超超臨界汽輪機超高壓轉(zhuǎn)子的高溫強度研究.pdf

1、國產(chǎn)研發(fā)的35MPa/600℃某超超臨界新設(shè)計機組，它具有進汽參數(shù)高、熱效率高，二氧化碳排放低，污染小的特點。由于超高壓模塊進汽參數(shù)提高到35MPa/600℃，大幅度超越現(xiàn)有超超臨界高壓模塊限制值。為了滿足蒸汽溫度壓力的提高，轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)進行了相應(yīng)的再設(shè)計，這勢必對機組的啟停瞬態(tài)應(yīng)力及疲勞壽命造成影響。因此，十分有必要對新設(shè)計的超高壓轉(zhuǎn)子啟停瞬態(tài)及蠕變疲勞損傷進行計算，并根據(jù)計算結(jié)果對啟停參數(shù)及溫度升速率進行改進和優(yōu)化，保證機組在規(guī)定的服

2、役期內(nèi)安全運行。
　　本文以國產(chǎn)某超超臨界1000MW機組超高壓轉(zhuǎn)子為分析對象，以通用有限元分析軟件ABAQUS為平臺，建立了超高壓轉(zhuǎn)子有限元模型，為了說明新設(shè)計超高壓轉(zhuǎn)子的性能，對比分析新設(shè)計轉(zhuǎn)子與現(xiàn)役某電廠運行的高壓轉(zhuǎn)子在穩(wěn)態(tài)工況以及啟停工況下的穩(wěn)態(tài)蠕變行為以及低周疲勞損傷，對新機組進行了高溫強度考核，對結(jié)構(gòu)及啟動曲線提出改進意見。
　　本文采用Norton-Bailey材料蠕變本構(gòu)方程模擬轉(zhuǎn)子的高溫蠕變力學(xué)行為。此外為

3、了說明轉(zhuǎn)子的多軸蠕變特性，采用Cock-Ashby多軸韌度系數(shù)，對比分析新設(shè)計轉(zhuǎn)子與現(xiàn)役轉(zhuǎn)子在額定工況下穩(wěn)定運行20萬小時的蠕變溫度場、應(yīng)力場、C-A蠕變等效應(yīng)變分布，研究結(jié)果表明，蠕變變形最大的位置主要集中要第一級和第二級葉根槽的位置，此位置的溫度水平較高，加之葉片離心力的作用，導(dǎo)致其蠕變變形較大。通過對比現(xiàn)有高溫蠕變強度的考核結(jié)果，新轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，可以滿足正常工作要求。
　　通過采用相同的啟停曲線，對新設(shè)計和現(xiàn)役轉(zhuǎn)子的啟停

4、過程應(yīng)力應(yīng)變場進行分析，以基于應(yīng)變控制的Manson-Coffin壽命預(yù)測公式和Miner法則為依據(jù)得出轉(zhuǎn)子的低周疲勞強度校核結(jié)果，通過結(jié)果的對比我們發(fā)現(xiàn)，新設(shè)計轉(zhuǎn)子低周疲勞損傷大于現(xiàn)役轉(zhuǎn)子，為保證新設(shè)計機組的安全運行，對啟動曲線進行改進，本文針對原始啟停曲線基礎(chǔ)上得到的轉(zhuǎn)子高溫強度結(jié)果，提出了四種啟動優(yōu)化方案，計算了新設(shè)計轉(zhuǎn)子在四種啟停方案下的損傷結(jié)果，并與原始啟停曲線條件下的損傷結(jié)果進行對比，給出了較優(yōu)的啟停改進方案。
　　最