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国产200MW汽轮机组调峰运行转子(1)

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科技先锋 发表于 2010-2-22 13:28:33 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
<p><font face="Verdana">摘 要 根据广东省韶关电厂8号机调峰运行的试验数据,运用九节点等参单元的有限元计算程序,对国产200MW汽轮机高、中压转子在不同变负荷率下进行了温度场和热应力场的数值计算,并计算了低负荷调峰方式下滑压运行时的转子低周疲劳寿命损耗,为确定该型机组的最佳低负荷调峰运行曲线提供理论依据。</font></p>
<p><font face="Verdana">关键词 汽轮机 转子 调峰 热应力 寿命损耗</font></p>
<p><font face="Verdana">  随着电网容量的不断增大,电网负荷峰谷差越来越大,大型机组参与调峰势在必行,因此如何合理地确定调峰运行过程及其负荷变化速度和蒸汽参数变化规律是确保大型调峰机组安全经济运行的前提。<br/>  本文以国产200MW机组为研究对象,以调峰运行过程实测参数为依据,再现机组在实际调峰运行过程中转子内温度的真实分布和应力变化规律,对200MW机组实际调峰运行过程进行优化,在确保安全和合理寿命损耗的前提下,确定最佳调峰方式。</font></p>
<p><font face="Verdana">1 计算原理<br/>  计算汽轮机转子不稳定温度场时,认为转子是均质,各向同性,且无内热源的物体,为轴对称非稳定导热问题。其数学模型为:</font></p>
<p><font face="Verdana">    (1)</font></p>
<p><font face="Verdana">初始条件和边界条件:</font></p>
<p><font face="Verdana">    T|t=0=φ(r,y) (2)</font></p>
<p><font face="Verdana">    (3)</font></p>
<p><font face="Verdana"> 计算汽轮机转子应力场时,认为转子为完全弹性,连续,均质,各向同性的轴对称问题。</font></p>
<p><font face="Verdana">     (4)</font></p>
<p><font face="Verdana">利用虚功原理,得:</font></p>
<p><font face="Verdana">[k]e[δ]e={Q}e {P}e {H}e {F}e (5)</font></p>
<p><font face="Verdana">2 试验数据的处理<br/>2.1 计算工况<br/>  在低负荷调峰运行方式下,实测工况共4种,变负荷率分别为-2.5/min, 2.5/min,-3.5/min, 3.5/min,对这4种工况进行温度场、应力场的计算。<br/>  按实测蒸汽参数对主蒸汽参数进行修正后,按-2.5/min, 2.5/min,-3.5/min, 3.5/min,-5.0/min, 5.0/min6种工况,进行温度场、应力场的计算。<br/>  计算采用精度较高的四边形九节点等参单元有限元程序。</font></p>
<p><font face="Verdana">2.2 初始条件和边界条件<br/>  由于试验负荷都是从稳定工况开始变动,在计算时取相应负荷下的稳态温度场作为初始温度场。<br/>  高压转子左右端面为轴承端,温度由润滑油冷却系统决定,为第一类边界条件,中心孔处于封闭状态,可取为绝热边界,转子表面取为第三类换热边界条件。<br/>  中压转子左端取为第一类边界条件,右端面取自第22级和第23级中分面,可近似地取为绝热边界条件,中心孔取为绝热边界,转子表面取为第三类换热边界条件。</font></p>
<p><font face="Verdana">2.3 蒸汽参数的处理<br/>  根据韶关电厂8号机组(200MW)的变负荷试验数据,参考国内同类型机组的现场运行数据,将测得的主蒸汽温度、压力,调节级后温度、压力,再热蒸汽温度、压力,以及前六段抽汽的温度、压力,进行仔细整理。由于是在确定的变负荷率下进行计算,故以功率作为自变量,进行离散数据的拟合。利用处理好的已知蒸汽参数,再进行变工况计算,从而得出转子各个部位的蒸汽温度和压力。<br/>  流过汽轮机通流部分的蒸汽所加热的转子表面部分所占比例较小,而从端部汽封、隔板汽封泄漏的汽流对转子表面影响较大,但这部分汽流的蒸汽不同于通流部分的蒸汽参数,实际上是难以估算的。在本文中通过反复的迭代计算求出这些参数。</font></p>
<p><font face="Verdana">2.4 蒸汽和金属物性参数的确定<br/>  参照一些模型的验算表明,金属物性对温度场的影响较小,但对热应力场影响较大,而蒸汽物性对温度场和热应力场都会产生较大的影响。本文据物性拟合公式[1],使金属物性随金属温度变化,蒸汽物性随汽温、压力变化,计算表明,公式精度满足要求。<br/>  转子材料为30Cr2MoV耐热高强度钢。</font></p>
<p><font face="Verdana"></font>&nbsp;</p>
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