汽輪機轉(zhuǎn)子壽命預(yù)測及評估的研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，汽輪機作為發(fā)電設(shè)備的典型裝備越來越受到人們的關(guān)注。為了保證發(fā)電設(shè)備安全、可靠、經(jīng)濟的運行，汽輪機機組的壽命問題一直是研究的重點。汽輪機轉(zhuǎn)子作為機組的關(guān)鍵部件，也是機組的薄弱環(huán)節(jié)。其長期高速運行在高溫、高壓的環(huán)境下，一旦出現(xiàn)故障，將會帶來十分嚴(yán)重的后果。因此，研究汽輪機轉(zhuǎn)子的壽命問題具有十分重要的意義。
　　本文以國產(chǎn)135MW汽輪機轉(zhuǎn)子為研究對象，結(jié)合有限元技術(shù)，利用HyperMesh、ANSYS有限元分析軟件

2、計算出機組在冷態(tài)啟動下的溫度場和應(yīng)力場，并將計算結(jié)果導(dǎo)入到MSC.Fatigue中來預(yù)測其壽命，并對壽命進(jìn)行評估，其結(jié)果對于機組的運行和設(shè)計具有指導(dǎo)意義。主要研究工作如下：
　　1）分析了汽輪機轉(zhuǎn)子的疲勞機理及影響其壽命的主要因素，并研究了低周疲勞壽命和蠕變疲勞壽命的估算方法。
　　2）確定了機組的冷態(tài)啟動方案，并繪制了其冷態(tài)啟動曲線。根據(jù)啟動過程中各級處的壓力和溫度，結(jié)合熱力學(xué)知識計算出各級處的放熱系數(shù)，并將其作為邊界條件

3、添加在有限元模型上。
　　3）通過SolidWorks完成汽輪機轉(zhuǎn)子三維模型的創(chuàng)建，并對模型進(jìn)行合理的簡化處理?？紤]到葉片產(chǎn)生的離心力作用，將葉片等效為質(zhì)量環(huán)，通過修改質(zhì)量環(huán)的厚度和密度來保證葉片產(chǎn)生的離心力不變。利用HyperMesh完成模型的網(wǎng)格劃分，并對網(wǎng)格進(jìn)行修改已達(dá)到計算要求。最后，完成材料屬性及邊界條件的定義。
　　4）將有限元模型輸入到ANSYS求解器，求出轉(zhuǎn)子的溫度場云圖，并通過間接耦合分析方法對轉(zhuǎn)子的應(yīng)力場