国产300MW汽轮机调峰运行研究——汽轮机转子寿命管理

摘要

原生产的300MW汽轮机是按带基本负荷设计的，即保证每年投运时间在6000h以上，并对负荷变化速度作了一些限制。当300MW汽轮机在不作任何改动的情况下，其调峰幅度和适应性如何，这就要了解汽轮机在启停和负荷变化时，其主要部件的热应力变化。根据有关科技文献分析，汽轮机转子的热应力变化和寿命损耗是必须重点考虑的。如果这些满足转子寿命要求，其它部件的强度基本是没有问题的。转子在高速状态下运行，蒸汽对金属的热冲击主要在调节级和中压第一级处。根据最近20年发展起来的转子寿命损耗概念，汽轮机运行中影响其寿命的主要因素是机组启停和负荷变化时在转子中引起的交变热应力。 本文针对湛江发电厂300MW机组以低负荷运行和两班制启停两种调峰方式参加电网调峰的需要，提出了转子寿命监控和性能计算的通用分析软件，以保证两种调峰方式下汽轮机转子寿命损耗及热经济性达到最佳工况，具体内容如下： 1、汽轮机转子是火力发电厂设备中的关键部件，它在高温高压下高速旋转，温度场和应力场十分复杂。如果参与调峰，转子将在工况频繁变化的运行过程中，承受更大的疲劳和蠕变损伤，本文从最基本的热应力理论出发，最终推导出转子在各种工况下的温度场和应力场的解析表达式。 2、汽轮机运行中影响寿命的主要因素是冷态启动、热态启动、甩负荷停机和负荷变化时在转子中引起的交变热应力，采用ANSYS通用软件对各种负荷工况进行温度场和应力场的仿真结果表明，通常转子最危险的部位在调节级和前汽封入口处，这对湛江发电厂300MW机组参数在线检测和安全经济运行提供了可靠的理论基础。 3、根据两种调峰方式下汽轮机转子的温度场和应力场，提出了寿命损耗计算和寿命分配的通用分析软件，2004年9月对软件共进行3次低负荷调峰试验，通过试验认为湛江发电厂300MW机组具有较好的低负荷调峰能力。低负荷调峰时汽轮机转子寿命消耗较少，完全能够满足机组长时间调峰运行的要求。 最后，论文给出后继工作的方向和内容。

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文摘

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1绪论

1.1选题背景

1.2汽轮机转子寿命管理的理论方法和发展趋势

1.3汽轮机转子寿命管理的要求和特点

1.4本文的研究内容

2汽轮机转子应力场和温度场的热弹性体基本方程

2.1热应力概述

2.2热应力的圆柱坐标求解

2.3汽轮机转子热应力计算

2.4本章小结

3湛江发电厂300MW机组转子热应力和温度场分布

3.1湛江发电厂300MW汽轮机设备简介

3.2影响汽轮机转子热应力的因素分析

3.3基于ANSYS软件对转子温度场及热应力场的动态仿真

3.4降低汽轮机转子热应力的几点建议

3.5本章小结

4湛江发电厂300MW汽轮机寿命管理通用软件

4.1汽轮机转子寿命损耗的监测与控制概述

4.2低周疲劳与低周疲劳曲线

4.3汽轮机转子的寿命损耗

4.4 300MW机组变负荷调峰汽轮机转子寿命计算

4.5本章小结

结束语

致谢

参考文献