超超臨界汽輪機(jī)超高壓轉(zhuǎn)子的高溫強(qiáng)度研究.pdf

1、國(guó)產(chǎn)研發(fā)的35MPa/600℃某超超臨界新設(shè)計(jì)機(jī)組，它具有進(jìn)汽參數(shù)高、熱效率高，二氧化碳排放低，污染小的特點(diǎn)。由于超高壓模塊進(jìn)汽參數(shù)提高到35MPa/600℃，大幅度超越現(xiàn)有超超臨界高壓模塊限制值。為了滿(mǎn)足蒸汽溫度壓力的提高，轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相應(yīng)的再設(shè)計(jì)，這勢(shì)必對(duì)機(jī)組的啟停瞬態(tài)應(yīng)力及疲勞壽命造成影響。因此，十分有必要對(duì)新設(shè)計(jì)的超高壓轉(zhuǎn)子啟停瞬態(tài)及蠕變疲勞損傷進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)啟停參數(shù)及溫度升速率進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，保證機(jī)組在規(guī)定的服

2、役期內(nèi)安全運(yùn)行。
　　本文以國(guó)產(chǎn)某超超臨界1000MW機(jī)組超高壓轉(zhuǎn)子為分析對(duì)象，以通用有限元分析軟件ABAQUS為平臺(tái)，建立了超高壓轉(zhuǎn)子有限元模型，為了說(shuō)明新設(shè)計(jì)超高壓轉(zhuǎn)子的性能，對(duì)比分析新設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子與現(xiàn)役某電廠(chǎng)運(yùn)行的高壓轉(zhuǎn)子在穩(wěn)態(tài)工況以及啟停工況下的穩(wěn)態(tài)蠕變行為以及低周疲勞損傷，對(duì)新機(jī)組進(jìn)行了高溫強(qiáng)度考核，對(duì)結(jié)構(gòu)及啟動(dòng)曲線(xiàn)提出改進(jìn)意見(jiàn)。
　　本文采用Norton-Bailey材料蠕變本構(gòu)方程模擬轉(zhuǎn)子的高溫蠕變力學(xué)行為。此外為

3、了說(shuō)明轉(zhuǎn)子的多軸蠕變特性，采用Cock-Ashby多軸韌度系數(shù)，對(duì)比分析新設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子與現(xiàn)役轉(zhuǎn)子在額定工況下穩(wěn)定運(yùn)行20萬(wàn)小時(shí)的蠕變溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、C-A蠕變等效應(yīng)變分布，研究結(jié)果表明，蠕變變形最大的位置主要集中要第一級(jí)和第二級(jí)葉根槽的位置，此位置的溫度水平較高，加之葉片離心力的作用，導(dǎo)致其蠕變變形較大。通過(guò)對(duì)比現(xiàn)有高溫蠕變強(qiáng)度的考核結(jié)果，新轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，可以滿(mǎn)足正常工作要求。
　　通過(guò)采用相同的啟停曲線(xiàn)，對(duì)新設(shè)計(jì)和現(xiàn)役轉(zhuǎn)子的啟停

4、過(guò)程應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)進(jìn)行分析，以基于應(yīng)變控制的Manson-Coffin壽命預(yù)測(cè)公式和Miner法則為依據(jù)得出轉(zhuǎn)子的低周疲勞強(qiáng)度校核結(jié)果，通過(guò)結(jié)果的對(duì)比我們發(fā)現(xiàn)，新設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子低周疲勞損傷大于現(xiàn)役轉(zhuǎn)子，為保證新設(shè)計(jì)機(jī)組的安全運(yùn)行，對(duì)啟動(dòng)曲線(xiàn)進(jìn)行改進(jìn)，本文針對(duì)原始啟停曲線(xiàn)基礎(chǔ)上得到的轉(zhuǎn)子高溫強(qiáng)度結(jié)果，提出了四種啟動(dòng)優(yōu)化方案，計(jì)算了新設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子在四種啟停方案下的損傷結(jié)果，并與原始啟停曲線(xiàn)條件下的損傷結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，給出了較優(yōu)的啟停改進(jìn)方案。
　　最