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1、圖書分類號(hào)：U.D.C.:工學(xué)碩士學(xué)位論文調(diào)峰工況汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力分析碩士研究生：王曉波導(dǎo)師：李勇教授申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：工學(xué)碩士學(xué)科、專業(yè)：動(dòng)力工程及工程熱物理所在單位：能源與動(dòng)力工程學(xué)院答辯日期：2015年3月授予學(xué)位單位：東北電力大學(xué)ClassifiedIndex:U.D.C.DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringAnalysisonSteamTurbineRotorThermalStressforPeakLoadConditionCandidate：WangXiaoboSupervisor：Prof.LiY
2、ongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringPowerEngineeringandSpecialty：EngineeringThermophysicsAffiliation：SchoolofEnergyandPowerEngineeringDateofOralExamination：Mar.2014University：NortheastDianliUniversity摘要目前我國(guó)社會(huì)用電結(jié)構(gòu)發(fā)生巨大變化，用電峰谷差越來(lái)越大。隨著風(fēng)電、光伏發(fā)電等間歇式清潔能源發(fā)電的比例不斷增加，加大了電網(wǎng)消納此類電能的難度，風(fēng)
3、電企業(yè)被迫棄風(fēng)，造成了經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)資源的浪費(fèi)。同時(shí)考慮到火電機(jī)組在低負(fù)荷時(shí)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性差，這些促使大型火電機(jī)組不得不進(jìn)行啟停調(diào)峰運(yùn)行。研究汽輪機(jī)啟動(dòng)過(guò)程的熱應(yīng)力及壽命損耗，對(duì)保障大容量火電機(jī)組參與調(diào)峰的安全性及機(jī)動(dòng)性有重大意義。調(diào)峰運(yùn)行汽輪機(jī)變動(dòng)負(fù)荷及啟停頻繁，進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽參數(shù)變化大，引起汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子尤其是調(diào)節(jié)級(jí)部位金屬溫度發(fā)生劇烈變化，導(dǎo)致其溫度梯度及熱應(yīng)力較大，對(duì)安全運(yùn)行造成威脅，同時(shí)限制了機(jī)組快速調(diào)峰的能力。本文首先對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子所受的熱應(yīng)力及機(jī)械應(yīng)力的產(chǎn)生及分布進(jìn)行了基礎(chǔ)理論分析；然后，建立汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子調(diào)節(jié)級(jí)二維有限元模型，選擇了合適的網(wǎng)格數(shù)量及進(jìn)行適當(dāng)
4、的局部加密，完成網(wǎng)格劃分；編程計(jì)算熱態(tài)啟動(dòng)過(guò)程中不同部位的蒸汽溫度及對(duì)流換熱系數(shù)隨啟動(dòng)時(shí)間的變化，作為第三類邊界條件，使用ANSYS有限元軟件求解溫度場(chǎng)，得出不同時(shí)刻的溫度分布情況，關(guān)鍵點(diǎn)溫度及轉(zhuǎn)子表面與中心線溫差隨時(shí)間的變化，通過(guò)熱-結(jié)構(gòu)耦合分析，得到轉(zhuǎn)子的應(yīng)力場(chǎng)分布，對(duì)轉(zhuǎn)子的切向、徑向、軸向及合成應(yīng)力進(jìn)行詳細(xì)分析，以應(yīng)力分析結(jié)果為基礎(chǔ)，估算出熱態(tài)啟動(dòng)一次的壽命損耗；最后，對(duì)影響熱應(yīng)力的因素進(jìn)行了詳細(xì)分析，并通過(guò)改變低負(fù)荷時(shí)的升負(fù)荷速率對(duì)熱態(tài)啟動(dòng)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，降低了最大應(yīng)力，減小壽命損耗，提高大型火電機(jī)組參與啟停調(diào)峰的安全可靠性及機(jī)動(dòng)性。關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；風(fēng)電
5、消納；熱應(yīng)力；調(diào)峰運(yùn)行IAbstractAsChinanowwitnessesthegreatchangesinsocialpowerconsumption,thereisanincreasinglylargedifferencebetweenthepeakloadandthevalue.Withtheconstantincreaseinthepowergenerationratioofintermittentcleansourcesofenergy,suchaswindpowerandphotovoltaic,ithasbecomeincreasinglyd
6、ifficultforthegridtocontainandconsumepowertypes.Asaresult,thewindpowerenterpriseshavegivenupthiskindofpower,whichleadstogreateconomiclossaswellaswasteofsocialresources.Atthesametime,theloweconomicefficiencyofthermalpowerunitsunderlowloadconditionhasforcedthelarge-scaledonestoinitiat
7、eStar-StopPeakModulation.Therefore,thestudyofthethermalstressandlifelossofthepeak-modulationturbinesisofgreatimportancetoguaranteesafetyandmaneuverabilityforthelarge-capacitythermalpowerunitsinvolvingthepeakmodulation.Thechangesinpowerloadandfrequentstart-stopinthepeak-modulationtur
8、binesleadstothechan
