660MW超超临界汽轮机转子热应力有限元计算与寿命研究

摘要

随着国民经济的发展,我国用户用电量的不断增加,目前承担尖峰负荷的中小机组比例却越来越少,越来越多的大型汽轮机组需要参与调峰。频繁的启停、变负荷等非稳态工况运行,会使汽轮机转子温度变化增大,产生较大的温度梯度,从而产生较大的交变热应力,导致部件产生低周疲劳损耗;同时转子在恒定高温下长期运行,转子材料会发生蠕变现象,使其导致高温蠕变损耗;低周疲劳与高温蠕变的交互作用使转子产生裂纹,其逐渐扩展会导致转子断裂,这将严重影响机组运行的安全性。因此深入研究机组转子寿命损耗对确保电站设备的安全、经济运行具有重要意义。
　　 本论文第一部分介绍了选题的背景、意义以及国内外的研究现状;第二部分描述了一维递推算法和有限元算法的理论基础;第三部分以某电厂660MW超超临界汽轮机转子为研究对象,利用ansys软件对其进行模型的建立、网格的划分、边界条件的设定;第四部分模拟计算了机组冷态启动、温态启动、热态启动、正常停机的温度场、合成应力场,以及稳定运行时的等效蠕变应力场,利用非对称循环法、持久强度曲线计算了危险部位的致裂低周疲劳寿命损耗和致裂高温蠕变寿命损耗,在此基础上计算汽轮机高中压转子在蠕变和低周疲劳交互作用下一年的总裂纹萌生寿命损耗,并给出汽轮机安全、经济运行的建议。