超超临界汽轮机超高压转子的高温强度研究

发布时间：2018-01-05 22:27

  本文关键词：超超临界汽轮机超高压转子的高温强度研究　出处：《上海交通大学》2014年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：国产研发的35MPa/600℃某超超临界新设计机组,它具有进汽参数高、热效率高,二氧化碳排放低,污染小的特点。由于超高压模块进汽参数提高到35MPa/600℃,大幅度超越现有超超临界高压模块限制值。为了满足蒸汽温度压力的提高,转子的结构进行了相应的再设计,这势必对机组的启停瞬态应力及疲劳寿命造成影响。因此,十分有必要对新设计的超高压转子启停瞬态及蠕变疲劳损伤进行计算,并根据计算结果对启停参数及温度升速率进行改进和优化,保证机组在规定的服役期内安全运行。本文以国产某超超临界1000MW机组超高压转子为分析对象,以通用有限元分析软件ABAQUS为平台,建立了超高压转子有限元模型,为了说明新设计超高压转子的性能,对比分析新设计转子与现役某电厂运行的高压转子在稳态工况以及启停工况下的稳态蠕变行为以及低周疲劳损伤,对新机组进行了高温强度考核,对结构及启动曲线提出改进意见。本文采用Norton-Bailey材料蠕变本构方程模拟转子的高温蠕变力学行为。此外为了说明转子的多轴蠕变特性,采用Cock-Ashby多轴韧度系数,对比分析新设计转子与现役转子在额定工况下稳定运行20万小时的蠕变温度场、应力场、C-A蠕变等效应变分布,研究结果表明,蠕变变形最大的位置主要集中要第一级和第二级叶根槽的位置,此位置的温度水平较高,加之叶片离心力的作用,导致其蠕变变形较大。通过对比现有高温蠕变强度的考核结果,新转子结构设计合理,可以满足正常工作要求。通过采用相同的启停曲线,对新设计和现役转子的启停过程应力应变场进行分析,以基于应变控制的Manson-Coffin寿命预测公式和Miner法则为依据得出转子的低周疲劳强度校核结果,通过结果的对比我们发现,新设计转子低周疲劳损伤大于现役转子,为保证新设计机组的安全运行,对启动曲线进行改进,本文针对原始启停曲线基础上得到的转子高温强度结果,提出了四种启动优化方案,计算了新设计转子在四种启停方案下的损伤结果,并与原始启停曲线条件下的损伤结果进行对比,给出了较优的启停改进方案。最后通过ABAQUS编程语言Python进行计算结果分析,运用连续损伤力学的有关理论,对转子寿命期内的蠕变与疲劳耦合损伤结果进行计算,考核机组使用寿命。保证机组在规定的服役期内安全运行。
[Abstract]:A new ultra-supercritical unit developed at 35 MPA / 600 鈩，

本文编号：1385134