重型燃气发电机组调峰过程转子寿命损耗研究

发布时间：2017-08-19 14:13

  本文关键词：重型燃气发电机组调峰过程转子寿命损耗研究

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【摘要】：我国目前主要的发电形式为火力发电。在火力发电设备中,燃气轮机由于污染较小且调峰能力强正在被越来越多的应用于发电领域,由于电网调峰的快速变负荷特性以及在日常运行过程中可能出现的机侧及网侧故障,燃气轮机的实际运行寿命可能会低于设计寿命,因此,针对燃气轮机运行过程的寿命损耗计算具有重要的意义。本文以GE9FA重型燃气轮机转子作为研究对象,从转子建模、响应分析、寿命损耗等方面展开一系列研究,探讨了燃气轮机转子扭振固有频率及扭应力较大危险截面的分布特点,并通过传递矩阵与数值积分相结合的方法,研究了如何计算实际运行状态下的转子危险截面的扭矩响应,进一步结合疲劳损伤理论确定燃气轮机在实际运行过程中调峰变负荷引发的扭振寿命损耗。主要工作结论如下：(1)归纳国内外典型燃机转子结构特点和整机布置方式,分析燃气轮机调峰原理及影响因素。(2)应用传递矩阵法计算转子轴系扭振固有模态,计算得到一阶扭振固有频率低于工频,一阶最大扭应力分布在压气机与发电机转子之间。(3)应用传递矩阵与数值积分相结合的方法计算轴系扭振响应,确定最大扭应力位于压气机与发电机转子之间的联轴器处。结合燃机调峰升负荷及启动过程计算扭振响应,启机及升负荷过程轴系扭振响应包含一阶固有频率,无工频。负荷变化时出现误并网等情况,扭振响应包含工频。(4)分析常见疲劳寿命损耗计算方式利弊,应用局部应力应变法结合雨流计数法及相关疲劳计算理论针对调峰燃机转子扭振损耗进行计算,得出结论：燃机调峰及启动过程扭振损耗均高于正常运行疲劳损耗。
【关键词】：燃气轮机 转子 调峰 扭振 寿命损耗
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM611;TM31
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 概述9-15
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1 转子扭振特性研究现状11-12
• 1.2.2 调峰对燃气发电机组的影响12-13
• 1.2.3 转子疲劳损耗研究13-14
• 1.3 论文的主要内容14-15
• 第2章 燃气轮机组轴系结构与运行特性分析15-24
• 2.1 引言15
• 2.2 燃气轮机转子结构与布置形式15-20
• 2.2.1 燃气轮机转子基本结构及运行机理15-17
• 2.2.2 燃气轮机整机布置17-18
• 2.2.3 燃-蒸联合循环机组轴系布置18-20
• 2.3 燃气轮机运行特性20-23
• 2.3.1 燃机寿命及影响因素20-21
• 2.3.2 燃气轮机调峰影响因素分析21-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 燃气轮机轴系扭振固有特性24-35
• 3.1 引言24
• 3.2 9FA型燃气轮机相关参数及轴系建模24-34
• 3.2.1 轴系的建模计算26-28
• 3.2.2 轴系的固有特性计算28-34
• 3.3 本章小结34-35
• 第4章 快速调峰引起的机组轴系扭振响应分析35-43
• 4.1 引言35
• 4.2 扭振响应计算35-42
• 4.2.1 Newmark增量法计算原理36-38
• 4.2.2 燃气轮机转子扭振响应计算实例38-42
• 4.3 本章小结42-43
• 第5章 调峰引发的寿命损耗分析43-58
• 5.1 引言43-44
• 5.2 寿命损耗计算理论44-45
• 5.2.1 名义应力法44
• 5.2.2 损伤容限法44-45
• 5.2.3 局部应力应变法45
• 5.3 局部应力应变法估算轴系疲劳损耗45-52
• 5.3.1 名义应力应变与局部应力应变的转化45-48
• 5.3.2 雨流计数法统计载荷循环48-50
• 5.3.3 平均应力对疲劳损耗计算的影响50-51
• 5.3.4 应变——寿命曲线51-52
• 5.3.5 寿命损耗计算52
• 5.4 轴系调峰扭振疲劳寿命损耗分析52-57
• 5.4.1 快速变负荷轴系寿命分析53-55
• 5.4.2 燃机启动过程轴系寿命分析55-57
• 5.5 本章小结57-58
• 第6章 结论与展望58-60
• 6.1 结论58
• 6.2 展望58-60
• 参考文献60-66
• 攻读硕士学位期间发表论文及其它成果66-67
• 致谢67

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