基于有限單元法的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子壽命評(píng)估研究.pdf

1、火力發(fā)電設(shè)備是裝備制造業(yè)中的大型設(shè)備,一旦設(shè)備出現(xiàn)故障不僅會(huì)對(duì)電廠造成經(jīng)濟(jì)損失還會(huì)造成人員傷亡,因此為保證發(fā)電設(shè)備的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,研究發(fā)電設(shè)備的壽命問(wèn)題具有重要意義。在高溫下運(yùn)行的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子,是火力發(fā)電設(shè)備中最重要的部件之一,同時(shí)也是金屬耗量大、費(fèi)用高、受力情況最復(fù)雜、工作條件最艱苦的汽輪機(jī)部件;它是汽輪機(jī)的薄弱環(huán)節(jié)之一,其壽命基本代表了一臺(tái)汽輪機(jī)組的壽命。
　　本文針對(duì)國(guó)產(chǎn)50MW汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子壽命問(wèn)題進(jìn)行研究,研究結(jié)果對(duì)于

2、電廠機(jī)組安全、工人人身安全和電廠運(yùn)行優(yōu)化具有重要意義。主要研究工作如下:(1)分析了汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子在高溫高壓狀態(tài)下的工作狀況,研究了造成汽輪機(jī)壽命損耗的低周疲勞壽命損耗,高溫蠕變壽命損耗及總壽命損耗的計(jì)算方法。(2)以當(dāng)前廣泛應(yīng)用的冷態(tài)滑參數(shù)啟動(dòng)過(guò)程為重點(diǎn)研究工況,擬定了機(jī)組在該工況下的啟動(dòng)方案;建立了汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的全尺寸有限元分析模型,并采用加載等效質(zhì)量塊的方法對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)化;采用工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)知識(shí)計(jì)算了汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子邊界蒸汽溫度和各個(gè)部位

3、的對(duì)流放熱系數(shù),并將其作為邊界條件加載到汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的有限元模型上。(3)使用ANSYS軟件對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行了溫度場(chǎng)的計(jì)算與分析,得到了其溫度分布規(guī)律、溫差最大時(shí)刻及出現(xiàn)的部位;采用熱應(yīng)力間接耦合分析法對(duì)轉(zhuǎn)子的應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算與分析,得到了其應(yīng)力分布變化情況、等效應(yīng)力最大值及出現(xiàn)的時(shí)刻和部位。(4)綜合上述計(jì)算和分析結(jié)果,應(yīng)用邁內(nèi)爾(Miner)理論對(duì)汽輪機(jī)在冷態(tài)滑參數(shù)啟動(dòng)過(guò)程中的疲勞壽命損耗進(jìn)行了估算,并在此基礎(chǔ)上提出了汽輪機(jī)壽命管理的項(xiàng)目及