应用遗传算法的汽轮机转子启动优化

为了对汽轮机启动过程进行优化,发展了一种转子热应力半解析递推计算模型。该模型考虑蒸汽换热系数的变化,将启动过程分解为多个换热系数不变的升温过程,各升温过程的换热系数值取为该升温过程开始时刻的换热系数。同时,将每个升温过程结束时刻转子的温度场拟合为只含偶数次幂的4次多项式,并将拟合的温度场作为下个升温过程的初始温度场,通过拉普拉斯变换法,计算出下个升温过程的瞬态温度场。利用半解析递推模型构造转子启动优化的目标函数,采用遗传算法对660 MW机组的冷态启动曲线进行了优化,优化后转子的最大热应力减小了19.4%,且启动时间减小了4.9%。为验证该半解析递推模型的计算精度和效率,分别采用有限元模型和半解析递推模型计算了660MW机组转子冷态启动过程中的瞬态温度场、应力场,计算结果表明:两种模型计算的转子关键部位热应力变化趋势相同,最大热应力相差0.11%,而递推模型计算的时间约为有限元模型计算时间的2.8%。     

基于遗传算法的汽轮机转子启动优化研究

为对汽轮机启动过程进行优化,发展了一种转子温度场计算的半解析递推模型。该模型考虑蒸汽换热系数的变化,将启动过程分解为多个换热系数不变的升温过程,各升温过程的换热系数值取为该升温过程开始时刻的换热系数,同时将每个升温过程结束时刻转子的温度场拟合为只含偶数次幂的4次多项式,并将拟合的温度场作为下个升温过程的初始温度场;通过拉普拉斯变换法,计算出下个升温过程的瞬态温度场;最后,利用半解析递推模型构造转子启动优化的目标函数,采用遗传算法对660MW机组的冷态启动曲线进行了优化,优化后转子的最大热应力减小了19.4%,且启动时间减小了4.9%。为验证该半解析递推模型的计算精度和效率,分别采用有限元模型和半解析递推模型计算了660 MW机组转子冷态启动过程中的瞬态温度场、应力场,计算结果表明:两种模型计算的转子关键部位热应力变化趋势相同,最大热应力相差0.11%,而递推模型计算的时间约为有限元模型计算时间的2.8%。     

基于遗传算法的汽轮机转子启动优化研究

为对汽轮机启动过程进行优化,发展了一种转子温度场计算的半解析递推模型。该模型考虑蒸汽换热系数的变化,将启动过程分解为多个换热系数不变的升温过程,各升温过程的换热系数值取为该升温过程开始时刻的换热系数,同时将每个升温过程结束时刻转子的温度场拟合为只含偶数次幂的4次多项式,并将拟合的温度场作为下个升温过程的初始温度场;通过拉普拉斯变换法,计算出下个升温过程的瞬态温度场;最后,利用半解析递推模型构造转子启动优化的目标函数,采用遗传算法对660MW机组的冷态启动曲线进行了优化,优化后转子的最大热应力减小了19.4%,且启动时间减小了4.9%。为验证该半解析递推模型的计算精度和效率,分别采用有限元模型和半解析递推模型计算了660 MW机组转子冷态启动过程中的瞬态温度场、应力场,计算结果表明:两种模型计算的转子关键部位热应力变化趋势相同,最大热应力相差0.11%,而递推模型计算的时间约为有限元模型计算时间的2.8%。     

基于遗传算法的汽轮机转子启动优化研究

为对汽轮机启动过程进行优化,发展了一种转子温度场计算的半解析递推模型。该模型考虑蒸汽换热系数的变化,将启动过程分解为多个换热系数不变的升温过程,各升温过程的换热系数值取为该升温过程开始时刻的换热系数,同时将每个升温过程结束时刻转子的温度场拟合为只含偶数次幂的4次多项式,并将拟合的温度场作为下个升温过程的初始温度场;通过拉普拉斯变换法,计算出下个升温过程的瞬态温度场;最后,利用半解析递推模型构造转子启动优化的目标函数,采用遗传算法对660MW机组的冷态启动曲线进行了优化,优化后转子的最大热应力减小了19.4%,且启动时间减小了4.9%。为验证该半解析递推模型的计算精度和效率,分别采用有限元模型和半解析递推模型计算了660 MW机组转子冷态启动过程中的瞬态温度场、应力场,计算结果表明:两种模型计算的转子关键部位热应力变化趋势相同,最大热应力相差0.11%,而递推模型计算的时间约为有限元模型计算时间的2.8%。     

基于遗传算法的汽轮机转子启动优化研究

为对汽轮机启动过程进行优化,发展了一种转子温度场计算的半解析递推模型。该模型考虑蒸汽换热系数的变化,将启动过程分解为多个换热系数不变的升温过程,各升温过程的换热系数值取为该升温过程开始时刻的换热系数,同时将每个升温过程结束时刻转子的温度场拟合为只含偶数次幂的4次多项式,并将拟合的温度场作为下个升温过程的初始温度场;通过拉普拉斯变换法,计算出下个升温过程的瞬态温度场;最后,利用半解析递推模型构造转子启动优化的目标函数,采用遗传算法对660MW机组的冷态启动曲线进行了优化,优化后转子的最大热应力减小了19.4%,且启动时间减小了4.9%。为验证该半解析递推模型的计算精度和效率,分别采用有限元模型和半解析递推模型计算了660 MW机组转子冷态启动过程中的瞬态温度场、应力场,计算结果表明:两种模型计算的转子关键部位热应力变化趋势相同,最大热应力相差0.11%,而递推模型计算的时间约为有限元模型计算时间的2.8%。     

二维空心透平转子热状态在线监测模型

结合工程实际情况,用积分变换的方法对二维空心转子导热微分方程进行解析求解,推导得到空心转子内温差及热应力时间域迭代计算公式,并在迭代过程中对随温度变化的物性参数产生的非线性问题进行处理,物性参数由前一时刻物性参数考虑温度变化后进行修正,得到修正后的迭代计算模型,所得到的温度和热应力计算模型可用于典型空心轴对称体如汽轮机转子等热状态理论分析、在线监测和疲劳分析.     

采用热固双向耦合模型的转子热应力计算方法研究

为准确计算汽轮机转子在启、停机过程中的热应力,建立了转子瞬态温度场、应力场分析的热固双向耦合轴对称计算模型。该模型在考虑转子温度场对应力场影响的同时,也考虑了应力场对温度场的影响。采用热固双向耦合有限元模型计算了某超超临界660MW超高压转子的瞬态温度场和热应力场,并研究了热固双向耦合和单向模型计算结果的差异。计算结果表明:在转子启动过程中,温度与变形之间的耦合作用会随主蒸汽和转子表面温差增大而增强,当转子表面初温与主蒸汽温差为280℃时,两种模型计算出的转子最大热应力相差6.6%。因此,在转子表面热冲击较大的情况下,应选择热固双向耦合模型进行转子热应力计算。     

大型汽轮机转子动态热应力的数学模型

应用黄仙、倪维斗在《动力工程》第１５卷第６期提出的“复频法”建立了转子动态热应力（热或冷冲击问题）的精确数学模型。该模型改变了以往的转子热应力研究中，不论是有限元法还是解析法，均将问题作“拟静态”处理的思想。更深入地分析了大型汽轮机转子的热应力问题，并以离散相似法对大型汽轮机转子的动态热应力进行了数字仿真。结果表明转子动态热应力不能由“拟静态”热应力表示。在我国电网峰谷差日益扩大，大批２００ＭＷ机组参与调峰运行的情况下，转子动态热应力精确数学模型的建立，为统筹解决调峰机组的灵活、安全性提供了有力的数学工具。     

稠油注蒸汽热采过程中射孔段套管热应力仿真模拟

我国稠油资源约占总石油资源的30%。稠油油藏以蒸汽吞吐开采为主,一个蒸汽吞吐循环周期包括蒸汽注入阶段、焖井阶段和采油阶段。其中,造成稠油热采井套管损坏的主要原因之一是热采井高温及温度剧烈变化,利用ABAQUS有限元软件建立了三维井筒模型,分析了蒸汽注入阶段、闷井阶段的热传导过程及射孔段套管的热应力分布,其中射孔部位是稠油热采过程中较易破坏的地方,经过几个吞吐周期后套管上会积累较高的残余应力而使套管发生塑性破坏。     

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.