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1、第56卷第4期汽輪機(jī)技術(shù)V01．56No．42014年8月TURBINETECHNOLOGYAug．2014不同配汽方式下600MW汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的熱應(yīng)力分析李勇，王行(東北電力大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，吉林132012)摘要：某600MW亞臨界汽輪機(jī)原設(shè)計(jì)采用混合配汽方式，存在著部分負(fù)荷運(yùn)行下經(jīng)濟(jì)性差的問題，需要將現(xiàn)有的混合配汽方式改造為噴嘴配汽。首先分析不同配汽方式下蒸汽溫度變化情況；然后運(yùn)用有限元分析軟件ANSYS對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的計(jì)算與分析，得到其分布規(guī)律及最大溫差和最大應(yīng)力出現(xiàn)的時(shí)刻和部位。預(yù)期為汽輪
2、機(jī)的熱應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)和安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供依據(jù)。關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；配汽方式；轉(zhuǎn)子；熱應(yīng)力分類號(hào)：TK263．2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001-5884(2014)04-0275-04ThermalStressAnalysisof600MWSteamTurbineRotorinDifferentGoverningModesLIYong，WANGHang(SchoolofEnergyResourcesandPowerEngineering，NonheastDianliUniversity，Jilin132012，China)Ab
3、stract：OneDECsubcritical600MWsteamturbineadoptsmixedsteamdistributionmethodintheoriginaldesign，whichleadinsufficientefSfieldintherotorwiththehelpofthefiniteelementanalysissoftwareANSYS，fromwhichwecanobtainthedistributionregularitiesofthefields，aswellasthemomenta
4、ndthelocationwhenthemaxinumtemperaturedifferenceandmaxinumstressappear．Whichwouldprovidebasisfortheon—linethermalstressmonitoringandsafe-economicoperationofthesteamturbine．Keywords：steamturbine；governingmodes；rotor；thermalstress0前言1轉(zhuǎn)子的溫度場(chǎng)計(jì)算的前處理目前，我國(guó)有部分汽輪機(jī)，原設(shè)計(jì)的汽輪
5、機(jī)運(yùn)行方式為1．1導(dǎo)熱微分方程式及定解條件帶基本負(fù)荷、混合配汽運(yùn)行。該配汽方式下，任何工況中各計(jì)算汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的不穩(wěn)定溫度場(chǎng)時(shí)，可以假定轉(zhuǎn)子是一調(diào)節(jié)閥相對(duì)開度相同，汽輪機(jī)全周進(jìn)汽，且負(fù)荷變化時(shí)調(diào)節(jié)個(gè)均勻、各向同性且無內(nèi)熱源的物體，屬于解軸對(duì)稱非定常級(jí)后蒸汽溫度變化較小，故汽缸轉(zhuǎn)子受熱膨脹均勻，熱應(yīng)力溫度函數(shù)問題，溫度￡(，r，r)應(yīng)滿足下列偏微分方程式：較小。但近幾年來，隨著火電機(jī)組參與調(diào)峰，機(jī)組經(jīng)常處于盟：f+上墮+1(1)acpp＼8rTa}部分負(fù)荷下運(yùn)行，致使在原設(shè)計(jì)的混合配汽方式運(yùn)行下造成式中，f為時(shí)間，min；
6、r和z分別為徑向、軸向坐標(biāo)軸，m；A為很大的節(jié)流損失。為了提高汽輪機(jī)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，必須將其材料的導(dǎo)熱率，W／(m·℃)；p為材料的密度，kg／m；c為改造為噴嘴配汽方式?。但該方式下調(diào)節(jié)級(jí)部分進(jìn)汽，且變材料的定壓比熱，J／(kg·℃)。負(fù)荷時(shí)調(diào)節(jié)級(jí)后蒸汽溫度變化較大，故轉(zhuǎn)子受熱不均，熱應(yīng)求解該微分方程的初始條件為：力較大。甚至成為轉(zhuǎn)子的最危險(xiǎn)部位，影響機(jī)組運(yùn)行的安全t(，r，r)：0=，(z，r)(2)性和變負(fù)荷速度。對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子來說，其外表面可作為已知放熱系數(shù)及介雖然國(guó)內(nèi)對(duì)熱應(yīng)力的理論計(jì)算已經(jīng)比較成熟，但研究熱質(zhì)溫度
7、的第三類邊界條件，即：應(yīng)力與變負(fù)荷速度關(guān)系的文獻(xiàn)并不多。而且，研究不同配汽方式下汽輪機(jī)的變負(fù)荷速度，受到了各電力設(shè)計(jì)、研究和運(yùn)一A(煮)，t(3)行部門的普遍關(guān)注。為此，本文首先對(duì)汽輪機(jī)在混合和噴嘴式中，為蒸汽與轉(zhuǎn)子表面的放熱系數(shù)，w／(m·℃)；f，為配汽方式下，負(fù)荷變化時(shí)各級(jí)蒸汽溫度的變化情況進(jìn)行了分與轉(zhuǎn)子表面接觸的蒸汽溫度，℃。析。然后，對(duì)汽輪機(jī)在兩種不同配汽方式下各級(jí)轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力1．2幾何模型的建立及幾何邊界條件的處理的變化情況進(jìn)行了分析?！玁ZK600～16．7／538／538型汽輪機(jī)是引進(jìn)日本日立技術(shù)收稿日期
8、：2014-04-29基金項(xiàng)目：吉林省科技發(fā)展計(jì)劃資助項(xiàng)目(20110409)。作者簡(jiǎn)介：李勇(1964-)，男，教授，工學(xué)博士。從事汽輪機(jī)運(yùn)行性能診斷，優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)研究。276汽輪機(jī)技術(shù)第56卷制造的亞臨界、中間再熱、單軸、三缸四排汽、直接空冷凝汽式汽輪機(jī)。其高中壓轉(zhuǎn)子是無中心孔合金鋼整鍛轉(zhuǎn)子。本文的計(jì)算對(duì)象從某600MW汽輪機(jī)
