660MW汽轮机高中压模块灵活性调峰能力提升研究
发布时间：2022-01-14 21:06
随着能源与社会用电结构的进一步转变,峰谷差日益扩大。同时,可再生能源所占发电比例逐年增加,给我国电网的调峰和消纳工作带来了严峻考验,造成了经济损失和社会资源的浪费,这就要求火电机组关键设备具有更为快速的启动和变负荷能力。对机组的冷态启动和变负荷过程进行优化,在满足设备安全运行的必要前提下,提高机组的响应速度,对于提升大容量火电机组参与调峰的灵活性和解决新能源发电所产生的消纳问题具有积极作用。本文以某660MW超超临界汽轮机的高中压模块为研究对象,选择具有针对性的网格划分方法,建立转子的二维有限元模型和内缸的三维有限元模型。对汽轮机在冷态启动过程中的边界条件进行合理假设和分析。采用Workbench有限元软件计算在原冷态启动过程中转子和内缸的温度以及应力变化情况,选定在启动过程中六个应力较大部位（转子和内缸各三个）作为数值计算的应力监测点。结合汽轮机运行规程、各监测点温度和内缸应力水平,确定暖机时间和升负荷率的调整范围,初步拟定四种对比方案。对采取不同方案的冷态启动过程进行有限元模拟,得出超超临界汽轮机高中压转子和内缸应力水平随暖机时间和升负荷率的变化规律。基于以上结果,为进一步降低转子...
【文章来源】：上海发电设备成套设计研究院有限责任公司上海市
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
汽轮机高中压内上缸汽轮机在热耗保证工况下的主要参数如下：
第二章汽轮机启动及变工况分析的数值计算理论18,,圆柱坐标下的剪应力。汽轮机零部件在稳态额定负荷工况下的分析设计判据如下：≤0.2（2-13）式中：0.2汽轮机零部件所使用的金属材料在温度t下的屈服极限。汽轮机零部件瞬态变工况下的分析设计判据如下：≤0.2（2-14）式中：瞬态工况下汽轮机零部件出现的最大等效应力；当汽轮机零部件为锻件时，取=2.0，当汽轮机零部件为铸件时取=1.5。2.5高中压转子和内缸的有限元模型对研究对象进行建模是进行有限元分析的第一步，也是关键一步。较小的模型误差是保证有限元计算精度的基矗因此鉴于所研究汽轮机高中压转子及内缸的结构特点和复杂程度，确定转子直接在Workbench自带的Spaceclaim快速建模工具中建立二维几何模型，内缸则选择更为通用的UnigraphicsNX软件进行三维实体建模。由于文件格式的差异会对软件的可识别性造成影响，因此在使用UnigraphicsNX对内缸完成实体建模后，再将该模型文件以常用的工业标准文件格式x_t格式导入Workbench软件进行后续处理和计算[42~44]。图2-2高中压转子的几何模型该型号超超临界汽轮机的高中压转子由1级调节级、7级高压级和6级中压级组成，几何边界左起主油泵中心线右至2#轴承中心线全长7658mm。在建模过程中，为节省时间，对模型进行了必要简化，比如将各压力级的叶片简化为单独的叶轮，忽略汽缸内部的汽封等。由于转子的结构特征以及边界条件都对称于中
第二章 汽轮机启动及变工况分析的数值计算理论 心轴线，属于典型的轴对称问题，据此可建立起转子轴向剖面的 1/2 作为计算模型如图 2-2 所示。 内缸支承在外缸的水平中分面上，轴向定位靠高中压进汽口间的凸台与外缸槽的配合来实现。内缸的左右部分结构基本对称，受载情况一致，故如图 2-3所示选取整个高中压内缸的 1/2 作为研究对象就可以反映整个缸体的温度与应力分布规律，从而建立起内缸的三维有限元模型。
【参考文献】：
期刊论文
[1]大型发电技术发展现状及趋势[J]. 邓清华,胡乐豪,李军,丰镇平. 热力透平. 2019(03)
[2]我国火电机组灵活性现状与技术发展[J]. 龚胜,石奇光,冒玉晨,孙浩祖. 应用能源技术. 2017(05)
[3]大型汽轮发电机组变负荷工况经济性分析[J]. 包伟伟. 热力透平. 2016(04)
[4]东汽660MW超临界汽轮机中压缸启动浅析[J]. 许涛,刘海明,罗凯. 湖北电力. 2016(S1)
[5]AP1000汽轮机低压转子结构强度优化研究[J]. 杨宇,高志清,邓志成,史进渊. 热力透平. 2015(02)
[6]电厂汽轮机组变负荷运行安全经济性分析[J]. 张希富,王运民,师保平,夏成锐. 汽轮机技术. 2014(06)
[7]有限元网格划分中的圣维南原理及其应用[J]. 宋少云,尹芳. 机械设计与制造. 2012(08)
[8]超临界600MW汽轮机运行方式的优化研究[J]. 范鑫,秦建明,李明,付晨鹏. 动力工程学报. 2012(05)
[9]600MW超临界汽轮机调峰运行过程中高中压转子疲劳寿命分析[J]. 韩彦广,黄来. 汽轮机技术. 2012(01)
[10]汽轮机零部件强度有限元分析的设计判据[J]. 史进渊,杨宇,邓志成,汪勇. 热力透平. 2011(01)
硕士论文
[1]超超临界1200MW汽轮机中压缸结构强度研究[D]. 朱煜.上海交通大学 2017
[2]汽轮机闷缸状态下温度场数值模拟[D]. 韩小栋.华中科技大学 2015
[3]大型调峰机组热态启动最佳温升率的确定研究[D]. 王行.东北电力大学 2015
[4]调峰工况下汽轮机组滑压运行研究[D]. 熊帅敏.重庆大学 2015
[5]调峰工况汽轮机转子热应力分析[D]. 王晓波.东北电力大学 2015
[6]火电厂大型汽轮机变负荷运行能耗分析与优化[D]. 张希富.长沙理工大学 2014
[7]600MW汽轮机变工况优化及寿命研究[D]. 梁正兴.华北电力大学 2014
[8]超超临界汽轮机高压内缸的高温强度研究[D]. 喻超.上海交通大学 2014
[9]超临界汽轮机轴向动静间隙有限元分析研究[D]. 邓志成.上海交通大学 2013
[10]汽轮机启动过程优化研究[D]. 丁阳俊.浙江大学 2013
本文编号：3589213
【文章来源】：上海发电设备成套设计研究院有限责任公司上海市
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
汽轮机高中压内上缸汽轮机在热耗保证工况下的主要参数如下：
第二章汽轮机启动及变工况分析的数值计算理论18,,圆柱坐标下的剪应力。汽轮机零部件在稳态额定负荷工况下的分析设计判据如下：≤0.2（2-13）式中：0.2汽轮机零部件所使用的金属材料在温度t下的屈服极限。汽轮机零部件瞬态变工况下的分析设计判据如下：≤0.2（2-14）式中：瞬态工况下汽轮机零部件出现的最大等效应力；当汽轮机零部件为锻件时，取=2.0，当汽轮机零部件为铸件时取=1.5。2.5高中压转子和内缸的有限元模型对研究对象进行建模是进行有限元分析的第一步，也是关键一步。较小的模型误差是保证有限元计算精度的基矗因此鉴于所研究汽轮机高中压转子及内缸的结构特点和复杂程度，确定转子直接在Workbench自带的Spaceclaim快速建模工具中建立二维几何模型，内缸则选择更为通用的UnigraphicsNX软件进行三维实体建模。由于文件格式的差异会对软件的可识别性造成影响，因此在使用UnigraphicsNX对内缸完成实体建模后，再将该模型文件以常用的工业标准文件格式x_t格式导入Workbench软件进行后续处理和计算[42~44]。图2-2高中压转子的几何模型该型号超超临界汽轮机的高中压转子由1级调节级、7级高压级和6级中压级组成，几何边界左起主油泵中心线右至2#轴承中心线全长7658mm。在建模过程中，为节省时间，对模型进行了必要简化，比如将各压力级的叶片简化为单独的叶轮，忽略汽缸内部的汽封等。由于转子的结构特征以及边界条件都对称于中
第二章 汽轮机启动及变工况分析的数值计算理论 心轴线，属于典型的轴对称问题，据此可建立起转子轴向剖面的 1/2 作为计算模型如图 2-2 所示。 内缸支承在外缸的水平中分面上，轴向定位靠高中压进汽口间的凸台与外缸槽的配合来实现。内缸的左右部分结构基本对称，受载情况一致，故如图 2-3所示选取整个高中压内缸的 1/2 作为研究对象就可以反映整个缸体的温度与应力分布规律，从而建立起内缸的三维有限元模型。
【参考文献】：
期刊论文
[1]大型发电技术发展现状及趋势[J]. 邓清华,胡乐豪,李军,丰镇平. 热力透平. 2019(03)
[2]我国火电机组灵活性现状与技术发展[J]. 龚胜,石奇光,冒玉晨,孙浩祖. 应用能源技术. 2017(05)
[3]大型汽轮发电机组变负荷工况经济性分析[J]. 包伟伟. 热力透平. 2016(04)
[4]东汽660MW超临界汽轮机中压缸启动浅析[J]. 许涛,刘海明,罗凯. 湖北电力. 2016(S1)
[5]AP1000汽轮机低压转子结构强度优化研究[J]. 杨宇,高志清,邓志成,史进渊. 热力透平. 2015(02)
[6]电厂汽轮机组变负荷运行安全经济性分析[J]. 张希富,王运民,师保平,夏成锐. 汽轮机技术. 2014(06)
[7]有限元网格划分中的圣维南原理及其应用[J]. 宋少云,尹芳. 机械设计与制造. 2012(08)
[8]超临界600MW汽轮机运行方式的优化研究[J]. 范鑫,秦建明,李明,付晨鹏. 动力工程学报. 2012(05)
[9]600MW超临界汽轮机调峰运行过程中高中压转子疲劳寿命分析[J]. 韩彦广,黄来. 汽轮机技术. 2012(01)
[10]汽轮机零部件强度有限元分析的设计判据[J]. 史进渊,杨宇,邓志成,汪勇. 热力透平. 2011(01)
硕士论文
[1]超超临界1200MW汽轮机中压缸结构强度研究[D]. 朱煜.上海交通大学 2017
[2]汽轮机闷缸状态下温度场数值模拟[D]. 韩小栋.华中科技大学 2015
[3]大型调峰机组热态启动最佳温升率的确定研究[D]. 王行.东北电力大学 2015
[4]调峰工况下汽轮机组滑压运行研究[D]. 熊帅敏.重庆大学 2015
[5]调峰工况汽轮机转子热应力分析[D]. 王晓波.东北电力大学 2015
[6]火电厂大型汽轮机变负荷运行能耗分析与优化[D]. 张希富.长沙理工大学 2014
[7]600MW汽轮机变工况优化及寿命研究[D]. 梁正兴.华北电力大学 2014
[8]超超临界汽轮机高压内缸的高温强度研究[D]. 喻超.上海交通大学 2014
[9]超临界汽轮机轴向动静间隙有限元分析研究[D]. 邓志成.上海交通大学 2013
[10]汽轮机启动过程优化研究[D]. 丁阳俊.浙江大学 2013
本文编号：3589213
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