1000MW汽轮机转子热应力监控系统中温差的计算方法的研究

1000MW汽轮机转子热应力监控系统中温差的计算方法的研究

杨宇1
祁昊2
陈钢2

1.上海发电设备成套设计研究院
上海
200240；

2.上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂
上海
200240

摘要：介绍了基于一阶惯性环节的高压转子温度场的原理和计算方法，推导了在控制系统中使用的简化迭代计算公式。针对1000MW超超临界汽轮机，通过进行有限元法的温度场计算，验证了在热应力监控中使用高压内缸内壁温度等效替代高压转子外表面温度的合理性。分别采用一阶惯性环节法、差分法、有限元法三种方法，计算了汽轮机高压转子的冷态启动、温态启动、热态启动和极热态启动过程的体积平均温度和转子中心温度，并进行了转子表面温差和转子中心温差计算的精度对比分析和应力计算安全性分析，从而验证了一阶惯性环节法的计算高精度和易用性。

关键词：汽轮机；热应力监控；温差；一阶惯性环节；差分法；有限元

汽轮机启停和大负荷变动过程时，蒸汽温度变动剧烈，将对转子等部件造成热冲击或冷冲击，产生较大的热应力。热应力是由于温度分布不均匀造成的，温度梯度的大小决定了热应力的大小。为防止热应力超标，大型汽轮机的控制系统中多具有热应力控制和保护系统。热应力监控的准确性取决于所获得的温度分布的准确性。对于汽缸、阀壳等非转动部件，可以通过安装测温元件来直接测量其温度分布。对于转子等转动部件，却无法通过安装测温元件来直接测量其温度分布。上海汽轮机厂引进西门子技术生产的1000MW超超临界汽轮机的热应力监控系统中，转子外表面温度用插入内缸内壁90%深度的测点温度来等效替代。体积平均温度和中心轴线温度则采用了惯性环节法通过迭代仿真计算的方法来获得。

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