超超临界汽轮机平衡活塞处动静结构启停工况下局部变形及强度研究
发布时间：2021-02-14 22:36
现役汽轮机进汽参数已达到26.25MPa/600℃,相比亚临界机组等运行效率都有了极大提高,但同时高温、高压的环境使材料强度降低、韧性下降。目前在某些现役超超临界机组运行中发现了高压缸平衡活塞区域密封结构与缸或转子间径向碰摩现象,严重影响了机组的正常运行,因此有必要对超超临界机组高压缸多结构强度进行分析,对平衡活塞区域动静结构间隙进行研究,并对启停工况下蠕变-疲劳耦合损伤展开研究,同时考核其使用寿命,保证高压缸多结构在服役期内的安全工作。本文以某超超临界机组高压缸（进汽参数为26.25MPa/600℃）为研究对象,采用ABAQUS有限元软件,建立热力耦合模型,分析稳态运行过程中高压缸各部件的蠕变强度及启动、停机过程利用连续损伤力学理论对蠕变-疲劳耦合作用下的寿命进行评估,并针对机组出现的碰摩现象重点分析平衡活塞区域动静结构之间径向间隙的趋势,了解此区域径向变形的情况,以此对服役工况条件进行评估。采用Norton-Bailey蠕变本构方程,分析了高压缸多结构在稳态运行20万小时条件下的温度场、应力场、单轴及多轴蠕变等效应变场,分析结果表明:高压缸结构蠕变过程中应力表现出松弛效应;多轴蠕变...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高压缸平衡活塞区域结构
*0M KT T Q DU GT F 0中：M 为热容量矩阵，K 为导热矩阵，T 为温度向量，U 为位移向系数矩阵， 为时间，D 为刚度矩阵，G 为热应力矩阵，F 为机械力变强度理论般条件下，金属材料在高温环境下都会产生蠕变变形的现象。虽然的蠕变变形程度在不同温度下有所差异，但是在研究中发现大多数共同特征：蠕变发生初，材料已经产生了应变，这个阶段为弹性形瞬态过程，在外力作用下，此时发生瞬时弹性形变，与温度无关，变阶段。按照蠕变变形随时间的演变规律可以分为三个阶段[46]：第形开始凸显，表现为在初始时刻蠕变变形速率最大，然后开始减小蠕变变形进入稳定状态，表现为蠕变变形速率基本保持不变；第三形急剧加速，直至构件达到断裂失效。从蠕变过程可以看出，蠕变形不断积累的过程，
(a) 高压缸装配结构 (b)高压缸网格划分图 2- 5 高压缸装配结构及网格划分Fig.2-5 Assembly and Mesh diagram of HP cylinder有限元模型网格类型主要采用线性四面体热机耦合单元，并对平衡活塞区域键部位进行加密。如图 2-5(b)所示，经过网格无关性验证，最后确定网格总数 1,256,356，各部件网格数量及类型详见表 2-1。表 2- 1 高压缸各部件网格数量及网格类型Table.2-1 Mesh elements amounts and types of HP cyliner parts部件 网格数目/类型 部件 网格数目/类型转子 1,245,523/C3D4T 内缸 1,165,400/ C3D4T外缸 984,412/ C3D4T I 型密封环 103,296/ C3D8T平衡活塞密封 392,633/ C3D4T 电机端密封 53,472/ C3D4T：C3D4T 表示线性四面体热机耦合单元，C3D8T 表示线性六面体热机耦合单元5.2 材料物性参数
【参考文献】：
期刊论文
[1]清洁高效火力发电技术分析[J]. 朱雅婷,郑修明,宋振龙. 中国设备工程. 2017(13)
[2]汽轮机转子钢高温蠕变疲劳寿命预测方法[J]. 崔璐,穆豪,石红梅,李臻. 应用能源技术. 2017(01)
[3]“十三五”:电力转型[J]. 管永生,李丽萍,刘亮,井然,陈敏曦. 中国电力企业管理. 2017(01)
[4]汽轮机阀门高温蠕变计算有限元单元类型选择[J]. 徐浩,王宇翔,杨彦磊,顾永丹. 热力透平. 2016(03)
[5]高参数汽轮机转子启停机疲劳损伤分析[J]. 朱煜,陈永照,王海涛,仪剑,徐浩. 热力透平. 2016(03)
[6]基于热固双向耦合模型的二次再热超超临界汽轮机超高压转子热应力研究[J]. 袁建宝,徐自力,李溶江,刘金芳,张晓东,刘东旗. 东方汽轮机. 2016(01)
[7]火电厂大气污染排放现状及烟气脱硫技术[J]. 陈杰. 资源节约与环保. 2016(01)
[8]汽轮机变工况下高压内缸变形分析[J]. 孟召军,王光定,陈奇. 汽轮机技术. 2015(04)
[9]超超临界机组高压内缸蠕变强度分析[J]. 喻超,王炜哲,张军辉,刘应征. 动力工程学报. 2014(05)
[10]热喷涂层滚动接触疲劳寿命演变规律研究进展[J]. 陈书赢,王海斗,徐滨士,康嘉杰. 机械工程学报. 2014(08)
博士论文
[1]热/力作用下钴基硬质合金组织性能变化及相关机理的研究[D]. 黄道远.中南大学 2010
硕士论文
[1]P92钢在蠕变—疲劳交互作用下的裂纹扩展行为研究[D]. 唐梦茹.天津大学 2016
[2]ECAP变形ZAM84-2Si镁合金的组织与力学性能研究[D]. 王勇生.太原理工大学 2014
[3]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
[4]航空发动机涡轮盘疲劳寿命预测与动态可靠性分析[D]. 张智胜.电子科技大学 2014
[5]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
[6]细晶TC21钛合金短时高温蠕变与应力松弛行为及机理研究[D]. 李建伟.哈尔滨工业大学 2013
[7]金属材料的高温蠕变特性研究[D]. 梁浩宇.太原理工大学 2013
[8]航空发动机涡轮盘用GH4133B合金疲劳裂纹萌生与短裂纹扩展研究[D]. 李红超.湘潭大学 2012
[9]汽轮机高压缸强度分析及改进[D]. 曹胜平.武汉理工大学 2012
[10]金属材料应变寿命曲线估算的新方法[D]. 徐鹏.南京航空航天大学 2012
本文编号：3033979
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高压缸平衡活塞区域结构
*0M KT T Q DU GT F 0中：M 为热容量矩阵，K 为导热矩阵，T 为温度向量，U 为位移向系数矩阵， 为时间，D 为刚度矩阵，G 为热应力矩阵，F 为机械力变强度理论般条件下，金属材料在高温环境下都会产生蠕变变形的现象。虽然的蠕变变形程度在不同温度下有所差异，但是在研究中发现大多数共同特征：蠕变发生初，材料已经产生了应变，这个阶段为弹性形瞬态过程，在外力作用下，此时发生瞬时弹性形变，与温度无关，变阶段。按照蠕变变形随时间的演变规律可以分为三个阶段[46]：第形开始凸显，表现为在初始时刻蠕变变形速率最大，然后开始减小蠕变变形进入稳定状态，表现为蠕变变形速率基本保持不变；第三形急剧加速，直至构件达到断裂失效。从蠕变过程可以看出，蠕变形不断积累的过程，
(a) 高压缸装配结构 (b)高压缸网格划分图 2- 5 高压缸装配结构及网格划分Fig.2-5 Assembly and Mesh diagram of HP cylinder有限元模型网格类型主要采用线性四面体热机耦合单元，并对平衡活塞区域键部位进行加密。如图 2-5(b)所示，经过网格无关性验证，最后确定网格总数 1,256,356，各部件网格数量及类型详见表 2-1。表 2- 1 高压缸各部件网格数量及网格类型Table.2-1 Mesh elements amounts and types of HP cyliner parts部件 网格数目/类型 部件 网格数目/类型转子 1,245,523/C3D4T 内缸 1,165,400/ C3D4T外缸 984,412/ C3D4T I 型密封环 103,296/ C3D8T平衡活塞密封 392,633/ C3D4T 电机端密封 53,472/ C3D4T：C3D4T 表示线性四面体热机耦合单元，C3D8T 表示线性六面体热机耦合单元5.2 材料物性参数
【参考文献】：
期刊论文
[1]清洁高效火力发电技术分析[J]. 朱雅婷,郑修明,宋振龙. 中国设备工程. 2017(13)
[2]汽轮机转子钢高温蠕变疲劳寿命预测方法[J]. 崔璐,穆豪,石红梅,李臻. 应用能源技术. 2017(01)
[3]“十三五”:电力转型[J]. 管永生,李丽萍,刘亮,井然,陈敏曦. 中国电力企业管理. 2017(01)
[4]汽轮机阀门高温蠕变计算有限元单元类型选择[J]. 徐浩,王宇翔,杨彦磊,顾永丹. 热力透平. 2016(03)
[5]高参数汽轮机转子启停机疲劳损伤分析[J]. 朱煜,陈永照,王海涛,仪剑,徐浩. 热力透平. 2016(03)
[6]基于热固双向耦合模型的二次再热超超临界汽轮机超高压转子热应力研究[J]. 袁建宝,徐自力,李溶江,刘金芳,张晓东,刘东旗. 东方汽轮机. 2016(01)
[7]火电厂大气污染排放现状及烟气脱硫技术[J]. 陈杰. 资源节约与环保. 2016(01)
[8]汽轮机变工况下高压内缸变形分析[J]. 孟召军,王光定,陈奇. 汽轮机技术. 2015(04)
[9]超超临界机组高压内缸蠕变强度分析[J]. 喻超,王炜哲,张军辉,刘应征. 动力工程学报. 2014(05)
[10]热喷涂层滚动接触疲劳寿命演变规律研究进展[J]. 陈书赢,王海斗,徐滨士,康嘉杰. 机械工程学报. 2014(08)
博士论文
[1]热/力作用下钴基硬质合金组织性能变化及相关机理的研究[D]. 黄道远.中南大学 2010
硕士论文
[1]P92钢在蠕变—疲劳交互作用下的裂纹扩展行为研究[D]. 唐梦茹.天津大学 2016
[2]ECAP变形ZAM84-2Si镁合金的组织与力学性能研究[D]. 王勇生.太原理工大学 2014
[3]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
[4]航空发动机涡轮盘疲劳寿命预测与动态可靠性分析[D]. 张智胜.电子科技大学 2014
[5]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
[6]细晶TC21钛合金短时高温蠕变与应力松弛行为及机理研究[D]. 李建伟.哈尔滨工业大学 2013
[7]金属材料的高温蠕变特性研究[D]. 梁浩宇.太原理工大学 2013
[8]航空发动机涡轮盘用GH4133B合金疲劳裂纹萌生与短裂纹扩展研究[D]. 李红超.湘潭大学 2012
[9]汽轮机高压缸强度分析及改进[D]. 曹胜平.武汉理工大学 2012
[10]金属材料应变寿命曲线估算的新方法[D]. 徐鹏.南京航空航天大学 2012
本文编号：3033979
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