125 MW汽轮机转子的启停调峰试验研究

对 1 2 5MW机组汽轮机转子在启停调峰过程中的应力谱和低周疲劳寿命损耗进行了计算 ,给出了五种典型试验工况下的计算结果 .根据计算结果确定了应作重点监测的五个危险点 ,指出寿命损耗最大的是启停调峰方式 ,并且要控制冷冲击对寿命损耗的影响 .     

调峰运行汽轮机转子的疲劳寿命

本文推论并总结了对汽轮机高压转子进行低周疲劳计算的方法和步骤。作为例子,绘出了华莹山电厂4号汽机的一组疲劳寿命损耗曲线。文中对美、苏转子钢的两根低周疲劳曲线作了比较和讨论,并分析了计算结果,得出了对生产有用的结论。     

X12CrMoWVNbN10-1-1转子钢室温低周疲劳特性

采用应变控制对超超临界汽轮机转子钢X12CrMoWVNbN10-1-1进行室温低周疲劳试验,并对试验结果进行了讨论.拟合了循环应力-应变曲线和应变-寿命曲线,得到该材料的室温低周疲劳特性参数,包括Ramberg-Osgood参数和Manson-Coffin参数,推测出该材料的转变寿命.对低周疲劳试验开始和结束两个阶段的拉压应力峰值、拉压卸载弹性模量以及迟滞回线面积进行了对比分析,并对不同应变幅控制的低周疲劳对应的应力变化进行了讨论.     

充水保压蜗壳结构中钢衬的低周疲劳问题

鉴于抽水蓄能机组蜗壳通常采用充水保压技术埋入混凝土,在运行期钢蜗壳须要承受频繁的大幅值静水压力循环作用,面临一定程度的低周疲劳失效风险,以某实际充水保压蜗壳结构为例,首先基于ABAQUS有限元分析平台完成了该组合结构的施工-运行过程静力仿真分析,然后基于DesignLife疲劳分析平台,依据有限元静力分析结果采用常幅值荷载的循环方式预测了钢蜗壳的疲劳寿命,其中材料的S-N曲线(应力-寿命曲线)选取为Eurocode3-112.计算结果表明:运行期钢蜗壳的局部脱空现象会对其自身的受力产生不利影响,脱空区-高应力区-高疲劳失效风险区三者间存在显著的因果对应关系.从预测的疲劳寿命数量级(2×10~5以上)看,电站运行期内钢蜗壳无低周疲劳失效的风险.     

综合经济目标下的电厂汽轮机组最优负荷分配

提出了基于动态规划法的汽轮发电机组负荷分配的优化模型,该模型考虑了机组主要部件的低周疲劳寿命损耗、机组的最小运行时间和最小停机时间、负荷最大爬升和降负荷速度限制等约束条件,并对各种因素对负荷分配计算结果的影响进行了比较分析.文中以一个具有4台300MW机组的电厂作为运行单元,考虑运行单元内部的各种费用,并将其折合成标准煤耗量.计算结果表明,采用这种负荷分配模型,在满足电网调度负荷的前提下,可以降低煤耗率3g/(kW·h).     

高温复杂疲劳工况下10%Cr钢寿命特性

汽轮机转子等高温零部件在工作环境下经常受到高低周复合疲劳载荷,高低周疲劳交互作用时,机组寿命会大幅下降。为评价高温复杂疲劳工况下转子钢的寿命特性,分别进行了低周疲劳实验、高周疲劳实验及高低周复合疲劳实验,并分析了各实验工况下的寿命特性。通过对应变与寿命的关系进行分析,发现高低周复合疲劳应变幅比与寿命比在双对数坐标下呈幂函数关系,并以此提出一种研究高低周复合疲劳寿命的新方法。     

汽轮机焊接转子接头低周疲劳过程损伤变量的复合分析法

分析焊接转子接头的低周疲劳损伤过程对转子的安全性评估具有重要的指导意义。该文采用疲劳损伤力学的方法分析NiCrMoV钢汽轮机低压焊接转子1∶1模拟件接头低周疲劳过程。针对损伤变量表征方法中的弹性模量法和应力幅值法应用的局限性,并考虑循环前期循环软化(硬化)造成的材料损伤,提出了适用于循环软化材料或者循环前期出现短暂循环硬化、随后循环软化的材料的低周疲劳全过程损伤变量的分析方法——复合分析法。试验结果表明:在NiCrMoV钢汽轮机低压焊接转子接头的低周疲劳损伤过程分析中,采用复合分析法较弹性模量法和应力幅值法更为合理。     

U71Mn轨钢低周疲劳寿命的研究

通过对U71 Mn轨钢材料低周疲劳的试验,建立了Manson-Coffin关系式,从而为估算U71 Mn轨铜的低周疲劳寿命提供了依据,并根据尖锐缺口裂纹萌生的常规试验,提出了反映尖锐缺口曲率影响的弹塑性疲劳缺口系数K_f~p,据此建立了K_f~p与缺口裂纹萌生寿命N_i的关系.用这种方法同样可以预测材料的低周疲劳寿命.计算表明,两种方法的计算误差在10％以内.     

超超临界汽轮机高压转子低周疲劳及损伤分析

为了评估国产某百万级超超临界汽轮机高压转子的高温强度,利用有限元分析软件Abaqus建立了超超临界汽轮机高压转子的轴对称有限元模型,加载了相应的热力边界条件,分析了转子在冷态启动过程中的温度和应力分布以及特征点的等效应变变化过程,并采用Mansoncoffin公式预测转子在冷态启停过程中产生的疲劳损伤.结果表明:在转子启动初期,凝结换热所导致的转子表面与转子中心的温差较大;在转子启动初期,转子受热不均匀所引起的热应力较大,在转子启动后期,其应力降至较低水平;高压转子在平衡活塞圆弧段产生的低周疲劳损伤最大,但其值仅为1.692×10-4,在所设计的使用条件(30a启停360次)下不会出现低周疲劳失效的危险.     

考虑到材料温度特性的汽机转子疲劳寿命计算

提出了考虑材料特怀随温度变化的疲劳寿命算法,对比了在考虑材料温芳特性及不考虑材料温度特性情况下民轮机转子在启动过程中的寿命损耗计算结果的差异,证明考虑材料温度特性的计算方法能有提高计算结果的精度。     

高温高低周复合载荷试验加载技术

为了获取航空发动机涡轮转子叶片的疲劳寿命,通过电磁感应加热、高低周复合载荷协调加载控制方法实现正交载荷解耦联合加载,研究了转子叶片在高温环境、低周离心载荷和高周振动载荷耦合响应,并基于涡轮叶片模拟试验件,对上述技术进行了验证.结果表明,该试验技术具备可行性和正确性.可见该技术可以实现航空发动机结构部件的多场耦合复杂载荷...     

涡轮增压器叶片高低周疲劳寿命特性分析

转子是涡轮增压器高速旋转部件,在运行中承受高低周疲劳载荷,其安全运行尤为重要.为获得涡轮增压器叶片的高低周疲劳寿命,通过改变高低周疲劳中高周应力比和单个复合疲劳载荷块中的高周频率,分析疲劳寿命特征,建立了基于Miner理论的寿命评估模型,利用此模型分析得出160 000 r/min转速下涡轮叶片的高低周复合疲劳寿命.通...     

高低周复合疲劳工况下汽轮机转子钢寿命模型

高周疲劳和低周疲劳交互作用产生的高低周复合疲劳会引起汽轮机转子钢10Cr-1Mo-1V的快速失效.研究了高低周复合载荷下10Cr-1Mo-1V钢的应变-寿命特性,通过分析应变比-寿命比的关系,提出一种研究高低周复合疲劳寿命的新方法.通过引入四种材料的高低周复合疲劳实验数据,用于不同工况下模型的验证与分析.结果表明,所提出的模型与实验值较好地吻合,对于承受复合疲劳工况的材料,其适用性较强,所需参数较少.     

再制造航空发动机涡轮盘LCF寿命预测研究

针对缺乏航空发动机再制造涡轮盘低周疲劳(low cycle fatigue,LCF)参数数据,无法直接利用传统寿命预测方法进行再制造涡轮盘LCF寿命预测的现状,考虑疲劳极限与疲劳寿命的关系,提出利用再制造涡轮盘寿命修正系数,对通过有限元应力-应变分析及局部应力-应变法得到的寿命预测结果进行修正的方法,实现再制造涡轮盘寿命预测．最后将预测结果与相关试验结果进行对比,证明预测结果具有一定准确性．     

S1/S2相对流面迭代法及其在汽轮机改型中的应用

应用吴仲华教授提出的S1／S2两类相对流面迭代方法，松水蒸气性质计算，并将AMDC（Aeiley/Mathieson/Dunham/Came)损失模型引入到计算中，实现了两类相对流面的迭代计算，用该计算方法对某热电联产汽轮机低压级组通流部分的叶片进行了倾扭复合成型设计，改变了流道中的压力分布，使级反动度沿径向的变化更趋合理，通过参数优化和静，动叶栅匹配，使该级组相对原设计的相对内效率提高了6．6％左右。     

蠕变引起的疲劳裂纹扩展

为了保证火电厂的蒸汽管道、汽轮机转子等零件的安全运行，确定疲劳裂纹的扩展率有重要意义。根据时间相关断裂力学的理论，提供了一种计算蠕变扩展率的方法。介绍了时间相关断裂力学有关的裂纹尖端参数，指出用参数Ｃｔ，ａｖ作为衡量蠕变裂纹扩展的参数是适宜的；讨论了疲劳对蠕变裂纹扩展的影响，指出材料的疲劳屈服极限和抗蠕变能力是决定这种影响大小的主要因素；并给出了蠕变裂纹扩展率的计算公式     

汽包与管道疲劳损伤断裂可靠性分析

针对火电厂中汽包与管道在运行过程中发生疲劳损伤断裂失效这一类问题 ,提出一种概率疲劳损伤断裂失效分析方法 ,它以汽包与管道类压力容器结构的初始疲劳质量状态为基础 ,考虑了汽包或管道在疲劳条件下材质损伤衰变、萌生裂纹及其扩展时的随机性 ,采用概率统计方法 ,建立起以裂纹长度为准则的汽包与管道发生疲劳损伤断裂失效时的功能函数 ,同时还给出了按近似概率分析方法中的JC法与一次二阶矩法计算了汽包或管道在不同循环次数下的疲劳裂纹超过数概率。上述分析与计算 ,实质上反映了对汽包或管道疲劳损伤断裂失效时的疲劳寿命进行可靠性评估的概率分析新方法。本文中最后引用汽包与管道用耐热钢的疲劳试验结果 ,与上述分析方法得到的预测结果加以对比验证 ,表明提出的这一新方法是合理的和可靠的。     

塑性变形造成的预应力对汽机转子热应力的影响

从理论和计算两方面讨论了汽轮机启动过程中的残留塑性变形对下次启动过程中应力场的影响，发现根据流雨法计算，其对转子寿命损耗的影响不大．同时，可以通过减小停机时的温降率，控制残余应变，使转子在启动时刻的最大热应力减小．     

以二氧化碳作介质的冷凝汽轮机排汽的节能分析

以100 MW 高压凝汽式汽轮机发电机组为例,对采用以二氧化碳为介质的带膨胀机的排汽冷凝系统进行了循环过程的热力计算,得出这种系统通过二氧化碳膨胀机回收汽轮机排汽中的部分能量,不仅能够减少汽轮机系统的冷源损失,还能减少冷却水的消耗量,减少系统运行的动力消耗,并与现在常用的汽轮机排气冷却水系统在热效率、冷却水用量、冷却水系统用电量等方面进行了对比分析。