模型上。(3)使用ANSYS軟件對轉(zhuǎn)子進(jìn)行了溫度場的計算與分析,得到了其溫度分布規(guī)律、溫差最大時刻及出現(xiàn)的部位;采用熱應(yīng)力間接耦合分析法對轉(zhuǎn)子的應(yīng)力場進(jìn)行了計算與分析,得到了其應(yīng)力分布變化情況、等效應(yīng)力最大值及出現(xiàn)的時刻和部位。(4)綜合上述計算和分析結(jié)果,應(yīng)用邁內(nèi)爾(Miner)理論對汽輪機在冷態(tài)滑參數(shù)啟動過程中的疲勞壽命損耗進(jìn)行了估算,并在此基礎(chǔ)上提出了汽輪機壽命管理的項目及