600MW汽轮机喷嘴室温度场与应力场有限元分析

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喷嘴配汽方式600MW汽轮机组运行优化研究

喷嘴配汽方式600MW汽轮机组运行优化研究

近 年 来 , 满 足 持 续 增 长 的 全 国 电 力 需 求 总 量 , 批 为 大 60 0 MW 及 以 上 机 组投 入运 行 , 渐 在 电 网 中 承 担 主 力 机 组 。 逐 大多 数 已投 运 的 60 W 汽轮 机 组 常 年 运行 在 40 0M 0 MW ~ 50 0 MW 负 荷 区 间 , 建 机 组 也 提 出 参 与 调 峰 的 要 求 。机 组 新
步提高机组在低负荷运行时的经济性 , 进行 定滑压运行优化
试验 。
者和制造商都进行 了大量的研究 工作 , 并且 提出 了众 多运行
优 化 方 案 , 为 合 理 地 解 决 了运 行 优 化 问题 。 但 以 往 的 大 多 较
数 研 究 往 往 只 着 眼 于 经 济 性 而 忽 略 了安 全 性 。对 于 国 内 采 用 喷 嘴 配 汽 “ 阀” 行 方 式 的 机 组 , 其 是 超 临 界 、 超 临 顺 运 尤 超
AbtatA prtnm d i l cni r g h a epit n p r i a a rpsdi ipp rbsdo e src :noeao o e o t os ei evl o doea o l dw s ooe t s a e,ae nt i jny d nt v na tno p nh h
o rto ptmiain mo e,hi o e i lr c u ae a ae o h cua p r to . pe ain o i z t d t sm d s uo e a c r t nd s f rfrt e a t lo e ai n o
Ke r y wo ds: 0 6 0M W t;se m — ow x iato ;o r ton ptm ia i n;uni f ce y uni ta f l e c t in pe a i o i z to te i i nc

600MW超临界汽轮机启停过程热力耦合分析

600MW超临界汽轮机启停过程热力耦合分析
w l b n ei u a g n u i l e B s d o a ib e te ma c l uai n o u b n , s g s e d s q e t tr t e i r g s r s d ma e o n t i . a e n v r l h r l a c lt ft r i e u i p e e u n i i ai l i o f a o n l a e v t a ge f w wa ac l td a ll v l f sae p r mee n h c e e u e o n a y c n i o s f r n me c r n l o s c l u ae t a e es o tt a a tr a d w ih w r s d a b u d r o d t n o u r a i l l s s i i l c mp t t n s li g t e o ema c u l g f l .T e h i i lme t meh d wa s d t ac lt e ea u e a d o u ai o vn h ft r l o pi ed o h n i h n t e f t ee n to s u e o c lu ae tmp rt r n n e
疲劳损伤的基本前提。由于测量手段 的局1期
21 0 1年 2月





V0 . 3 No 1 15 .
TURBI NE TECHN0L OGY
F b. 0 l e 2 1
60 W 超 临界 汽 轮 机启 停 过 程 热力 耦 合 分 析 0M
黄 来 , 韩彦广 , 焦庆丰
( 南省 电力公 司试验 研 究院 , 沙 4 0 0 ) 湖 长 10 7

基于寿命分析的600MW超临界汽轮机优化运行方式研究

基于寿命分析的600MW超临界汽轮机优化运行方式研究

验整理数据变工况热力计 算 , 对转 子 的温度场 、 力场进 行 应
热力耦合分析 , 求解 出转子在非设计工况下 危险部位 的应力 载筒谱 , 以该转 子 材料低 周疲 劳试 验得 出 的循环 一 曲线
子材料的损伤累积进程 , 使转子提前进入 危险性较 高的服役
后期。汽轮机组在调峰变工况运行 时 , 内部蒸汽温度 的变 其 化速率与材料承受的应力载荷存 在着直接关 系 , 降低 转子 要
器检测获取 , 通常采用相似性实验对相似情 况下的换热 系数
型汽轮机 高中压转 子为 整锻无 中心孔 的转子 , 整体降低 了离
心切应力 。汽轮机 采用 复合变压 运行 方式 和 中压 缸启动 方
进 行经验关 系拟合计算 。由于采用 高中压转子整体建 模 , 需 要计算通流各压力级 、 轴封 等蒸 汽参数 和换热 系数 , 而实 际 运行中仅有 调节 级 、 抽汽级 、 排汽级等有 限蒸汽参数 测点 , 并
子通流部分各级喷嘴 前后 、 动叶后 的蒸 汽状态参 数 , 由于不 涉及各级效率 、 出力 等计算 , 仅研究 平均直 径基元 级处 的 故 汽流参数变化规律 , 建立速 度三 角形 , 其它基 元级 的汽流参
转子存在应力集 中也就是其 寿命最 薄弱部位 的应力 载荷谱 。 对应力集 中部位 的载荷谱进行处理 , 以得 到不同变工况 下 可
的不 同应力 幅度 的载荷变程 , 然后应用局部应 力应变法 中的
材料循环应力 应变 曲线 和循 环应变 寿命 曲线 ( 循环 盯一s曲 线 和 s— N曲线 ) 计 算在该 工况 下 高中压 转子 产生 的低 周 ,
( u a lc i P w rC roa o eerhIstt ,h n sa 1 0 7 C ia H n nEetc o e oprt nR sac ntue C agh 0 0 , hn ) r i i 4

高参数机组调节级喷嘴叶栅热应力分析

高参数机组调节级喷嘴叶栅热应力分析

高参数机组调节级喷嘴叶栅热应力分析【摘要】随着超临界机组甚至是超超临界机组应用越来越广泛,在变工况条件下,调节级部分的工作环境变得更加恶劣。

本文以某600MW超超临界汽轮机为例,应用ANSYS建立了调节级喷嘴室的有限元分析模型,得到了变工况下应力分布规律,模拟出整个调节级喷嘴室、喷嘴的应力分布图,了解喷嘴室、喷嘴叶栅应力最高的部分,为研究机组变工况下热应力的分析提供了理论基础,并为机组的启动优化提供了参考。

【关键词】调节级;喷嘴组;热应力;温度场0 引言超超临界汽轮机具有大容量、高参数的特性,进汽蒸汽的温度超过600℃,压力达27MPa。

机组配汽方式为喷嘴配汽,其调节级分为几个喷嘴组,每一组各由一个调节汽门控制,蒸汽要经过几个依次开启或关闭的调节汽门,以改变调节级的通流面积控制进入汽轮机的蒸汽量。

但汽轮机在启停以及变负荷运行等非稳定工况时,喷嘴调节方式会导致主要部件温度梯度较大,引起高压缸各级相当大的热应力和热变形,致使机组寿命损耗[1—2]。

本文采用有限元分析方法,通过对汽轮机调节级热应力场进行分析,模拟出整个调节级喷嘴室的应力分布图,以便了解喷嘴热应力最高的部分,并为机组的变工况运行提供参考。

1 调节级喷嘴的应力场模型1.2 应力场模型1.3 几何模型建模时将600MW超超临界汽轮机进汽室及喷嘴组截面作为研究对象。

按结构图纸取进汽室内半径0.075m,外半径0.13,喷嘴截面长0.08m,进口高0.043m,出口高0.032m,划分网格后的几何模型如图1所示。

2 计算实例2.1 材料物性参数的确定采用有限元模拟调节级进汽室及喷嘴的温度场和应力场时,材料的物理性能参数的选取直接影响到温度场和应力场计算结果的准确性。

材料的物性参数如导热系数及热膨胀系数等均是依赖于温度的,其值随着温度而改变,但由于材料在高温下的导热实验数据不易获得,因此本文分析过程中将其作为常量处理,即不考虑材料对温度的非线性效应。

600MW超临界机组总体介绍

600MW超临界机组总体介绍

一、汽轮机和热力学相关知识简介 -汽轮机转子 • 我公司600MW汽轮机转子分为高中压转子、低压A转子 和低压B转子,通过刚性联轴器联接。各转子各自支撑在 2个轴承上,整个轴系通过位于2号轴承座内的推力轴承定 位。 • 高中压转子和低压转子均为整锻无中心孔转子,在相同热 应力的条件下,增大了转子的循环寿命,降低了制造成本。
四、超临界机组的发展
• 发展超临界机组是火力发电领域中提高发电效率、节约能 源、改善环境影响、降低发电成本的必然趋势,各国在火 力发电领域中都积极采用超临界参数的大容量机组。世界 上早期研制的超临界机组曾遇到所选用蒸汽参数过高的误 区,超越了当时的技术发展水平,运行中出现很多问题, 如,锅炉过热器受热面高温腐蚀;汽轮机高压缸的蠕变变 形;运行灵活性差,不能带周期性负荷运行等。以后世界 上发展的超临界机组采用的蒸汽参数多采用压力为24 MPa等级,主/再热蒸汽温度538℃~566℃。从二十世纪 九十年代起,随着科学技术的进步和材料技术的发展,超 临界机组的蒸汽参数又有提高的趋势。目前,我国已可以 生产蒸汽压力为25Mpa~26.5Mpa,温度为600℃~ 610℃,容量为1000MW等级的超临界参数汽轮发电机组。
一、汽轮机和热力学相关知识简介 -设备图片
一、汽轮机和热力学相关知识简介 -设备图片
一、汽轮机和热力学相关知识简介 -汽轮机转子
• 转子可以在不揭缸的情况下,可利用汽缸端部设置的专用 手孔,在高中压转子排汽口侧的轴凸肩上,装设或调整其 重块的位置或重量。也可以在高中压转子中压侧末级叶轮, 高压侧调节级前转子燕尾槽内以及高中压转子高压侧排汽 口转子燕尾槽内加装平衡块。
一、汽轮机和热力学相关知识简介 -汽轮机基础知识简介 • 东汽(日立)的 600MW超临界机组DEH对CV、ICV阀门控制 有别于国内DEH通用设计,未设计单阀和顺序阀的控制逻辑, 而采用的是混合阀控制,即在机组启动到正常运行过程中, 所有调门的阀位指令为总流量指令的函数。 • 在机组未投入暖机功能时,总流量指令=CV流量指令=ICV流 量指令,当机组在暖机控制期间,总流量指令=CV流量指令 +ICV流量指令,这样的阀门特性在实践中证明,既减少了阀 门的截流损耗又避免了阀门切换带来的扰动。

哈汽600MW超临界汽轮机

哈汽600MW超临界汽轮机

• 2.1 华能太仓#3机2号低压缸6瓦振动超标 • 华能太仓#3机2号低压缸6瓦振动超标, 最大达0.13㎜。主要原因是2号低压转子 与发电机对轮间的垫片平行度超差(瓢 偏),导致两个对轮同心度超标。电厂更 换垫片,将垫片平行度改为0.025㎜,同心 度调整为0.015㎜后,振动消除。哈汽厂 对垫片平行度设计允许正负0.05㎜,而对 轮的瓢偏加工精度允许正负0.03㎜,要求 不匹配。
• 加10%冷紧后,仍有漏气,在增加20%后, 暂时消除了泄漏。沁北电厂目前高、中压 缸的导汽管法兰更换的垫片采用高强金属 缠绕垫片,厚度选用4.5mm,紧固后保证 法兰结合面间隙为0,有效治理了该缺陷。 但随运行时间增长、负荷增加,不排除可 能还会出现泄漏。
• 1.2 中压主汽门蝶阀与门柄连接处断裂 • 中压主汽门蝶阀与门柄连接处断裂,主要 原因是门柄设计、加工不合理,R角太小, 在关闭阀门的冲击力作用下,应力集中所 致。
4 . 低压缸
• 本机组具有两个低压缸。低压外缸全部由 钢板焊接而成,为了减少温度梯度设计成3 层缸。由外缸、1号内缸、2号内缸组成, 减少了整个缸的绝对膨胀量。汽缸上下半 各由3部分组成:调端排汽部分、电端排汽 部分和中部。各部分之间通过垂直法兰面 由螺栓作永久性连接而成为一个整体,可 以整体起吊。
• 汽轮机本体存在的主要设备质量问题 • 1、三个电厂的共性问题 • 5台机组试运后,汽机主机存在的共性问题 有3个,主要是一些部件设计不合理,这些 问题是: • 1.1 高、中压导汽管法兰漏气 • 5台机普遍存在高、中压导汽管法兰漏气, 主要原因是螺栓强度不足,垫片规格(厚度) 不当造成,使高压导汽管法兰设计热紧弧长 过小,中压导汽管设计冷紧力矩过小。太仓 电厂按原高压导汽管热紧弧长增加10% 热 紧,对中压导汽管将设计冷紧力矩增

600MW汽轮机调节级温度场和应力场有限元分析

600MW汽轮机调节级温度场和应力场有限元分析

本论 文假 定转 子是 完 全 轴 对称 模 型 , 据 轴 根 对称 性 , 三 维 空 间 问题 转 化 为 二 维 平 面 问 题 , 将 利 用直 接耦 合解 法 求 解 汽 轮 机 转 子 的温 度 场 和 应 力 场 。耦 合场 单元 采用 平 面轴 对 称 P A E 3 L N 1。 网格 划 分 的结 果 为 节 点 数 8 1 7 单 元 数 7 8 2 9 , 1。
列代 数 方程 来代 替 微 分方 程 , 而 导 出 其 温 度及 进 热应 力 的计 算 公 式 。文 献 " 以现 场 直 接 可
文 献 [ 0 建立 了二 维轴 对称 有 限元 转 子模 型 , 1] 比
较 了两 种 常用换 热 系数对转 子温 度场 的影 响。 本 文利 用 A S S有 限元 方 法 通过 对 机组 冷 NY
的简化方 法 , 将 转 子 调 节 级 的 叶 片 和 围 带 , 即 用 在 叶 片 根 部 位 置 添 加 同 样 材 料 的 假 想 连 续 环 状
在 汽轮 机转子 温 度场 的计 算 中 , 子 外 表 面 转 与蒸 汽的换 热 系数是 一 个 重要 参 数 , 值 的 准 确 其 程度 直 接 影 响 到 温 度 场 及 热 应 力 的 计 算 精 度 。 在 汽轮机 的启 动或 停 机过 程 中 , 子外 表 面 上 蒸 转
( )不 考 虑 转 子 表 面 以及 端 部 内 压 差 、 配 3 装
图 1 节 点 不 意 图
1 4 边 界 条 件 及 初 始 条 件 的 确 定 .
1 4 1 热 边 界 条 件 的 确 定 . .
建立 转子模 型后 , 要 合 理 地确 定 转 子 边 界 需
条件 。根 据 汽 轮 机 转 子 在 运 行 时 热 量 传 递 特 点 及 热流密 度分 析 , 界条 件做 以下处 理 : 边 ( )中心边界 作 为绝热 边界处 理 ; 1 ( )轴 的外 表 面可 作 为 已 知 放 热 系 数 及 介 2 质温 度的第 三类 边界 条件 ; ( )隔离 体左 右 截断 面 热 流 密度 小 , 3 因此 作 为 绝热边 界条 件处 理 。

600MW超临界汽轮机介绍

600MW超临界汽轮机介绍

600MW超临界汽轮机介绍(600-24.2/566/566型)哈尔滨汽轮机厂有限责任公司2008.10目录1 概述 (1)2哈汽公司超临界汽轮机业绩 (3)3 汽轮机主要结构 (6)3.1 叶片 (6)3.2 转子 (7)3.3 汽缸 (7)3.4 轴承 (9)3.5 大气阀 (10)3.6 阀门 (11)3.6.1 主汽阀 (11)3.6.2 调节阀 (11)3.6.3 再热主汽阀 (12)3.6.4 再热调节阀 (13)3.7 盘车装置 (13)4 防固粒腐蚀措施 (13)5 预防蒸汽激振力措施 (14)6 三缸四排汽超超临界汽轮机主要设计特点 (14)7 主要技术规范 (15)8.主要工况热平衡图 (16)9 机组运行情况 (23)9.1性能试验情况 (23)1 概述哈汽公司600MW超临界汽轮机为单轴、三缸、四排汽、一次中间再热、凝汽式机组。

高中压汽轮机采用合缸结构,低压积木块采用哈汽成熟的600MW超临界机组积木块。

应用哈汽公司引进三菱技术制造的1029mm末级叶片。

机组的通流及排汽部分采用三维设计优化,具有高的运行效率。

机组的组成模块经历了大量的实验研究,并有成熟的运行经验,机组运行高度可靠。

机组设计有两个主汽调节联合阀,分别布置在机组的两侧。

阀门通过挠性导汽管与高中压缸连接,这种结构使高温部件与高中压缸隔离,大大的降低了汽缸内的温度梯度,可有效防止启动过程缸体产生裂纹。

主汽阀、调节阀为联合阀结构,每个阀门由一个水平布置的主汽阀和两个垂直布置的调节阀组成。

这种布置减小了所需的整体空间,将所有的运行部件布置在汽轮机运行层以上,便于维修。

调节阀为柱塞阀,出口为扩散式。

来自调节阀的蒸汽通过四个导汽管(两个在上半,两个在下半)进入高中压缸中部,然后通入四个喷嘴室。

导汽管通过挠性进汽套筒与喷嘴室连接。

进入喷嘴室的蒸汽流过冲动式调节级,做功后温度明显下降,然后流过反动式高压压力级,做功后通过外缸下半上的排汽口排入再热器。

东汽600MW超临界汽轮机结构介绍

东汽600MW超临界汽轮机结构介绍

东汽600MW超临界汽轮机介绍第一节东汽600MW超临界汽轮机技术特点及性能规范东方汽轮机厂(以下简称东汽)与日立公司具有相同的设计技术体系,即采用美国GE 公司的冲动式技术。

东汽N600—24.2/566/566型超临界汽轮机采用日立公司所具有的当代国际上最先进的通流优化技术及汽缸优化技术,使机组经济性、可靠性得到进一步提高。

一、东汽N600—24.2/566/566型汽轮机的设计思想东汽的600MW汽轮机有亚临界参数和超临界参数两种,与亚临界600MW机组相比,由于高压及中压部分进汽压力、温度的升高,在材料、结构及冷却上均采取了相应措施,如高温动叶材料采用了CrMoVNb;高压部分汽缸采用CrMoV钢,该材料具有优良的高温性能。

结构上,该汽轮机保证内缸的最大工作压力为喷嘴后的压力与高排压差,外缸最大工作压力为高排压力与大气压之差,可有效的降低汽缸的工作压力,同时进汽口及遮热环的布置保证汽缸有一个合理的温度梯度,以控制它的温度应力,保证寿命损耗在要求的范围内。

中压部分除中间汽封漏汽冷却高中压转子中间汽封段以外,还从高压第3级后引汽冷却中压第1级叶轮轮面及轮缘,大大提高了中压第1级的可靠性;阀门采用经过实验研究及实际验证的高效低损、低噪声高稳定性的阀座和阀碟型线及合理的卸载防漏结构。

该汽轮机广泛采用当代通流设计领域中最先进的全三元可控涡设计技术,高中压静叶型线采用高效的后加载层流叶型(SCH),动叶采用型损、攻角损失更小的高负荷叶型(HV),低压静叶采用高负荷静叶型线(CUC),低压动叶采用成熟的40"低压积木块。

在采用以上通流核心技术的同时,对焓降、动静叶匹配进行优化,在高压缸部分级采用分流叶栅,叶顶采用多齿汽封,对连通管以及高中低排汽涡壳根据实验以及流体计算结果进行优化设计。

该机组为冲动式汽轮机,冲动式机组的转子由于采用轮盘式结构,启动过程中转子的热应力相对较小,同时高中压合缸使得汽缸及转子温度基本上同步升高,保证了机组的顺利膨胀,为启动的灵活性奠定了基础。

N600MW汽轮机组热力系统分析——夏季工况

N600MW汽轮机组热力系统分析——夏季工况

第一部分N600MW汽轮机概述该N600MW型汽轮机是由上海汽轮机制造厂制造的超临界中间再热、两缸两排汽、单轴、凝汽式汽轮机。

有八级非调整抽汽供给三台高压加热器,一台除氧器和四台低压加热器。

主给水泵由小汽轮机拖动。

N600MW汽轮机将蒸汽热能转化为机械功的外燃回转式机械,来自锅炉的蒸汽进入汽轮机后,依次经过一系列环形配置的喷嘴和动叶,将蒸汽的热能转化为汽轮机转子旋转的机械能。

蒸汽在汽轮机中,以不同方式进行能量转换,便构成了不同工作原理的汽轮机。

汽轮机本体是汽轮机设备的主要组成部分,由转子和定子组成。

转子包括动叶片,叶轮,主轴和联轴器及紧固件等旋转部件。

定子包括汽缸,蒸气室,隔板,隔板套,汽封,轴承等1. 汽轮机的结构:1.1. 汽缸汽缸的作用是将汽轮机的通流部分与大气隔开,形成封闭的汽室,保证蒸汽在汽轮机内部完成能量的转换过程,汽缸内安装着喷嘴室、隔板、隔板套等零部件;汽缸外连接着进汽、排汽、抽汽等管道。

汽缸的高、中压段一般采用合金钢或碳钢铸造结构,低压段可根据容量和结构要求,采用铸造结构或由简单铸件、型钢及钢板焊接的焊接结构。

低压缸为反向分流式,每个低压缸一个外缸和两个内缸组成,全部由板件焊接而成。

汽缸的上半和下半均在垂直方向被分为三个部分,但在安装时,上缸垂直结合面已用螺栓连成一体,因此汽缸上半可作为一个零件起吊。

低压外缸由裙式台板支承,此台板与汽缸下半制成一体,并沿汽缸下半向两端延伸。

低压内缸支承在外缸上。

每块裙式台板分别安装在被灌浆固定在基础上的基础台板上。

低压缸的位置由裙式台板和基础台板之间的滑销固定。

高压缸有单层缸和双层缸两种形式。

单层缸多用于中低参数的汽轮机。

双层缸适用于参数相对较高的汽轮机。

分为高压内缸和高压外缸。

高压内缸由水平中分面分开,形成上、下缸,内缸支承在外缸的水平中分面上。

高压外缸由前后共四个猫爪支撑在前轴承箱上。

猫爪由下缸一起铸出,位于下缸的上部,这样使支承点保持在水平中心线上。

上海电气600MW汽轮机组介绍 2015.6

上海电气600MW汽轮机组介绍 2015.6

上海电气电站集团660MW等级超临界汽轮机主要技术特点介绍胡锦欣——与创造者共创未来电站集团着眼于高起点的发展战略,将国际化运作和一体化管理呈现于电力市场,以诚信、便捷、卓越的服务建树于用户需求。

STW 1981-1995年引进美国西屋公司300/600MW 汽轮机许可技术1995年 STW 与美国西屋公司成立合资公司--上海汽轮机有限公司前身是上海汽轮厂(STW )成立于1953年,为我国第一家电站汽轮机的生产厂家 1953年1981年 1995年引入现代汽轮机设计制造体系西门子-西屋超临界的10个汽轮机积木块及典型产品资料所有超临界技术产品向STC 技术转让技术吸收以及消化——超临界产品设计开发技术170个设计程序库29项世界先进水平的技术满足客户定制化需求2003年 2005年 全面引进西门子超超临界技术——共享设计开发平台与质量体系2006 外高桥电厂,2008玉环电厂——超超临界百万机组2009 望亭电厂——自主创新66万超超临界机组2014年 技术发展、创新,二次再热泰州项目开发,1240MW 高容量机组开发开发>35MPa/>700℃高超超临界机型五大产品领域 中小燃气轮机 所有产品满足湿冷或空冷、工业或采暖抽汽、凝汽或背压等特殊要求 H 级燃机——690系列 F 级燃机——680系列 E 级燃机——660系列 超超临界1200/660MW超临界660/350MW亚临界660/300MW 核电200~1450MW大型火电/核电重型燃气轮机 配F 级二拖一/一拖一配E 级二拖一/一拖一配H 级二拖一/一拖一透平服务改造 燃气轮机上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂有丰富的发电设备产品F 级燃机——6FA联合循环汽轮机 (配中国西门子燃机) 250MW 及以下火电分布式/小联合循环空/氦气透平/压气机生物质/太阳能/地热工业透平 工业驱动/舰船驱动上海电气为您提供—电站成套解决方案上海电气集团股份有限公司是中国装备制造业最大的企业集团之一,具有设备总成套、工程总承包和提供现代装备综合服务的优势。

东汽厂600MW汽轮机概述及本体结构

东汽厂600MW汽轮机概述及本体结构

600MW超临界汽轮机本体结构
高中压缸
600MW超临界汽轮机本体结构
高中压缸 高中压缸进、排汽口布置: 主蒸汽及再热蒸汽进口各四个,集中在汽缸中部,上下 半各两个;汽缸下半靠机头侧有两个高压排汽管与再热 冷段相联,汽缸上半靠电机侧有一个较大的中压排汽口 将经过中压缸做功后的蒸汽排出中压缸
600MW超临界汽轮机本体结构
600MW超临界汽轮机本体结构
ห้องสมุดไป่ตู้低压缸
600MW超临界汽轮机本体结构
低压缸工作特性 低压缸处于蒸汽从正压到负压的过渡工作区域,排汽压力很低,蒸 汽比容增加很大,采用双缸反向对称布置的双分流结构,可以很好的平 衡轴向推力。另外由于蒸汽比容变化较大,为避免叶片过长,低压缸多 分成多个独立的缸体。 低压缸内每一级压降不大,但其做功能力超过高中压缸的任何一个压 力级。所以,低压缸的结构应能保证机组安全的前提下,多做功,低压 缸排汽的压力非常低,因此低压缸的缸体特别庞大,并与凝汽器直接连 接。 低压缸的纵向温差变化大,是汽轮机温差变化最大的部分,为减小热 应力,改善机组的膨胀条件,采用三层缸结构,第一层为安装通流部分 组件的内缸,大都采用部件组合结构,隔板装于隔板套上;第二层为隔 热层,由于低压缸进汽部分温度较高,外部排汽温度较低,因此都采用 设置隔热板的方法,使得汽缸温差分散,温度梯度更加合理;第三层为 外缸,用以引导排汽和支撑内缸各组件。
600MW超临界汽轮机本体结构
3),双层缸结构 优点:(1)把汽缸所受的蒸汽总压力分摊给了内、外两层汽缸,减少 了每层缸的压差和温差,缸壁和法兰可以相应减薄。在机组启停和变工 况时,其热应力也相应减小,有利于缩短启动时间和提高汽轮机对负荷 的适应性,具有较强的调峰能力; (2)内缸主要承受高温及部分蒸汽压力作用,且其尺寸较小,故可以 做得较薄,耗用的贵重耐热金属材料相对减少。而且在内缸和外缸之间 有蒸汽流动,因此在正常运行时外缸得到冷却,使外汽缸温度降低,故 可采用较便宜的合金钢制造; (3)外缸的内外压差比采用单层汽缸时降低了许多,因此减少了漏汽 的可能性,能更好地保证汽缸接合面的严密性。 4),良好的材料 汽缸在运行中要承受内压力和内外壁温差引起的热应力,为了保证动静 部分在正常运行时的正确位置,缸体材料必须具有足够的强度性能、良 好的组织稳定性和抗疲劳性,并具有一定的抗氧化能力。对于汽缸的中 分面法兰紧固件,因为其在应力松施的条件下工作且承受拉伸应力,因 而这些部件材料要具有较高的抗松施性能、足够的强度、较低的缺口敏 感性、以及较小的蠕变脆化倾向和抗氧化性。通常螺母的强度比螺栓低 一级,这样两者硬度不同减小螺栓的磨损,并能防止长期工作后不咬死。

电厂600MW汽轮机组安装调试中的问题分析与处理措施

电厂600MW汽轮机组安装调试中的问题分析与处理措施

电厂600MW汽轮机组安装调试中的问题分析与处理措施作者:钟起深来源:《沿海企业与科技》2010年第04期[摘要]文章对汽机安装调试过程中发生的问题进行深入分析并给出处理措施,为以后该系列汽轮机组的调试、运行和故障诊断提供一定的借鉴。

[关键词]600MW汽轮机;安装调试;措施[作者简介]钟起深,广东火电工程总公司,广东广州,510730[中图分类号] TM623.4 [文献标识码] A [文章编号] 1007-7723(2010)04-0128-0003一、汽轮机组简介某电厂一期(2×600MW)工程为超临界600MW机组,一次中间再热、单轴、三缸四排汽、凝汽式汽轮机,型号为N600-24.2/538/566,机组主轴分为4段,均为整锻实心转子,分别为:高中压转子、低压转子A、低压转子B和发电机转子。

盘车采用低速盘车,转速为1.5 r/min,位置在B低压排汽缸与发电机之间。

汽轮机进汽采用喷嘴调节,共有4组高压缸进汽嘴,分归4个调速汽门控制。

新蒸汽首先通过2个高压主汽门,然后流入调门。

这些蒸汽分别通过4根导管连接汽缸上半部和下半部的进汽套管与喷嘴室连接。

汽轮机共有热力级21级(结构级为42级)。

高压缸调节级叶片采用单列冲动式,高、中、低压缸叶片全部采用反动式,其中高压缸为8级(包括调节级)、中压缸为6级、低压缸为2×2×7级;末级叶片长度为1016mm。

汽轮机控制系统采用Industrial IT Symphony系统(简称Symphony系统),由汽轮机数字电液调节系统(DEH)、汽轮机危急遮断系统(ETS)、给水泵汽轮机控制系统(MEH、METS)组成。

该系统采用数字计算机作为控制器,电液转换机构、高压抗燃油系统和油动机作为执行器,负责汽轮机的挂闸;自动判断热状态;选择启动方式;升速;3000r/min定速;发电机假同期试验;并网带负荷;升负荷;阀切换;单阀/顺序阀切换;调节级压力反馈;负荷反馈;一次调频;CCS控制;热应力控制;高负荷限制;低负荷限制;阀位限制;主蒸汽压力限制;快卸负荷;超速限制OPC;负荷不平衡;超速保护OSP;喷油试验;超速试验;阀门活动试验;阀门在线整定;电磁阀试验;控制方式切换。

国产三缸四排汽空冷600MW汽轮机介绍资料..

国产三缸四排汽空冷600MW汽轮机介绍资料..

1. 1 21 3.23.1 23.223.324. 24.124.234.3 44.4 64.5694.7 95. 96 117 117.1 11127.3 14 8181.240+9622673+3+1538538273.13.3.13.20.0073.34.4.14961 264.26156 565656 5664.312341231234.41211 2291456124.54.715 01>-⨯e k N P C 02<-⨯e k N P Ck P e N1C 2C5.3212121221 120.10.2NZK600-16.7/538/538型汽轮机介绍资料6 气动部分(见专题报告“三缸600MW汽轮机全三维叶片开发设计”)7 力学分析7.1 高中压外缸力学分析高中压外缸的的材料为ZG15Cr2Mo1,材料的屈服强度为275MPa,分析的最大应力为237Mpa,最大应力处的温度为333.4度。

图7-1高中压外缸应力云图高压1级高压2级高压3级高压4级高压5级高压6级高压7级高压8级导叶型线 2.5241 2.5242 2.5242 2.5242 2.5242 2.5242 2.5249 2.5249h静叶高m 0.091 0.102 0.114 0.123 0.133 0.146 0.141 0.157 datp压差MPa 0.909 0.643 0.584 0.538 0.498 0.445 0.494 0.435 Nb静叶只数68 82 80 68 82 80 64 64Dm静叶平均直径m 1.04 1.06 1.07 1.07 1.08 1.087 1.076 1.092 xgmd进汽边叶顶应力MPa 1.14 3.55 -0.38 -0.19 -0.42 -0.81 -1.26 -7.45 xgmd1出汽边叶顶应力MPa -38.20 -43.01 -43.50 -37.66 -33.32 -28.80 -22.71 -31.13 xgmg进汽边叶根应力MPa 122.09 152.39 162.83 163.35 164.42 163.81 148.71 166.13 xgmg1出汽边叶根应力MPa 8.00 11.58 15.26 10.62 7.28 3.92 -32.51 -21.40工作温度505.5 487.2 469.3 451.1 432.9 414.8 398 377许用应力MPa126.75 154.2 181.05 212.35 247.2 278.17 290.14 294.29 焊缝应力MPa76.17 44.85 45.49 39.37 34.84 30.13 53.76 71.2焊缝许用应力MPa97.22 117.80 136.61 161.79 186.57 213.30 239.07 268.29高压9级中压1级中压2级中压3级中压4级中压5级中压6级导叶型线 2.5249 2.5230 2.5230 2.5230 2.5230 2.5230 2.5230h静叶高m 0.171 0.143 0.160 0.18 0.20 0.23 0.265datp压差MPa 0.402 0.422 0.310 0.267 0.232 0.210 0.174Nb静叶只数64 68 70 70 70 72 74Dm静叶平均直径m 1.104 1.313 1.326 1.344 1.357 1.387 1.419xgmd进汽边叶顶应力MPa -7.23 -0.87 -0.1 -0.56 -0.32 -0.65 -0.33xgmd1出汽边叶顶应力MPa -28.85 -9.17 -10.86 -9.64 -7.16 -7.10 -5.13xgmg进汽边叶根应力MPa 173.91 67.13 65.92 67.68 67.34 75.43 76.10xgmg1出汽边叶根应力MPa -26.1 -4.8 -3.96 -4.27 -5.79 -6.23 -7.45工作温度356.3 538.2 508.8 478 446.4 413 377许用应力MPa297.60 87.79 121.8 168 221.03 281 294.29焊缝应力MPa65.85 57.21 68.85 60.54 45.08 44.31 32.16 焊缝许用应力MPa271.60 69.84 93.46 127.29 167.94 216.00 268.297.366 49轴承号轴承直径(cm)轴承有效宽度(cm)轴承类型轴承比压(MPa)轴承支反力(N)轴承静态标高(mm)Brg1 40.5 25.0 四瓦可倾 1.503 152225.2 13.17 Brg2 40.5 28.5 四瓦可倾 1.517 174778.0 3.55 Brg3 48.26 35.56 四瓦可倾 1.751 300718.2 2.50 Brg4 48.26 35.56 四瓦可倾 1.738 298489.6 0.33 Brg5 48.26 35.56 四瓦可倾 1.738 298489.6 0.00 Brg6 48.26 35.56 四瓦可倾 1.772 304677.2 0.30 Brg7 50.0 40.54 可倾瓦 1.696 344120.2 0.49 Brg8 50.0 40.54 可倾瓦 1.600 324957.0 11.14 Brg9 30.48 12.7 可倾瓦0.359 12851.1 17.72 7.3.3 轴系临界转速计算表7-2 武乡三缸空冷600MW汽轮发电机组轴系无阻尼临界转速(单位:r/min)振型高中压转子低压I转子低压II转子发电机转子一阶1703 1634 1656 780二阶3907 3867 3596 2073 判别准则:国产机组避振要求:临界转速避开额定转速±15%,西屋公司避振要求:过去是用临界转速避开额定转速±10%,同时考核不平衡响应。

600MW超临界汽轮机调峰运行过程中高中压转子疲劳寿命分析

600MW超临界汽轮机调峰运行过程中高中压转子疲劳寿命分析
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式中 , s为真应变 ( 总应变) 为真弹性应 变 ;。 ; s 为真塑性应 变 ; 为真应力 , P ; r o M a E为 弹性 模量 , P ; M a K 为循 环强 度 系
目前 , 国内尚未见有 针对 6 0 0 MW 超 临界机 组参 与调峰 因此本文 以该类机组 调峰过
收 稿 日期 :0 10 —1 2 1 -31
的随机载荷谱 , 经过 雨流 法载 荷谱处 理 , 到不 同变 工况 下 得
作 者简介 : 彦广( 94 ) 男 , 韩 1 8 - , 硕士 , 从事汽轮机振动与疲劳寿命 分析研 究。
F t u i ayi f6 0 ai eLf An lsso 0 MW u ecic l ta T rie g e S p rria em ubn t S HI oo d rP a o dOp rt n P R trUn e e kL a eai o
HAN Ya .u n HUAN L i n g a g. G a
材料循环应力应变 曲线或循环应变 寿命 曲线 , 计算低周 疲劳 损伤 和估算低周疲 劳寿命 。
2 调峰运行工况试验及应力计算
2 1 计 算 方 法 .
局部应力应变法估算这些工况下 的低周 疲劳寿命 消耗 , 而 从
分析得 出调峰运行下 合理 控制转 子疲 劳寿命 损耗 的关 键措
施。
2 2 1 冷 态 启 动 . .
局部应 力应变法 以应 变集 中部 位的塑性 构 件疲 劳强度 和
寿命的是应变集 中处的最大局部应力 和应 变 , 其核心思想 是
只要 同样材料 的最 大局部 应力 应变相 同 , 疲劳 寿命就 相 同。

汽轮机转子热应力集中的有限元计算

汽轮机转子热应力集中的有限元计算

汽轮机转子热应力集中的有限元计算摘要:由于转子是汽轮机最重要的部位,在对其的寿命评估过程中,转子的损伤是一个逐步累积的过程,主要由温度和应力随时间的变化而造成的,所以对转子的温度场和应力场以及转子的疲劳损伤和蠕变损伤的研究和分析具有重要的意义。

基于此,本文主要对汽轮机转子热应力集中的有限元计算进行分析探讨。

关键词:汽轮机转子;热应力集中;有限元计算1、前言随着资源越来越紧张,高参数特别是超超临界汽轮机的发展已经成为我们国家电力行业的发展趋势,但随着汽轮机蒸汽参数的提高,在启停以及变工况时,机组的零部件会受到剧烈的温度变化和交变的热应力的作用,零部件金属因低周疲劳而出现裂纹,影响机组的正常运行,消耗机组的使用寿命。

有限元法是近几十年发展起来的一种数值计算方法,它是一种根据变分原理求解物理问题的算法。

伴随着电子计算机的普及,出现了有限元分析软件。

利用有限元软件可以迅速准确地进行温度场和热应力场的有限元计算。

由于转子的寿命往往表征着机组的使用寿命,而在机组启停以及变工况时,转子中压第一级和调节级叶轮根部过渡段、向前轴封过渡区的轴肩以及前汽封的第一个弹性槽是低周疲劳裂纹最先出现的地方。

因此,文中选取600MW超超临界汽轮机转子调节级为计算对象,利用有限元软件AYNSYS,对调节级在热态启动过程中的温度场和应力场进行了模拟分析。

2、计算模型2.1计算模型的选取某电厂汽轮机采用哈尔滨汽轮机厂生产的超超临界、一次中间再热、单轴、两缸两排汽、单背压、凝汽式汽轮机,汽轮机型号为CLN600-25/600/600。

图1所示为超超临界600MW汽轮机高中压转子本体结构图,转子本体总长为7.608m,为整锻转子,无中心孔。

转子所用材料为改良型12Cr,材料的物理性能参数如表1所示。

2.2汽轮机转子调节级有限元模型的建立建立汽轮机转子调节级有限元计算模型,选取的隔离体主要尺寸为:隔离体轴向长度为504mm,转子半径为432.5mm,叶轮高度为122mm。

有限元分析在汽轮机设计中的应用

有限元分析在汽轮机设计中的应用

有限元分析在汽轮机设计中的应用摘要:汽轮机的叶片通过叶根与转子上叶轮的轮缘联接在一起作高速旋转,对于叶片、叶轮等强度分析,最早是用建立在理论分析基础上的简化公式或经验公式进行分析计算的,需要对模型进行大量的简化,将叶片简化为叶根固定的变截面梁,轮缘按作用有离心载荷的三维实体进行强度分析,有限元作为一种强有力的分析方法,已成为工程结构分析的主流。

而以有限元为理论基础的大型通用程序,成为结构分析与设计的最基本工具。

在对超临界、空冷机组等新产品的开发中,我们应用有限元软件进行强度振动分析等,确保了机组安全运行。

关键词:有限元分析;汽轮机设计;应用1、前言比较著名的大型通用有限元程序有MSC/NASTRAN,ANSYS,ADINA,SAP等,这些程序包括线性、非线性结构静力分析、动力分析、温度场分析、热应力分析、模态响应分析等。

在国际上应用广泛,国内同行业的上汽、东汽、哈锅、哈电也都应用有限元进行强度振动分析。

笔者公司在这方面也做了一些应用研究工作。

2、有限元程序应用研究在分析一个物体或系统中的压力和变形时有限元分析是一种常用的手段,此外它还被用来分析许多其它问题,如热传导、流体力学和电力学。

2.1 600MW冷凝器水室刚度分析首先根据图纸所给的实际尺寸做出前水室的实体模型,并对实体模型进行网格划分,如图1和图2所示。

应力和位移分析:在实体内部承受5kg的泵水压力以及由水本身的自重所产生的压力,这种情况下所受的最大的应力值为1020MPa,最大的位移为9.33mm。

应力和位移分析如图3和图4所示。

为了减小两侧面板的变形,将法兰加工面上的所有T型钢竖肋的宽都由原来的20mm变为40mm,而且在出水管位置由原来的2根支撑管变为4根支撑管,它们上下之间的距离为800mm。

为了减小后挡板的变形,将后挡板的厚度由原来的22mm变为现在的30mm。

由于600MW冷凝器水室结构尺寸比较大,应用户的要求进行了水压实验,应用有限元方法进行精确分析和优化设计。

600MW机组汽温控制系统分析

600MW机组汽温控制系统分析
Keywords:600MWUnitSuperheated steam temperature control
一、600MW机组的介绍
1.
近年来,随着我国经济的快速发展,国民经济的发展,人民生活的提高,电能早已是我们日常生活中必不可少的。我国各发电企业也通过优化发展来推动加快发展,结构调整取得明显成效。300MW机现在已经在慢慢的被淘汰,取而代之的是更大的600MW机组,这就是说,在未来的几年甚至十几年中,600MW机组将会取代300MW机组而成为我国电力行业的骨干机组。2008年,全国投产火电机组6575万kW,虽然比2007年少投产1785万kW,但高等级机组比例增加,小机组替代力度加大,火电结构进一步优化,技术等级进一步提高。到2008年底,火电机组总容量达到6亿kW。从常规火电技术看,我国已开始由电力大国向电力强国转变,火电在超(超)临界机组、大型循环流化床机组、空冷机组、脱硫设施建设和运行等各方面,都走在了世界前列。600MW超临界压力机组已是世界上一项比较成熟的技术,加快建设和发展高效超临界火电机组是解决电力短缺、提高能源利用率和减少环境污染的最现实、最有效的途径。
1.
过热汽温控制系统是锅炉运行质量的重要指标之一,它直接关系到电厂的安全性和经济性。过热蒸汽温度过高或过低,都会对电厂的安全性和经济性具有巨大的影响。目前,仍然采用以分散微机为基础的集散控制系统(DCS)。目前,在过热汽温控制系统中采用主要有串级控制系统和采用导前汽温微分信号的双回路汽温控制系统。
二、600MW机组
2.
600MW机组的汽温控制系统分为过热蒸汽温度的控制和再热蒸汽温度的控制,故而汽温控制系统又分为两个小的方向:过热蒸汽温度控制和再热蒸汽温度控制。
过热蒸汽温度控制的任务:
保证过热汽器的出口蒸汽温度维持在允许的范围内,并且能保护过热器,使管壁温度不超过允许的工作温度,使过热器能够安全的工作。过热蒸汽温度过高,可超过额定值5℃。过热蒸汽温度过低,又会降低全厂的热效率并影响汽轮机的安全经济运行。如果过热蒸汽过低,则会降低电厂的工作效率,据估计,温度每降低5℃,热经济效率将下降1%;且汽温偏低会使汽轮机尾部蒸汽温度升高,甚至使之带水,严重影响汽轮机的安全运行。因而过热汽温的下限一般不低于额定值10℃。过热汽温的额定值通常在500℃以上,例如高压锅炉一般为540℃,就是说要使过热汽温保持在540±5℃的范围之内。
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( 沈 阳工程 学院 , 沈阳 1 0 0 1 3 6 )
摘要 : 对6 0 0 M W 汽轮机喷嘴室 的冷态启动过程进行分 析 , 建立温度场数学计算模 型 , 设置初始 条件和边 界条件 , 确
定在启 动过程中喷嘴室 内壁 的对流换热 系数 和外壁温度 。用有限元软件对喷嘴室进 行模拟分 析 , 得 出 了冷态启 动
过程 中喷嘴室的温度场和应力场 。找 出了应 力集 中的位置 , 并 分析影 响应力 大小 的原 因, 为喷 嘴室 的设 计加工 及
机组 安全启动提供理论参考 。
关键 词 : 喷嘴室 ; 温度场 ; 应力场 ; 有 限元分析 分类 号 : T K 2 6 3 . 6 文献标识码 : A 文章编 号 : 1 0 0 1 — 5 8 8 4 ( 2 0 1 5 ) 0 3 - 0 1 7 5 - 0 3
F i n i t e E l e me n t An a l y s i s o f T e mp e r a t u r e a n d S t r e s s F i e l d i n t h e No z z l e B o x o f t h e 6 0 0 MW S t e a m T u r b i n e
第5 7卷 第 3期
2 0 1 5年 6月





V0 1 . 5 7 No . 3
TURBI NE TECH NOL OGY
J u n. 2 0 1 5
6 0 0 MW 汽 轮 机 喷 嘴 室温 度 场 与 应 力 场 有 限元 分 析
盛 伟 , 孟 帅, 李子超 , 崔峰博
0 前

1 力学模 型
1 . 1 建 立 力 学 模 型

根据 6 0 0 MW 超 临界 汽轮 机结构 特点 , 可 知喷嘴 室沿 汽 缸周 围对称 布置与 汽轮 机 内缸 没有 直接 连接 在一起 。主蒸 汽在进入汽 轮机时首先进入喷嘴室 , 通过 调节级做 功后进入
依 据某公 司 6 0 0 MW 汽轮机 喷嘴室 设计 与安装 图纸 , 喷 嘴室结 构尺寸 为 : 喷嘴 室进 口处 内径 为0 . 2 1 5 m, 外 径 为0 . 4
Ab s t r a c t : An a l y z i n g t h e c o l d s t a r t p r o c e s s o f t h e 6 0 0 MW s t e a m t u r b i n e n o z z l e c l a mb e r ,a n d s e t t i n g u p t h e ma t h e ma t i c a l mo d e l o f t e mp e r a t u r e i f e l d,t h e i n i t i a l c o n d i t i o n s a n d t h e b o u n d a r y c o n d i t i o n s .T h e n c lc a u l a t i n g t h e c o n v e c t i v e h e a t t r a n s f e r c o e ic f i e n t o f i n t e r i o r w ll a o f n o z z l e c h a mb e r a n d t h e o u t e r w a l l t e mp e r a t u r e i n t h e s t a r t u p p r o c e s s .Th e n o z z l e i s a n ly a z e d b y u s i n g t h e i f n i t e e l e me n t s o f t wa r e t o g e t t h e t e mp e r a t u r e i f e l d a n d s t r e s s i f e l d i n t h e p r o c e s s o f c o l d s t a r t u p .F i n d i n g o u t he t l o c a t i o n o f s t r e s s c o n c e n t r a t i o n; a n a l y z i n g t h e a fe c t i n g c a u s e s ,p r o v i d i n g t h e o r e t i c l a r e f e r e n c e f o r d e s i g n i n g o f t h e n o z z l e c h m b a e r a n d e n s u r i n g i t s s a f e t y s t a r t i n g . Ke y wo r d s : n o z z l e c h a mb e r;t e mp e r a t u r e i f e l d;s t r e s s i f e l d;f in i t e e l e me n t a na l y s i s
S HENG We i ,ME NG S h u a i .L I Z i — c h a o ,CU I F e n g . b o
( S h e n y a n g I n s t i t u t e o f E n g i n e e r i n g , S h e n y a n g 1 0 0 1 3 6, C h i n a )
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