基于有限元的汽轮机转子低周疲劳寿命预测与在线系统可靠性研究

发布时间：2017-03-21 04:08

  本文关键词：基于有限元的汽轮机转子低周疲劳寿命预测与在线系统可靠性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：基于半山发电有限公司某机组高、中压转子结构,利用Ansys软件,建立了转子有限元计算模型,计算得出了转子温度场、应力场。根据应力计算结果,引进非线性连续力学损伤模型,计算了复杂应力状态下转子低周疲劳寿命。针对转子表面凹槽、轴肩和叶轮根部等过渡区域,研究了冷态启动过程中转子调节级和中压叶轮根部过渡圆角处Mises热应力、切向热应力集中系数瞬态特性,指出了热应力集中是影响热应力水平的重要因素,为在线监测提供了理论依据。 针对目前无中心孔转子在线监测应力计算理论中的不足,本文理论推导了无中心孔转子应力理论计算公式,并采用有限元方法进行了验证。根据已推导理论,对现有在线监测理论切向合成应力评判准则提出了异议,提出了在线监测应力计算准则,完善了转子在线监测理论,填补了国内无中心孔转子在线监测理论空白。 同时,从系统参数采集、在线应力计算理论和低周疲劳寿命损伤模型选用三方面分析了影响在线寿命监测系统可靠性的因素,评价了现有在线监测系统可靠性。首先采用有限元计算方法,建立了转子表面温度修正模型,计算了汽缸金属监测温度带来的温差,提出了温度修正公式,然后对比分析了在线系统应力计算结果与有限元应力计算结果,最后研究了在线监测系统切向热应力计算转子寿命损耗的依据和不足,提出了适当的改进方法。
【关键词】：有限元 转子 低周疲劳 在线系统 可靠性
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TK263
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 前言7-14
• 1．1 问题的提出及工程意义7-8
• 1．2 国内外研究概况8-12
• 1．2．1 汽轮机转子的温度场及应力场分析9-10
• 1．2．2 汽轮机转子的低周热疲劳分析10-12
• 1．2．3 尚未解决的问题12
• 1．3 本文工作12-14
• 第二章 汽轮机转子热——应力分析的理论基础14-23
• 2．1 概述14
• 2．2 转子温度场有限元平衡方程的推导14-16
• 2．3 转子的有限元计算单元16-18
• 2．3．1 有限元热分析单元16-17
• 2．3．2 有限元应力分析单元17-18
• 2．4 转子热—应力耦合有限元分析基本方程的推导18-21
• 2．5 转子热弹性模型的有限元方法21-23
• 第三章 汽轮机转子非线性热——应力场的有限元计算23-64
• 3．1 转子非线性瞬态热—应力分析有限元模型的建立23-26
• 3．1．1 叶片离心力的等效转换23-24
• 3．1．2 转子几何模型的建立24-25
• 3．1．3 有限元网格划分25
• 3．1．4 材料模型25-26
• 3．2 冷态启动各级蒸汽参数的确定26-28
• 3．3 转子热边界条件的确定及放热系数的计算28-33
• 3．3．1 转子热边界条件的确定28-29
• 3．3．2 转子放热系数的计算29-33
• 3．4 转子温度场的计算与分析33-37
• 3．4．1 初始温度场的计算33
• 3．4．2 非线性瞬态温度场计算分析33-37
• 3．5 转子应力场的计算37-46
• 3．5．1 转子离心力的计算37-38
• 3．5．2 转子 MISE应力的计算38-46
• 3．6 转子应力集中系数的计算分析46-56
• 3．6．1 热应力集中系数的定义46-47
• 3．6．2 Mises热应力集中系数的计算分析47-52
• 3．6．3 切向热应力及应力集中系数的计算分析52-56
• 3．7 转子中心孔对应力的影响56-63
• 3．7．1 有无中心孔转子特点对比分析56-57
• 3．7．2 中心孔对应力影响理论分析和计算实例57-63
• 3．8 本章小结63-64
• 第四章 转子低周热疲劳寿命预测及失效特性分析64-75
• 4．1 汽轮机转子低周热疲劳失效64-69
• 4．1．1 转子裂纹形成的机理64-66
• 4．1．2 低周热疲劳影响因素66-67
• 4．1．3 疲劳特性试验曲线67-69
• 4．2 低周疲劳损伤、寿命分析及模型69-71
• 4．2．1 累积损伤模型69
• 4．2．2 连续介质损伤模型69-71
• 4．3 135MW汽轮机转子低周疲劳寿命预测71-73
• 4．4 结论73-75
• 第五章 基于有限元分析的在线寿命预测系统可靠性评价75-90
• 5．1 概述75-76
• 5．2 在线系统温度的修正76-79
• 5．2．1 温度数据采集模型77
• 5．2．2 温度有限元计算77-78
• 5．2．3 在线计算温度的修正78-79
• 5．3 转子监测面应力分析79-87
• 5．3．1 应力理论分析79-82
• 5．3．2 转子在线监测应力和应变理论计算及评价82-85
• 5．3．3 应力对比分析85-87
• 5．4 系统寿命损耗可靠性分析87-88
• 5．5 本章小结88-90
• 第六章 结论和建议90-92
• 参考文献92-95
• 硕士期间发表论文95
• 硕士期间完成项目95-96
• 致谢96

【引证文献】

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本文编号：259000