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1、第58卷第6期2016年12月汽輪機(jī)技術(shù)TURBINETECHNOLOGYV01．58No．6Dec．2016反動式汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力有限元分析朱朝陽1，馮俊濤2，李治乾2，張夢可2，盛德仁2(1淮浙煤電有限責(zé)任公司鳳臺發(fā)電分公司，淮南2321312浙江大學(xué)熱工與動力系統(tǒng)研究所，杭州310027)摘要：以660MW反動式汽輪機(jī)高壓轉(zhuǎn)子為研究對象，在沖動式汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子建模方法的基礎(chǔ)上，針對反動轉(zhuǎn)鼓式轉(zhuǎn)子無葉輪，且葉片直接安裝在轉(zhuǎn)轂上的特點，優(yōu)化了轉(zhuǎn)子的二維模型，并用ANSYS計算了在冷態(tài)啟動過程中轉(zhuǎn)子的溫度場、應(yīng)力場和監(jiān)測點
2、應(yīng)力曲線。結(jié)果表明：反動式機(jī)組冷態(tài)啟動過程中，最大應(yīng)力點出現(xiàn)在葉根與葉根槽的接觸位置上。關(guān)鍵詞：有限元分析；反動式汽輪機(jī)；轉(zhuǎn)子模型；熱應(yīng)力分析分類號：TK262文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1001-5884(2016)06-0447-04FiniteElementAnalysisofThermalStressofReactionTurbineRotorZHUChao．yan91，F(xiàn)ENGJun．ta02，LIZhi．qian2，ZHANGMeng．ke2，SHENGDe—ren2(1HuaizheCoal&PowerLim
3、itedLiabilityCompanyPowerGenerationBranch，Huainan232131，China；2InstituteofThermalScienceandPowerSystem，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China)Abstract：Takinga660MWreactionturbinehishpressurerotorastheresearchobject，basedontheimpulseturbinerotormodelingmethod，co
4、nsideringthefactthatthereactionarydrumtyperotorhasnoimpellerandthebladeisinstalledOiltherotorhubdirectly，thetwo-dimensionalmodeloftherotorisoptimized，andthetemperaturefield，stressfieldandthemonitoringpointstresscurveonthecoldstartingprocessarecMculatedusingANSYS
5、．Theresultsshowthat：inthecoldstartingprocessofthereactionturbine，thema．,dmumstressappearsOnthecontactpositionofthebladerootandgrooveonthebladeroot．Keywords：finiteelementanalysis；reactionturbine；rotormodel；thermalstressanalysis0前言隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和能源行業(yè)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，600MW及100
6、0MW大容量火電機(jī)組在電廠中所占的比例越來越大?。與此同時民用電比例不斷增大，使得電網(wǎng)峰谷差Et益增大，并且由于特高壓的接入悼J，大型機(jī)組不再經(jīng)常滿負(fù)荷運行，而是參與電網(wǎng)調(diào)峰。這就導(dǎo)致大型機(jī)組需要頻繁地進(jìn)行啟停、變工況，蒸汽參數(shù)經(jīng)常發(fā)生劇烈變化，導(dǎo)致汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)部產(chǎn)生較大的溫度梯度，會產(chǎn)生很大的熱變形和熱應(yīng)力，造成較大的低周疲勞操作和壽命損耗口J。對于汽輪機(jī)，轉(zhuǎn)子的工作環(huán)境最為惡劣，轉(zhuǎn)子的壽命基本代表著整個機(jī)組的壽命，而啟停及變工況過程中的交變熱應(yīng)力是造成轉(zhuǎn)子壽命損耗的主要原因HJ。因此對轉(zhuǎn)子啟動進(jìn)行熱應(yīng)力分析對于尋找
7、危險應(yīng)力點、優(yōu)化機(jī)組啟動曲線、平衡機(jī)組安全性與經(jīng)濟(jì)性有著重要意義pJ。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的壽命損耗問題牽扯到非常廣泛的學(xué)科門類，至今仍然沒有直接測量轉(zhuǎn)子金屬溫度和熱應(yīng)力的方法和手段，只能通過相應(yīng)的理論分析模擬計算其溫度場和應(yīng)力場舊1。文獻(xiàn)[7]建立了汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子應(yīng)力計算分析模型，利用查阻元赳轉(zhuǎn)壬熱應(yīng)左做工較為全面的分析，為確定熱應(yīng)力在收稿日期：2016-06．14線監(jiān)測重點監(jiān)測部分奠定了基礎(chǔ)。文獻(xiàn)[8]建立了轉(zhuǎn)子瞬態(tài)溫度場、應(yīng)力分析的熱固雙向耦合軸對稱計算模型，對比了熱固雙向耦合和單向模型計算結(jié)果的差異。文獻(xiàn)[9]采用彈塑性有限
8、元法計算了轉(zhuǎn)子的應(yīng)力場，研究了啟動過程中溫升分配對熱應(yīng)力的影響。以往對于轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力的有限元分析研究基本上都是基于沖動式機(jī)組，但反動式機(jī)組由于有著熱效率較高和變工部性能好等優(yōu)點，在電廠中所占比重也變得越來越大¨01。反動式機(jī)組在其配汽方式上分為噴嘴配汽和節(jié)流配汽兩種，采用噴嘴配汽的反動式汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)級仍需采用沖動式，而節(jié)流配汽方式的
