1000MW核电机组汽轮机高压缸热应力对材料参数敏感性研究
1000MW汽轮机的热应力控制解读
图4 部件的热应力（温差）限制曲线
温度裕度、允许温度裕度和剩余温度裕度 部件的热应力限制曲线是根据材料寿命确定的，一旦 越限就有可能影响设备的正常寿命。为此，在机组正 常运行中，需要留出一定的安全裕量，这就是所谓的 温度裕度。温度裕度是部件内外壁的实际温差和允 许温差的差值，裕度越大，说明温差越小，部件所受 的热应力也越小。温度裕度的计算方法见图5。 对于每一个部件都有一个允许的温度变化裕度，允许 值和运行人员选择的机组启动模式有关，分为快速、 正常和慢速启动三种。快速启动的允许温度裕度最大， 正常启动其次，慢速启动最小。这一允许值减去实际 温差值就是剩余温度裕度，分剩余上升裕度和剩余下 降裕度，其公式为：
＝ m /(1 )(Tm Ti ),
式中： i＝1，热表面的应力和温度 i＝0，绝热表面的应力和温 度 Tm，平均壁温 E， 弹性模量
m，平均线性热膨胀系数 ， 横向膨胀系数
从公式上可见，热应力与温差存在严格的线性关系，因 此用温差来表示热应力是可行的，也是合理的。
温差裕度（Margin）的计算 由于热应力与部件的温差之间有线性关系，因此监视热 应力最方便的办法就是监视部件的温差值。对于高压主 汽门阀体、高压调门阀体和高压缸外缸等静止部件，测量 部件温差的方法比较简便，只要在部件上打个孔，安装 两只位置相邻、但插入深度不同的热电偶作为内壁温和平 均壁温的温度测点，具体布置见图1。插入100％深度处的 温度T1 泛指直接接触蒸汽并进行热交换的相应阀体(缸体) 温度，插入50 %深度处的温度Tm泛指相应阀体(缸体) 的 平均温度。由于热传导的延迟， Tm 的变化总会慢于T1 的 变化，从而存在温差,这一温差的大小,即表示应力的大小.
图5 汽缸和转子部件的温差裕度（Margin）计算
CPR1000核电汽轮机热力性能试验中不确定度的计算
CPR1000核电汽轮机热力性能试验中不确定度的计算高雅军;王佳蒙;金圣隆【摘要】为了评价CPR1000核电汽轮机热力性试验的试验质量和试验结果的可信度,对CPR1000核电汽轮机热力性能试验中诸多测量参数以及热耗率的不确定度进行了分析探讨,并给出相应的计算公式.以红沿河2#机1118 MW核电汽轮机热力性能试验为例,进行了主蒸汽压力、主蒸汽湿度、主蒸汽流量、主给水压力、主给水温度、排汽压力、发电机出力和热耗率不确定度的计算.最终计算出热耗率的不确定度为0.505％,该结果表明试验质量和试验结果的可信度均较好.【期刊名称】《节能技术》【年(卷),期】2015(033)005【总页数】6页(P408-412,427)【关键词】CPR1000核电站;汽轮机;热力性能试验;主蒸汽湿度;热耗率;不确定度【作者】高雅军;王佳蒙;金圣隆【作者单位】中广核工程有限公司调试中心,广东深圳518124;中广核工程有限公司调试中心,广东深圳518124;中广核工程有限公司调试中心,广东深圳518124【正文语种】中文【中图分类】TM623;TK262Key words：CPR1000 nuclear power plant;steam turbine;thermal performance test;main steam moisture;heat rate;uncertainty汽轮机热力性能试验是在火电厂或核电厂进行的综合性能试验，通常把经过修正的发电机出力、汽轮机热耗率、汽耗率称为试验的最终结果[1]。
汽轮机热力性能试验作为评价机组设计、制造安装水平的重要手段，其试验结果是执行商务合同的重要基础，直接影响机组供应商、工程总包方以及业主三方的经济利益。
试验结果的不确定度是用统计学的方法对试验质量和试验结果可信度的量化评价，对试验各方具有重要的现实意义。
近年来，随着电力市场化改革的不断深入，不确定度的分析计算作为评价试验检测能力的重要依据愈加得到重视，并已在相关认证体系文件中作出明确规定。
CPR1000核电机组低功率平台汽轮机高中压缸冷却方案探索
CPR1000核电机组低功率平台汽轮机高中压缸冷却方案探索1. 引言1.1 背景介绍CPR1000核电机组是目前国内最主要的核电机型之一，具有持续稳定的发电能力和较高的安全性能。
汽轮机是核电站的核心设备之一，其高中压缸是汽轮机的关键部件之一，其冷却系统的设计和性能直接关系到汽轮机的运行效率和安全稳定性。
目前，低功率平台汽轮机高中压缸冷却方案的设计存在一些问题和挑战，需要进一步的研究和探索。
为了提高汽轮机工作效率和保证其安全可靠运行，需要对低功率平台汽轮机高中压缸冷却方案进行深入分析和优化设计。
通过对现有冷却方案的热工性能进行评估和分析，可以找到存在的问题和改进的空间，提高冷却效果和降低能耗。
通过实验验证和安全性评估，可以验证优化设计方案的有效性和可靠性，为核电机组的安全稳定运行提供技术支持和保障。
本文将针对CPR1000核电机组低功率平台汽轮机高中压缸冷却方案进行探索和研究，旨在提高汽轮机的工作效率和安全性能，为核电站的运行和发展做出贡献。
2. 正文2.1 低功率平台汽轮机高中压缸冷却方案的现状在核电机组中，汽轮机是核电站的主要动力装置，承担着将核反应堆内部产生的热量转化为电能的重要任务。
而汽轮机中的高中压缸是核电站中一个关键部件，其冷却方案直接影响着汽轮机的运行效率和安全性。
目前，针对低功率平台汽轮机高中压缸的冷却方案，存在一些挑战和问题。
传统的冷却方案可能存在效率低下、能耗高等问题，需要进一步优化和改进。
随着核电技术的发展和应用，对汽轮机性能及安全性的要求也在不断提高，因此需要设计出更加安全可靠的冷却方案来满足需求。
现有的低功率平台汽轮机高中压缸冷却方案在面对突发情况时的应对能力也需要进一步提升，以确保核电站的安全稳定运行。
对于低功率平台汽轮机高中压缸冷却方案的研究和探索仍然具有重要意义，并需要不断进行实验验证和安全性评估，以提高汽轮机的热工性能和安全性，确保核电站的稳定运行。
2.2 低功率平台汽轮机高中压缸的热工性能分析汽轮机是核电厂中非常重要的设备之一，其热工性能直接影响到核电站的发电效率和安全性。
1000MW超超临界机组热应力控制
1000MW 超超临界西门子汽轮机真正实现了汽轮机的自动启动(ATC ),其中难点就是对汽轮机热应力的监视和控制,这是确保汽轮机安全运行的根本。
依靠其本身设计的应力监视系统、温度准则系统,蒸汽参数与汽机各部件金属温度配合良好,使汽机快速启动又保证汽轮机的安全使用。
从暖阀、挂闸、冲转、暖机、升速至3000r /min 全过程自动。
机组并网后,控制机组负荷速率依然是以应力计算出的裕度为基准。
1热应力准则介绍及转子温度计算热应力监视系统的主要就是对汽机的高主门、调阀、高、中压转子和高压缸体等部件的温差进行监视,使蒸汽温度与金属温度匹配,减小热应力对金属部件的冲击,以免金属疲劳。
1.1X2准则在冷态冲转阶段,蒸汽凝结放热时的换热量极大,为避免高调门的冲击,X2准则根据主调门阀体温度确定了饱和温度的上限。
确保主汽压对应饱和温度小于高调阀温度。
X2=主汽压饱和温度-(高调50%处壁温+1.3×高调50%处壁温对应的f (x )函数)。
在启机顺控第13步检查蒸汽参数中需要满足确认,主要是准备开主汽门,对高压阀体进行暖阀。
1.2X4、X5、X6准则X4准则要求主汽温度不能过低。
确保主汽压对应饱和温度小于主汽温度。
X4=主汽温-主汽压饱和温度对应的f (x )函数。
在启机顺控第20步需要确认,主要是为了防止开调门后,饱和温度过低,防止湿蒸汽进入汽轮机。
X5准则确保进入避汽轮机高压缸部分温度不低,确保主汽温高于高压缸的壁温和高压转子的温度。
X5=主汽温-(高压转子表面温度和高压缸50%处壁温)取大后的f (x )函数。
在启机顺控第20步需要确认,防止开调门后高压缸冷却。
X6准则要求再热汽温不能过低。
确保再热汽温高于中压转子温度。
X6=再热汽温-中压转子表面温度的f (x )函数。
在启机顺控第20步需要确认,防止开调门后中压缸冷却。
1.3X7A 、X7B 准则X7A 准则保证高压汽轮机转子的暖机度,目的是使高压汽轮机充分暖机,一旦满足表示高压缸暖机完成。
超超临界二次再热1000 MW汽轮机组通流效率能耗敏感性定量分析
超超临界二次再热１０００ＭＷ汽轮机组通流效率能耗敏感性定量分析赵玉柱ꎬ王㊀波(华电电力科学研究院有限公司ꎬ杭州３１００３０)摘要:以超超临界二次再热１０００ＭＷ汽轮机为研究对象ꎬ采用汽轮机定功率变工况计算方法ꎬ对汽轮机超高压缸㊁高压缸㊁中压缸及低压缸在ＴＨＡ㊁７５％ＴＨＡ㊁５０％ＴＨＡ㊁４０％ＴＨＡ工况下进行能耗敏感性定量分析ꎬ得出上述工况下各缸效率变化对汽轮机热耗率的影响规律ꎮ结合锅炉热效率及厂用电率设计值得出ＴＨＡ工况下汽轮机通流效率对机组发电煤耗及供电煤耗的影响规律ꎮ结果表明ꎬ缸效率对热耗率及煤耗的影响随缸效率的变化基本呈线性关系ꎬ低压缸效率的能耗敏感性最大ꎬ中压缸效率次之ꎬ高压缸及超高压缸效率变化对能耗的影响较小ꎮ分析结论可为超超临界二次再热１０００ＭＷ机组进行节能诊断及节能管理与评价工作提供技术参考ꎮ关键词:二次再热ꎻ１０００ＭＷ汽轮机ꎻ缸效率ꎻ能耗敏感性分类号:ＴＫ２６㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１００１￣５８８４(２０１８)０４￣０３０７￣０４ＱｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅＳｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＥｎｅｒｇｙＣｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｆｏｒＣｙｌｉｎｄｅｒＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆＡｎＵｌｔｒａ￣ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌＤｏｕｂｌｅ￣ｒｅｈｅａｔ１０００ＭＷＳｔｅａｍＴｕｒｂｉｎｅＵｎｉｔＺＨＡＯＹｕ￣ｚｈｕꎬＷＡＮＧＢｏ(ＨｕａｄｉａｎＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｃｉｅｎｃｅＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏｍｐａｎｙＬｉｍｉｔｅｄꎬＨａｎｇｚｈｏｕ３１００３０ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔａｋｉｎｇａｎｕｌｔｒａ￣ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌｄｏｕｂｌｅ￣ｒｅｈｅａｔ１０００ＭＷｓｔｅａｍｔｕｒｂｉｎｅａｓａｎｅｘａｍｐｌｅꎬｔｈｅｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｔｈｅｕｌｔｒａ￣ｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｃｙｌｉｎｄｅｒꎬｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｃｙｌｉｎｄｅｒꎬｍｅｄｉｕｍｐｒｅｓｓｕｒｅｃｙｌｉｎｄｅｒａｎｄｌｏｗｐｒｅｓｓｕｒｅｃｙｌｉｎｄｅｒｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｉｎｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆＴＨＡꎬ７５％ＴＨＡꎬ５０％ＴＨＡａｎｄ４０％ＴＨＡｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｒａｔｅｄｐｏｗｅｒａｎｄｖａｒｉａｂｌｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎꎬｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｅａｃｈｃｙｌｉｎｄｅｒｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｃｈａｎｇｅｏｎｔｈｅｈｅａｔｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｒａｔｅｏｆｓｔｅａｍｔｕｒｂｉｎｅｉｓｏｂｔａｉｎｅｄ.ＩｔｉｓｃｏｎｃｌｕｄｅｄｔｈａｔｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｓｔｅａｍｔｕｒｂｉｎｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｎｃｏａｌｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｉｎＴＨＡｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｄｅｓｉｇｎｖａｌｕｅｏｆｂｏｉｌｅｒｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄａｕｘｉｌｉａｒｙｐｏｗｅｒｒａｔｅ.Ｉｔｔｕｒｎｓｏｕｔꎬｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｃｙｌｉｎｄｅｒｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｎｈｅａｔｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎａｎｄｃｏａｌｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｉｓｂａｓｉｃａｌｌｙｌｉｎｅａｒꎬｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｌｏｗｐｒｅｓｓｕｒｅｃｙｌｉｎｄｅｒｉｓｔｈｅｍｏｓｔｓｅｎｓｉｔｉｖｅꎬｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｍｅｄｉｕｍｐｒｅｓｓｕｒｅｃｙｌｉｎｄｅｒｉｓｓｅｃｏｎｄꎬｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｃｙｌｉｎｄｅｒａｎｄｕｌｔｒａ￣ｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｃｙｌｉｎｄｅｒｈａｓｌｉｔｔｌｅｅｆｆｅｃｔｏｎｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ.Ｔｈｅｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎｄｉａｇｎｏｓｉｓａｎｄｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎｍａｎａｇｅｍｅｎｔａｎｄｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｕｌｔｒａ￣ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌｄｏｕｂｌｅ￣ｒｅｈｅａｔ１０００ＭＷｓｔｅａｍｔｕｒｂｉｎｅ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｄｏｕｂｌｅ￣ｒｅｈｅａｔꎻ１０００ＭＷｓｔｅａｍｔｕｒｂｉｎｅꎻｃｙｌｉｎｄｅｒｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙꎻｔｈｅｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ０㊀前㊀言汽轮机本体性能的优劣以其各汽缸的通流效率做为评价指标ꎮ大型汽轮机均设计为多汽缸结构ꎬ对于常规一次再热机组ꎬ对应有高压缸㊁中压缸及低压缸ꎮ各汽缸的通流效率是指蒸汽在汽缸中的实际焓降与理想焓降之比ꎬ随机组负荷及运行调节方式不同高压缸效率变化较大[１]ꎬ中压缸效率变化不大ꎬ低压缸效率亦有一定变化[２]ꎮ随着蒸汽参数的提高以及材料性能的提升ꎬ二次再热已成为超超临界发电技术的一个重要发展方向[３]ꎮ目前ꎬ世界范围内已投运的５８台二次再热机组中ꎬ我国的６台高参数超超临界二次再热机组ꎬ无论是蒸汽参数还是机组效率均已达到世界先进水平[４]ꎮ与一次再热相比ꎬ二次再热机组在汽轮机通流技术方面最显著的特点就是增加了压力等级更高的超高压缸ꎬ这种基于小焓降㊁多级数㊁反动式㊁筒形整体结构设计的超高压缸模块是对一次再热成功技术的延续ꎬ并非本质性的突破[５]ꎮ通常汽轮机各汽缸的热力性能通过汽轮机性能试验的方法得出ꎬ制造厂一般仅提供初㊁终参数等对热耗率的修正曲线ꎬ很少提供缸效率变化对机组能耗影响的修正曲线ꎬ发电企业在进行节能管理及评价工作中需要用到缸效率变化对机组能耗影响的定量分析数据时ꎬ一般均参考相关书籍及文献进行估算ꎮ但目前此类书籍及相关文献中还未对二次再热机组进行这方面的研究ꎬ因此ꎬ准确定量评价不同工况下汽轮机各汽缸效率变化对机组能耗的影响(即能耗敏感性)对于二次再热机组的汽轮机节能诊断工作具重要的工程第６０卷第４期汽㊀轮㊀机㊀技㊀术Ｖｏｌ.６０Ｎｏ.４２０１８年８月ＴＵＲＢＩＮＥＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡｕｇ.２０１８㊀收稿日期:２０１８￣０３￣０７㊀㊀㊀㊀㊀㊀作者简介:赵玉柱(１９８１￣)ꎬ男ꎬ工学硕士ꎬ高级工程师ꎮ从事火电机组汽轮机及热力系统节能理论与技术研究ꎮ应用价值ꎮ１㊀汽轮机组能耗敏感性火力发电厂生产工艺流程涉及锅炉㊁汽轮机㊁凝汽器㊁各类泵与风机及加热器等设备ꎮ这些设备的热工参数或者设备本身的性能指标变化时均会导致机组能耗变化ꎮ文献[６－９]中将设备热工参数及设备性能指标的变化对机组能耗的影响变化量定义为能耗敏度ꎬ并研究了超超临界一次再热１０００ＭＷ机组汽轮机初参数㊁排汽压力㊁缸效率㊁加热器端差的变化对汽轮机热耗率㊁机组发电及供电煤耗的能耗敏度ꎮ文献[１０]中研究了超临界６００ＭＷ机组汽轮机通流效率的能耗敏度ꎮ目前国内暂时没有关于二次再热机组汽轮机通流效率能耗敏度方面的研究文献ꎮ本文将设备的热工参数或者性能指标变化对汽轮机组能耗指标的影响量变化规律定义为能耗敏感性ꎬ研究超超临界二次再热１０００ＭＷ汽轮机各缸效率变化对汽轮机热耗率㊁机组发电及供电煤耗的影响规律ꎬ就汽轮机本体性能指标而言ꎬ对应有超高压缸效率㊁高压缸效率㊁中压缸效率和低压缸效率的能耗敏感性ꎮ如式(１)~式(４):ΔｑΔｘ＝ｑΔｘ－ｑ０(１)ΔｂΔｘ＝ｂΔｘ－ｂ０(２)δｑΔｘ＝ΔｑΔｘｑ０ˑ１００(３)δｂΔｘ＝ΔｂΔｘｂ０ˑ１００(４)式中ꎬｑ为汽轮机热耗率ꎬｋＪ/(ｋＷ ｈ)ꎻｂ为发电/供电煤耗ꎬｇ/(ｋＷ ｈ)ꎻΔｘ为汽轮机超高压缸㊁高压缸㊁中压缸或低压缸性能指标的变化ꎬ％ꎻΔｑΔｘ㊁δｑΔｘ分别为热耗率随缸效率变化的绝对值和相对值ꎬｋＪ/(ｋＷ ｈ)㊁％ꎻΔｂΔｘ㊁δｂΔｘ分别为发电/供电煤耗随缸效率变化的绝对值和相对值ꎬｇ/(ｋＷ ｈ)㊁％ꎮ２㊀汽轮机定功率变工况计算模型汽轮机通流效率能耗敏感性分析的实质是确定缸效率变化对机组热耗率和发电/供电煤耗的影响规律ꎮ考虑到发电机组一般均按照调度中心给定的负荷曲线运行ꎬ因此ꎬ采用汽轮机定功率计算方法符合实际情况ꎮ按照汽轮机厂提供的不同工况设计数据ꎬ计算求得汽轮机各级组的相对内效率做为定功率计算的基准数据ꎮ回热系统加热器端差㊁抽汽压损取设计值ꎬ首先假定新蒸汽流量ꎬ按照弗留格尔公式的简化公式(５)计算回热系统各级抽汽压力及加热器进汽压力ꎬ根据加热器的上㊁下端差求得加热器进出口水温㊁疏水温度及焓值ꎮＤ１Ｄ１０ʈｐ１ｐ１０⇒ｐ１＝Ｄ１Ｄ１０ｐ１０(５)㊀㊀根据式(６)㊁式(７)汽轮机各级组相对内效率的计算公式确定各级抽汽焓ꎬ即:η(ｒ)＝ｈ１(ｒ)－ｈ２(ｒ)ΔＨ(ｒ)(６)ｈ２(ｒ)＝ｈ１(ｒ)－ΔＨ(ｒ)η(ｒ)(７)式中ꎬｈ１(ｒ)为ｒ级组进口蒸汽焓ꎬｋＪ/ｋｇꎻｈ２(ｒ)为ｒ级组出口蒸汽焓ꎬｋＪ/ｋｇꎻΔＨ(ｒ)为ｒ级组理想焓降ꎬｋＪ/ｋｇꎮ根据上述得到的变工况计算结果重新进行定功率条件下的汽轮机组热平衡计算ꎬ得到新的主蒸汽流量ꎬ当其与假设新蒸汽流量偏差在给的范围内时ꎬ认为迭代计算收敛ꎬ否则重新计算ꎬ直至满足迭代精度要求ꎮ依据热平衡计算结果ꎬ可计算出汽轮机通流部分各级组功率ꎬ根据式(８)~式(１１)进而得到各缸轴功率及各缸功率占比:ＷＵＨ＝Ｄ０(ｈ０－ｈ１)(８)ＷＨ＝ðＰＨ(ｒ)(９)ＷＩ＝ðＰＩ(ｒ)(１０)ＷＬ＝ðＰＬ(ｒ)(１１)式中ꎬＷＵＨ㊁ＷＨ㊁ＷＩ㊁ＷＬ分别为超高压缸㊁高压缸㊁中压缸及低压缸轴功率ꎬｋＷꎻðＰＸ(ｒ)为各缸对应级组的轴功率之和ꎬｋＷꎻｈ０㊁ｈ１分别为新蒸汽焓值及超高压缸排汽焓ꎬｋＪ/ｋｇꎮ根据各工况下汽轮机热耗率及各缸功率占比可计算得到缸效率每变化１％对汽轮机热耗率的影响量ꎮ３㊀二次再热１０００ＭＷ汽轮机组能耗敏感性分析３.１㊀超超临界二次再热１０００ＭＷ汽轮机组设计参数本文以某超超临界二次再热１０００ＭＷ汽轮机组为研究对象ꎬ该汽轮机设计有超高压缸㊁高压缸㊁中压缸及低压缸ꎬ主蒸汽经超高压缸膨胀做功ꎬ排汽经过一次再热后进入高压缸ꎬ高压缸排汽经过二次再热后去往中压缸及低压缸继续做功ꎮ一次再热系统压降为６％ꎬ二次再热系统压降为１０％ꎮ机组设置１０级回热系统ꎬ其中一㊁二㊁三㊁四段抽汽压损为２.９％ꎬ其余各段为４.７％ꎬ设计背压为４.８ｋＰａꎮＴＨＡ工况下设计参数见表１ꎮ回热系统各级加热器端差见表２ꎮ㊀㊀表１㊀二次再热１０００ＭＷ汽轮机ＴＨＡ工况设计参数参㊀㊀数数值参㊀㊀数数值新蒸汽压力ꎬＭＰａ３０.０００二段抽汽压力ꎬＭＰａ６.０９６新蒸汽温度ꎬħ６００.０二段抽汽温度ꎬħ５３７.２新蒸汽流量ꎬｋｇ/ｓ７１１.９３７三段抽汽压力ꎬＭＰａ３.３８４超高压缸排汽压力ꎬＭＰａ１０.６１８三段抽汽温度ꎬħ４４３.５超高压缸排汽温度ꎬħ４２６.２四段抽汽压力ꎬＭＰａ１.７８８一次再热蒸汽压力ꎬＭＰａ９.９８０四段抽汽温度ꎬħ５３６.２一次再热蒸汽温度ꎬħ６２０.０五段抽汽压力ꎬＭＰａ１.０７３一次再热蒸汽流量ꎬｋｇ/ｓ６３３.５１４五段抽汽温度ꎬħ４５６.１高压缸排汽压力ꎬＭＰａ３.３８４六段抽汽压力ꎬＭＰａ０.７４４高压缸排汽温度ꎬħ４４３.３六段抽汽温度ꎬħ４０２.６二次再热蒸汽压力ꎬＭＰａ３.０４６七段抽汽压力ꎬＭＰａ０.４０５二次再热蒸汽温度.ħ６２０.０七段抽汽温度ꎬħ３２０.８二次再热蒸汽流量ꎬｋｇ/ｓ５４５.９６９八段抽汽压力ꎬＭＰａ０.１２８中压缸排汽压力ꎬＭＰａ０.３９７八段抽汽温度ꎬħ１９８.２中压缸排汽温度ꎬħ３２１.３九段抽汽压力ꎬＭＰａ０.０５９凝汽器真空ꎬｋＰａ４.８九段抽汽温度ꎬħ１２２.２一段抽汽压力ꎬＭＰａ１０.６１８十段抽汽压力ꎬＭＰａ０.０２２一段抽汽温度ꎬħ４２６.２十段抽汽干度ｘ＝０.９８７８０３汽㊀轮㊀机㊀技㊀术㊀㊀第６０卷㊀㊀表２㊀ＴＨＡ工况回热系统各级加热器端差设计值加热器编㊀号给水端差ħ疏水端差ħ加热器编㊀号给水端差ħ疏水端差ħ１－１.７５.６７２.８５.６２０.０５.６８２.８５.６３０.０５.６９２.８５.６４２.８５.６１０２.８５.６６２.８５.６３.２㊀汽轮机组各缸效率能耗敏感性分析按照上述汽轮机定功率变工况计算模型ꎬ以ＴＨＡ工况为基准ꎬ分别对ＴＨＡ及７５％ＴＨＡ㊁５０％ＴＨＡ㊁４０％ＴＨＡ滑压工况进行缸效率能耗敏感性分析ꎬ得出各工况汽轮机缸效率变化对汽轮机热耗率的影响规律ꎬ见表３及图１~图６所示ꎮ㊀㊀表３㊀二次再热１０００ＭＷ机组汽轮机各缸效率㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀变化１％对热耗率的影响工㊀况各缸效率变化１％对热耗率影响ꎬｋＪ/(ｋＷ ｈ)超高压缸高压缸中压缸低压缸ＴＨＡ６.８５７.１６１６.６６１９.８３７５％ＴＨＡ７.１１７.３３１６.７３２０.３５５０％ＴＨＡ７.７０７.８２１７.４０２０.６９４０％ＴＨＡ８.１２８.２２１７.９６２０.７１㊀㊀图１为超高压缸效率变化时汽轮机热耗率的能耗敏感性曲线ꎬ根据图示曲线变化规律及表３计算结果可知ꎬ超高压缸效率每下降１个百分点ꎬ热耗率增加为６.８５ｋＪ/(ｋＷ ｈ)~８.１２ｋＪ/(ｋＷ ｈ)ꎮ在ＴＨＡ㊁７５％ＴＨＡ㊁５０％ＴＨＡ㊁４０％ＴＨＡ滑压工况下ꎬ能耗敏感性逐渐增加ꎮ如超高压缸效率下降４个百分点ꎬ在ＴＨＡ工况下汽轮机热耗率增加２７.４０ｋＪ/(ｋＷ ｈ)ꎬ而在４０％ＴＨＡ工况下增加３２.４８ｋＪ/(ｋＷ ｈ)ꎮ图１㊀超高压缸效率对热耗率的影响图２为高压缸效率变化时汽轮机热耗率的能耗敏感性曲线ꎬ根据图示曲线变化规律及表３计算结果可知ꎬ高压缸效率每下降１个百分点ꎬ热耗率增加为７.１６ｋＪ/(ｋＷ ｈ)~８.２２ｋＪ/(ｋＷ ｈ)ꎮ在ＴＨＡ㊁７５％ＴＨＡ㊁５０％ＴＨＡ㊁４０％ＴＨＡ滑压工况下ꎬ能耗敏感性逐渐增加ꎮ如高压缸效率下降４个百分点ꎬ在ＴＨＡ工况下汽轮机热耗率增加２８.６４ｋＪ/(ｋＷ ｈ)ꎬ而在４０％ＴＨＡ工况下增加３２.８８ｋＪ/(ｋＷ ｈ)ꎮ高压缸效率的能耗敏感性与超高压缸效率的能耗敏感性接近ꎮ图３为中压缸效率变化时汽轮机热耗率的能耗敏感性图２㊀高压缸效率对热耗率的影响曲线ꎬ根据图示曲线变化规律及表３计算结果可知ꎬ中压缸效率每下降１个百分点ꎬ热耗率增加为１６.６６ｋＪ/(ｋＷ ｈ)至１７.９６ｋＪ/(ｋＷ ｈ)ꎮ具体与负荷有关ꎬ在ＴＨＡ㊁７５％ＴＨＡ㊁５０％ＴＨＡ㊁４０％ＴＨＡ滑压工况下ꎬ能耗敏感性逐渐增加ꎮ如中压缸效率下降４个百分点ꎬ在ＴＨＡ工况下汽轮机热耗率增加６４.４４ｋＪ/(ｋＷ ｈ)ꎬ而在４０％ＴＨＡ工况下将增加６９.４４ｋＪ/(ｋＷ ｈ)ꎮ中压缸效率的能耗敏感性大幅高于超高压缸及高压缸效率的能耗敏感性ꎬ这主要是因为中压缸做功在整个二次再热１０００ＭＷ汽轮机总的轴功率中所占比例较大ꎮ图３㊀中压缸效率对热耗率的影响图４为低压缸效率变化时汽轮机热耗率的能耗敏感性曲线ꎬ根据图示曲线变化规律及表３计算结果可知ꎬ低压缸效率每下降１个百分点ꎬ热耗率增加为１９.８３ｋＪ/(ｋＷ ｈ)至２０.７１ｋＪ/(ｋＷ ｈ)ꎮ具体与负荷有关ꎬ在ＴＨＡ㊁７５％ＴＨＡ㊁５０％ＴＨＡ㊁４０％ＴＨＡ滑压工况下ꎬ能耗敏感性逐渐增加ꎬ在低于５０％负荷的工况下低压缸效率对热耗率的影响几乎接近ꎮ如低压缸效率下降４个百分点ꎬ在ＴＨＡ工况下汽轮机热耗率增加７９.３２ｋＪ/(ｋＷ ｈ)ꎬ在５０％ＴＨＡ工况下增加８２.７６ｋＪ/(ｋＷ ｈ)ꎬ在４０％ＴＨＡ工况下增加８２.８４ｋＪ/(ｋＷ ｈ)ꎬ５０％ＴＨＡ与４０％ＴＨＡ相比ꎬ热耗率影响量仅相差０.０８ｋＪ/(ｋＷ ｈ)ꎮ低压缸效率的能耗敏感性在整个二次再热汽轮机通流部分中是最大的ꎬ亦是因为低压缸做功在汽轮机总的轴功率中所占比例最大ꎬ这与常规一次再热机组是一致的ꎮ３.３㊀汽轮机组各缸效率对发、供电煤耗的影响根据上述汽轮机缸效率能耗敏感性分析结果ꎬ按照锅炉热效率设计值９４.６５％ꎬ厂用电率设计值３.９７％ꎬ依据ＤＬ/Ｔ９０３第４期赵玉柱等:超超临界二次再热１０００ＭＷ汽轮机组通流效率能耗敏感性定量分析㊀㊀图４㊀低压缸效率对热耗率的影响９０４－２０１５«火力发电厂技术经济指标计算方法»给出的发电/供电煤耗的计算方法ꎬ计算得出机组在ＴＨＡ工况下缸效率变化对机组发电煤耗及供电煤耗的影响规律ꎬ如图５㊁图６所示ꎮ图５㊀ＴＨＡ工况缸效率对发电煤耗的影响图６㊀ＴＨＡ工况缸效率对供电煤耗的影响根据图示曲线变化规律可知ꎬ超高压缸及高压缸效率变化对发电/供电煤耗的影响几乎相同ꎬ效率每下降２％ꎬ影响发电煤耗分别为０.５０ｇ/(ｋＷ ｈ)和０.５２ｇ/(ｋＷ ｈ)ꎬ影响供电煤耗分别为０.５２ｇ/(ｋＷ ｈ)和０.５４ｇ/(ｋＷ ｈ)ꎮ中压缸效率对煤耗影响较大ꎬ效率每下降２％影响发电及供电煤耗分别为１.１７ｇ/(ｋＷ ｈ)和１.２２ｇ/(ｋＷ ｈ)ꎮ在整个二次再热汽轮机通流部分中低压缸效率对发电/供电煤耗的影响最大ꎬ低压缸效率每降低２％影响发电及供电煤耗分别为１.４４ｇ/(ｋＷ ｈ)和１.５０ｇ/(ｋＷ ｈ)ꎮ由于篇幅所限ꎬ本文仅分析了ＴＨＡ工况下二次再热１０００ＭＷ汽轮机缸效率对发电/供电煤耗的影响规律ꎬ其余负荷工况下的分析方法与之相同ꎮ４㊀结㊀论本文以超超临界二次再热１０００ＭＷ汽轮机为研究对象ꎬ进行通流效率变化对汽轮机热耗率以及机组煤耗影响规律的研究ꎬ即通流效率能耗敏感性分析ꎮ采用汽轮机定功率变工况计算方法得出各缸效率对热耗率㊁发电煤耗及供电煤耗的影响规律ꎮ旨在为二次再热汽轮机节能管理及评价等工作提供技术参考ꎮ本文主要结论如下:(１)超高压缸效率每下降１个百分点ꎬ不同负荷工况下热耗率增加为６.８５ｋＪ/(ｋＷ ｈ)~８.１２ｋＪ/(ｋＷ ｈ)ꎬ高压缸效率的能耗敏感性与超高压缸接近ꎮ依次在ＴＨＡ㊁７５％ＴＨＡ㊁５０％ＴＨＡ㊁４０％ＴＨＡ滑压工况下ꎬ能耗敏感性逐渐增加ꎮ(２)由于中压缸做功在汽轮机总的轴功率中所占比例较大ꎬ故中压缸效率的能耗敏感性大幅高于超高压缸及高压缸ꎬ中压缸效率每下降１个百分点ꎬ不同负荷工况下热耗率增加为１６.６６１７.９６ｋＪ/(ｋＷ ｈ)~１７.９６ｋＪ/(ｋＷ ｈ)ꎮ(３)低压缸效率每下降１个百分点ꎬ不同负荷工况下热耗率增加为１９.８３ｋＪ/(ｋＷ ｈ)~２０.７１ｋＪ/(ｋＷ ｈ)ꎬ其能耗敏感性在整个二次再热汽轮机通流部分中是最大的ꎬ这与常规一次再热机组具有共同特征ꎮ因此ꎬ在机组实际运行中应重点关注低压缸的运行状况ꎮ(４)二次再热１０００ＭＷ汽轮机通流效率对发电/供电煤耗的影响与对热耗率的影响趋势是一致的ꎮ机组能耗敏感性随各缸效率的变化基本呈线性关系ꎬ通过不同负荷下缸效率变化对汽轮机热耗率的影响量ꎬ再结合锅炉热效率及厂用电率设计值或者实测值可得到汽轮机各缸效率变化对发电/供电煤耗的影响规律ꎮ参考文献[１]㊀周志平.大型机组汽轮机调节方式对热力性能的影响分析[Ｊ].热力发电ꎬ２０１５ꎬ４４(１０):１１３－１１５.[２]㊀刘武峰.汽轮机各缸相对内效率变化对机组热耗率的影响分析[Ｊ].热力透平ꎬ２００８ꎬ３７(２):１２１－１２３.[３]㊀赵永明ꎬ阎维平ꎬ刘立衡.超超临界二次再热机组设计参数影响分析[Ｊ].汽轮机技术ꎬ２０１３ꎬ５５(６):４５９－４６４.[４]㊀王月明ꎬ牟春华ꎬ姚明宇ꎬ等.二次再热技术发展与应用现状[Ｊ].热力发电ꎬ２０１７ꎬ４６(８):２－１０.[５]㊀姚啸林ꎬ付㊀昶ꎬ施延洲ꎬ等.百万等级超超临界二次再热机组整体经济性研究[Ｊ].热力发电ꎬ２０１７ꎬ４６(８):１７－２２.[６]㊀杨志平ꎬ杨勇平.１０００ＭＷ汽轮机初参数能耗敏度分析[Ｊ].华东电力ꎬ２０１２ꎬ４０(６):１０６８－１０７０.[７]㊀杨志平ꎬ杨勇平.１０００ＭＷ汽轮机排汽压力能耗敏度分析[Ｊ].华东电力ꎬ２０１１ꎬ３９(１２):２０６５－２０６７.[８]㊀杨志平ꎬ杨勇平ꎬ王宁玲.１０００ＭＷ汽轮机缸效率能耗敏度分析[Ｊ].中国电机工程学报ꎬ２０１２ꎬ３２(２６):１－９.[９]㊀杨志平ꎬ杨勇平.１０００ＭＷ机组加热器端差能耗敏度分析[Ｊ].华北电力大学学报ꎬ２０１２ꎬ３９(６):７２－７５.[１０]㊀邵㊀峰ꎬ谭㊀锐ꎬ蔡㊀培ꎬ等.汽轮机通流性能变化分析基准及能耗敏度计算模型的试验研究[Ｊ].中国电力ꎬ２０１７ꎬ５０(５):１３９－１４３.０１３汽㊀轮㊀机㊀技㊀术㊀㊀第６０卷。
1000MW火电机组的跳机原因浅析
1000MW火电机组的跳机原因浅析安徽省某火电工程1000MW机组调试期间发生了三次跳机，从原因上分析，大都由于DEH控制逻辑不合理。
该工程中汽轮机选用北重阿尔斯通生产的超超临界、单轴、一次中间再热、四缸四排汽、凝汽式汽轮机。
发电机同时选用北重阿尔斯通生产的水-氢-氢冷却、自并励静止励磁发电机。
1. 高压缸热应力保护动作跳机1.1事件发生前状态。
21：25：51，机组跳机前负荷378MW，总煤量172吨，B、C、F磨煤机运行，主汽温度575℃，压力13.78MPa，再热蒸汽温度577℃，1.75MPa。
1.2事件过程。
21：24：22 ，C磨煤机跳闸，总煤量降至115吨；21：24：30 锅炉主控退出，协调退出切至TF方式，原因总燃料量控制偏差大，条件：指令大于实际反馈50 t/h（指令172t/h、实际煤量115 t/h）；21：29：56汽机主控退出，切至BM方式，原因DEH遥控退出，DCS遥控指令与DEH实际控制偏差大，DEH主动退出遥控至本机控制，控制方式为流量控制；21：42：59-21：49：30DEH手动调整负荷指令400MW-420MW（21：43：27）-350MW ；21：：42：59-21：49：06 DEH手动调整负荷变化率7%-5%-3%-7%；21：33：03 高压缸应力限制器动作、21：43：17高压缸应力限制器动作解除、21：45：01高压缸应力限制器再次动作、21：49：57高缸应力达到102%；21：50：07负荷358MW，高缸应力达到105%因转子冷应力无延时跳机，保护联锁动作正确，主汽温度570℃，压力21.4MPa，再热蒸汽温度575℃，压力1.57MPa。
1.3原因分析。
跳机发生前机组负荷较低，只有三台磨煤机运行发生磨煤机C跳闸事件，工况条件差，系统扰动大，特别是主汽压力波动较大，ALSTOM机组的阀门控制是DEH流量控制和压力的计算结果，在压力升高时会加剧阀门的关闭，转子处于冷却状态产生冷应力超限保护动作跳闸。
1000MW级核电机组热力系统热经济性分析与研究
1000MW级核电机组热力系统热经济性分析与研究分析和评价热功转换过程的完善度,探讨各部分的能量损失及研究提高核电厂热经济性指标的途径,有利于提高核电厂的市场竞争力,同时对发展低碳经济,构建和谐和可持续发展社会具有重要意义。
本课题以某1060MW核电机组为研究对象,基于热力学第二定律,采用（火用）分析方法,分析和探讨了热力系统的热经济性,找出了薄弱环节,指出了努力方向,为核电机组经济运行和节能降耗奠定了理论基础。
首先对核电厂典型热力过程的（火用）损失进行了推导,确定了（火用）分析的评价准则和计算方法,建立了（火用）计算的基本流程框图。
然后分析并建立了核电厂一、二回路系统各主要设备的（火用）分析模型,包含反应堆、蒸汽发生器、主泵、主蒸汽管道及阀门、汽轮机、再热系统、回热系统、凝汽器、凝结水泵和给水泵、主给水管道等。
最后计算并得到了额定工况下的各设备（火用）损失、（火用）损失系数以及（火用）效率,分析结果表明造成核电厂热力系统能量损失的主要原因是在能量转换、传递以及分配过程中存在着诸多不可逆因素,导致能量的做功能力下降。
全厂总（火用）损失为1955.39MW,（火用）损失系数为65.35%,其中一回路（火用）损失最大,为52.06%;反应堆是能量损失最大的设备,其（火用）损失为将近50%,占核能总（火用）损失的76.38%;汽轮机居第二位（火用）损失系数为7.45%,凝汽器在换热设备中（火用）损失最大,其（火用）损失系数为3.45%,蒸汽发生器（火用）损失系数为2.02%。
其他换热设备、管道及泵类的（火用）损失系数之和仅为2.51%,（火用）损率为3.85%。
1000MW汽轮机滑参数停机优化研究之汽轮机转子温度场及应力场的有限元计算毕业论文
沈阳工程学院毕业设计(论文)1000MW汽轮机滑参数停机优化研究之汽轮机转子温度场及应力场的有限元计算毕业论文目录中文摘要....................................................................................................... 错误！未定义书签。
Abstract........................................................................................................ 错误！未定义书签。
目录 (II)1.引言......................................................................................................................................... - 1 -1.1 课题的目的和意义..................................................................................................... - 1 -1.2 国内外研究发展状况................................................................................................. - 2 -1.2.1 国外发展现状.................................................................................................. - 2 -1.2.2 国内发展现状.................................................................................................. - 3 -1.3 本文研究内容............................................................................................................. - 5 -2. 温度场、应力场模型的建立............................................................................................... - 7 -2.1 概述............................................................................................................................. - 7 -2.2 二维离散温度场模型................................................................................................. - 7 -2.2.1 温度场模型的建立.......................................................................................... - 7 -2.2.2 各部分放热系数的计算................................................................................ - 10 -2.3 温度场的变量说明及运行程序............................................................................... - 11 -2.4 应力场数学模型的建立........................................................................................... - 19 -2.5 汽轮机转子的合应力与强度指标........................................................................... - 21 -2.6滑参数停机应力场分析........................................................................................... - 22 -2.7 应力场变量说明及运行程序................................................................................... - 22 -2.8 本章小结................................................................................................................... - 32 -II3 转子温度场与应力场的有限元计算.................................................................................. - 33 -3.1 概述........................................................................................................................... - 33 -3.2 转子有限元分析网格划分....................................................................................... - 33 -3.3 几何模型的建立....................................................................................................... - 35 -3.4 有限元计算分析方案............................................................................................... - 35 -3.5 转子温度场、应力场计算分析............................................................................... - 35 -3.6 本章小结................................................................................................................... - 40 -4 转子寿命分析...................................................................................................................... - 41 -4.1 转子寿命损耗评价................................................................................................... - 41 -4.1.1 转子寿命损耗................................................................................................ - 41 -4.1.2 影响转子寿命的因素.................................................................................... - 41 -4.1.2.1 材料因素..................................................................................................... - 41 -4.1.2.2 应力因素..................................................................................................... - 42 -4.1.2.3 结构尺寸因素............................................................................................. - 42 -4.2 滑参数停机方案的比较........................................................................................... - 42 -4.3 本章小结................................................................................................................... - 43 -5 结论与展望.......................................................................................................................... - 44 -5.1 本文主要工作........................................................................................................... - 44 -5.2 后续工作展望........................................................................................................... - 44 -致谢............................................................................................................. 错误！未定义书签。
1000MW火电机组初参数变工况的能耗敏感度分析
若 保 持 调节 级 阀 门 开 度 不 变 ， 即 汽 轮 机 的 通 ＭＰ ａ ；Ｐ为 给 水 密 度 ，ｋ ｇ ／ ｍ ；ｇ为 重 力 加 速 度 ， 流 部 分 面 积 保 持 不 变 ，应 用 弗 留 格 尔 公 式 能 够 得 ｍ ／ ｓ ； ，ｔ 】 为 分 别 为 给 水 的 出 口、 进 口 速 度 ， 到 初 参 数 变化 后 通 过 主 汽 门 的 主蒸 汽 流 量 ：
年 ，在 建 和 投 产 的 超 超 临 界 火 电 机 组 台 数 和 容 量 组进 行 热经 济 性 分 析 和 运 行 优化 ，具 有 重 要 意 义 。
参 数 的能 耗 敏感 度 ｍ 反 映了标准煤 耗率 ｂ
对某一初参数 Ｘ ｉ 偏 离 的敏 感 程 度 。定 义 能 耗 敏 感 度 ｍ 为 ：标 准 煤耗 率 ｂ 的 变 化 率 与 参 数 的 变 化
收 稿 日期 ：２ ０ １ ３— ０ ６一 Ｏ ９ 。
作者简 介：闫顺林 （ １ ９ ５ ９一 ） ，男 ，教授 ，从事 火电机组 节能理论 、节能技 术及锅炉燃烧稳 定性 的研究 ，Ｅ － ｍ ａ ｉ ｌ ：ｚ ｈ ａ ｎ ｇ １ ３ ９ ３ ＠
ｇ ｍａ ｉ ｌ ．ｃ ｏ ｍ。
，
第 ７期
经 济 性 分 析 基 本 方 程 ，求 得 不 同 工 况 下 主 汽 温 、
主汽 压 、再 热 汽 温 变 化对 机 组 煤 耗 的影 响 。
Ａｂ
．
＝
。 ／ ｔ ｘ ｆ
（ ２ ）
超超 临界 机 组 的 最 大 优 势 是 能 够 大 幅 度 提 高 循 环 热 效率 ，是 火 电 行 业 发 展 的 必 然 趋 势 。近 些
展 开 形式 为 ：
核电厂汽轮机热应力控制技术的研究
Ｓ● ＬＩ Ｃ ０ Ｎ ＶＡＬＬＥ Ｙ
画
核 电厂汽 轮机 热应 力控制 技 术的研 究
靳 倩 ２ ２ ２ ０ ４ ２ ） （ 江 苏核 电有 限公 司 。 江 苏连 云港
摘 要 核 电能源是重要 的战略能源 ， 并且具有诸 多的优点 ， 如 ：清洁、安全、高高效等 ，因此 ， 核电得到了快速的 发展 。 核 电厂的 建成促 进 了电力企 业 的发展 ， 保证 了我 国能 源的 建设 。 在 核 电厂汽轮 机 中应 用热应 力控 制技 术是 必要 的 ， 保 证 了核 电厂 的可 持 续发展 ，同时也 符合 社会 与 经济 发展 的 需求 。 本文 分析 核 电厂 汽轮机 的概 况 ， 并介 绍 汽轮机 的热 应 力控 制技 术 ， 同 时还将 阐述 对 汽轮机 进 汽控 制 的改进 ，旨在提 升核 电厂 汽轮机 的安 全性 、可 靠 性与 高效 性 。
础 上 ，自启 动 程序 也 将 对 高压 转 子 应 力进 行 监视 ， 将 这一 应 力
的为 全 速机 。汽轮 机 在 力 学 方面 的特 性主 要 表 现 影响 因 素 、应 力 水平 与 其他 特性 方面 。在影 响 因素 方面 ， 主 要包括 温度 、 压力、 湿 度等 ， 其 中最为 重要 的是 通流 效 率与 排汽 损失 在 应力 方面 ， 主 要 体 现在 转 动 部 件 ， 半 速 机具 有 较 大 的 热应 力 ，因此 ， 与 全 速机相 比 ， 其 启 动 与适 应 性 的 能力 较 弱 ； 其 他 特性 包 括腐 蚀 与 超速方面 ， 核 电厂机 组 的腐 蚀较 为 突 显 ， 其中 ， 半 速 机与 全 速 的超速 率 均偏 高 。 １ ． ３ 汽轮 机的 安全 性 核 电厂 汽 轮机 的安 全 性 、高 效 性 受诸 多因 素 的影 响 ， 其中 最 为 关 键 的便 是 热应 力 控 制 系统 。汽轮 机 在 运 行之 际 ， 受 蒸 汽 的影 响 ， 汽 轮 机 也将 产 生 变 化 ， 此 时便 会 产 生 热应 力 ， 热 应 力
超临界1000MW汽轮机高压缸温度场及应力分析
界汽轮机 和超临界 ６０ＭＷ 汽轮机汽缸 的温度和 ０ 热 应力进 行过 分析 ＿ ， 文针 对超 临界 １００ＭＷ ２ 本 ， ０ 桶型高压缸的温度和应力作详细分析 ， 为设计 和运
行 提供理 论依 据 ．
设计和运行可靠 ， 对高压缸进行三维有限元温度场 及应 力场 分析是 非 常必 要 的… ． 多 文献 曾对 亚 临 许
Ａｂ ｔａ ｔ ｏ ｈ ｅｉｂ ｌｙｏ ｅ ｉｎ ａ ｄ ｏ ｅ ａｉｎ ｏ ｉｈ ｐ ｅｓ ｒ ｙｉｄ ｒ ｉ ｉ ｌｍｅ ｔａ ａｙ ｉ ｓｒ ｃ ：Ｆ ｒｔ ｅｒ ｌ ｉｔ ｆｄ ｓ ｎ ｐ ｒ ｔ ｆｈｇ ｒｓｕ ｅｃ ｌ ｅ ，ｆ ｔ ｅｅ ｎ ｌｓ ａ ｉ ｇ ｏ ｎ ｎ ｅ ｎ ｓ ｐ ｏ ｒｍ ｓｄ ｔ ａｙ ｅ ｔｍｐ ｒｔ ｒ ， ｔ ｅｍａ ｔｅ ｓ ｒｇ ａ ｉ ｕ ｅ ｏ ａ ｌｚ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｈ ｒ ｌｓｒｓ ，ｍｅ ｈ ｉ ｌｓｒｓ ｄ ｔｔｌｓｒｓ ｏ ｉｈ ｓ ｎ ｃ ａ ｃ ｔｅｓ ａ ｏａ ｔｅｓｆｒ ｈｇ ｎ ａ ｎ
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Ｔｅ ｐ ｒ ｔ ｒ ｎ ｔ ｅ ｓ ａ ａ ｙ ｉ ｏ ｉ ｈ ｐｒ ｓ ｕ ｅ ｃ ｌｎ ｅ ｍ ｅ ａ ｕ ｅ ａ ｄ ｓｒ ｓ ｎ ｌｓｓｆ ｒ ｈ ｇ ｅ ｓ ｒ ｙ ｉ ｄ ｒ ｏ ｕ ｅ ｃ ｉｉ ａ ０ Ｗ ｔ ａ ｕ ｂ ｎ ｆ ｓ ｐ ｒ ｒ 上 海 理 工 大 学 学 报
1000MW超超临界机组汽轮机转子应力保护分析与逻辑配置
2016 年第35卷第10期浙江电力ZHEJIANG ELECTRIC POWER431 000 MW超超临界机组汽轮机转子应力保护分析与逻辑配置程东科\擅炜2袁刘永友3(1.中电电力检修工程有限公司，上海200086;2.中电华创电力技术研究有限公司，上海200086;3.安徽淮南平圩发电有限责任公司，安徽淮南232089)摘要：随着火电机组单机容量的不断增大，对汽轮机控制系统的要求也越来越高，其中汽轮机应力 控制逐渐成为百万机组汽轮机控制的重要内容之一，针对某发电厂2X1 000 MW机组汽轮机应力计算、温度探头安装、应力计算逻辑的实现以及应力对机组升降负荷裕度的影响进行分析，结合应力保护动 作的异常事件，就应力对百万机组汽轮机的控制及保护进行分析和优化，为同类型机组的控制提供参考。
关键词：超超临界；1 000 MW汽轮机；热应力计算；保护逻辑配置中图分类号：TK39 文献标志码：B 文章编号院1007-1881(2016)10-0043-06 Rotor Stress Protection Analysis and Logic Configuration of 1 000 MWUltra-supercritical Steam TurbineCHENG D ongke1，TAN W ei2,LIU Y ongyou3渊1. China Power International Maintenance Engineering Co.，Ltd.，Shanghai 200086, China曰2. China Power Huachuang Electricity Technology Research Co.，Ltd.，Shanghai 200086，China;3. Anhui Huainan Pingwei Power Generation Co.，Ltd.，Huainan Anhui 232089, China) Abstract: With the increase of unit capacity of thermal power units，requirements for steam turbine control system are also getting higher，of which steam turbine stress control has become one of an important part of 1 000 MW steam turbine control. This paper analyzes the stress calculation of 1 000 MW turbines，temperature probe arrangement，stress calculation logic implementation and effect of stress on the unit load margin. In combination with abnormalities of stress protection action，the stress control and protection of the 1 000 MW steam turbine are analyzed and optimized to provide a reference for the control of the same type units.Key words: ultra-supercritical；1 000 MW steam turbine；thermal stress calculation；protection logic configuration0引言某发电厂2X1 000 MW机组汽轮机使用北重 ALSTOM公司生产的四缸、四排汽、一次再热反 动式凝汽汽轮机，控制系统采用ALSTOM的P320-V4系统，高压缸有2个高压主汽截止阀、2个高压主调节阀(MAA11/12AA11)、2个过载阀 (MAA1U12AA113)，中压缸有2个中联主汽截止 阀、2个调节阀。
1000MW超超临界机组四大管道材料选择论述
1000MW超超临界机组四大管道材料选择论述程永霞陶伟静（东北电力设计院热机室吉林省吉林市 132012）摘要：本论文通过综合分析国内外高温高压合金钢技术特性及电力行业应用情况，对1000MW超超临界机组四大管道材质及规格进行了详细计算及选取，对四大管道的材料和规格提出了具体要求和详细的论述。
关键词：超超临界；高温蠕变；抗氧化性能；电熔焊接钢管；A335P91/P92材料1 主蒸汽管道材料论述超超临界机组电厂的设计关键之一是选择合适的钢材，不论是汽机本体、锅炉水冷壁、过热器、再热器，还是四大管道，均应选择合适的钢材，合适的钢材一般考虑以下因素：要求具有高的高温热强度、耐高温腐蚀、耐汽侧氧化、有良好的焊接及加工性能，经济上比较合理。
目前，国际上对于600℃以上的高温管道，没有非常成熟的材料，各国对600℃以上的高温管道材料均处于开发、研制和试验阶段。
根据各国的应用经验，适用于600℃以上的高温管道材料主要有ASTM A335 P92、ASTM A335 P122和E911等三种，三种材料的高温蠕变断裂强度试验均未做到100000小时，均是根据一定时间的试验数据外推得出的。
三种材料均没有纳入正式标准，如ASME标准，只列入ASME Code Case（案例）中，ASME Code Case中的内容是ASME委员会根据一定的试验数据和应用经验批准使用的，在一般情况下只能参照使用。
而对于主蒸汽管道，P91材料已应用到最高极限温度，管道热强度较低，经计算会使管壁较厚，管道刚度大，管道热应力计算不好过关，对设备推力较大，且影响机组变负荷速率，故不宜选用。
在新型的P92、P122和E911三种钢材中，从国外的使用业绩看，欧洲的超临界机组，较早采用了P92和E911，而日本机组虽然温度普遍高于欧洲机组，但其压力略低于欧洲机组，多采用P92和P122。
国内用得较多的是P92，如华能玉环电厂和华能营口电厂二期等，主要原因是P92的焊接可利用P91的焊接经验，而P91的焊接经验国内已经掌握。
1000MW超超临界汽轮机转子启动过程的热应力分析
应力 就是 如此 。
在转子变工况运行过程中， 转子体温度分布严
重不 均 ， 从 而产 生 热应 力 ， 因此 ， 热应 力 的计 算 是 以 确定 的温 度场 为 基 础 的 。将转 子 视 为 均 匀 、 各 向同
状况 ， 前期都需要通过更为准确 的热应力耦合计算 来 校核 。 目前 ， 对容量在 ６ ０ ０ Ｍ Ｗ 及 以下 的汽 轮
Ａ ’ ｒ＝ （ —Ｏ ｆ ），
第３ ５卷 第 ２期
２ ０ １ ３年 ２月
华 电 技 术
Ｈｕ ａ ｄ ｉ ａ ｎ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｖ０ ｌ ＿ ３ ５ Ｎｏ ． ２ Ｆ ｅ ｂ． ２ ０１ ３
１ ０ ０ ０ ＭＷ 超超 临界 汽轮 机转 子启 动过 程 的热应 力 分 析
９ ０ ％ 的装 机容量集 中在 中南和西南 地 区 ， 受 季节 的影 响， 调 峰能力 有 限 Ｊ 。因此 ， 大 中型 火 电机 组必 须频 繁地 参与到 电网调峰 的任务 中来 。 在 调峰 过程 中 ， 机 组需 要频 繁地 启 、 停 和 变负荷 运行 ， 从 而使 汽轮 机 转 子 承受 剧 烈 的温 度 变化 产 生 的交变 热应 力 ， 最 终导 致部 件产 生低 周疲 劳损 伤 ， 缩 短 整个 机 组 的使 用 寿命 ＿ ３ Ｊ 。虽 然 现 在 的超 超 临界 大型 汽轮机 组都 配 有 热应 力 监 测 系 统 ， 但 采 用 的都 是 简化 的一 维理 论模 型 ， 不 能反 映机 组 真 实 的运 行
核电汽轮机的运行与高压缸热应力
核电汽轮机的运行与高压缸热应力摘要：核电汽轮机的运行方式直接影响高压缸热应力。
核电汽轮机的高压汽缸热应力、中分面接触应力、高压转子热应力和疲劳分析表明:高压汽缸的热应力不大，而需要关注中分面的密封问题；高压转子的热应力与热疲劳是升速与变负荷过程的限制因素，冷态起动、特别是电负荷会对转子寿命产生大的损害。
关键词：核电汽轮机；运行；高压缸热应力前言由于爆燕汽对金属表面的放热系数很大，所以当工况压力变化时，在湿蒸汽下工作的核电汽轮机高压缸的壁面温度随蒸汽温度快速变化，从而引起材料内郡担本卯温荐一与热应力。
国外报道的运行经验表明:核电高压缸较易产生热应力和热变形引起的中分面泄漏侵蚀间题。
因此，本文分析核电汽轮机的运行与高压缸热应力。
1计算目的与方法核电汽轮机高压缸处于湿蒸汽下工作。
湿蒸汽与金属表面有很大的放热系数，湿蒸汽的温度只对应于压力(工况)。
当工况变化时，金属表面跟随蒸汽温度快速变憾引起材料内部很大的温差与热应力；在稳态条件下，汽缸的大压差截面处也相应产生大的温差。
西屋与其他国外核电高压盒运行经验表明，较易发生热应力、热变形引起的中分面泄漏侵蚀间题。
为掌握设计与运行特点，对310MW核电单层高压汽缸进行瞬态与稳态热应力的分析计算。
使用西屋PH8164二维有限差传热计算程序对汽缸进行瞬态与稳态轴对称热传导分析。
几何模型由边界点来决定，采用X一R座标，用边界点相连的折线来近似表示汽缸的截面轮廓。
使用西屋PH0723多分支壳体程序进行轴对称壳体应力计算，由前者所得到的温度分布自动转换成后者的输入。
PH0723是基于线性、轴对称薄壳理论，其几何模型不是座标系统，而是壳体中间面的参数，对于复杂的形状采用环连接的多个壳体组成。
为了能把网格温度场输入壳体程序，要求两个几何模型的匹配。
PH0723还给出了壳体给定长度区的力与力矩的总和，可作为中分面螺栓负荷进行螺栓应力的计算。
汽缸为左右对称结构，可取其一半进行计算分析，半缸由12个壳体与11个环组成，各工况的计算按电机端参数。
1000MW超超临界汽轮机参数优化[1]
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1000MW超超临界汽轮机蒸汽参数优化及讨论冯伟忠（上海外高桥第三发电有限责任公司，上海邮编200137）【摘要】：外高桥三期2×1000MW超超临界汽轮机为上汽（SIEMENS）机型，采用补汽阀调频及过负荷调节。
通过优化，以压力条件作为划分定压和滑压的判据，最高冷却水温条件下功率≤1000MW时不开补汽阀，且其他水温下能在功率>1000MW且P<27MPa的情况下尽可能进行滑压运行，提高了运行的经济性。
采用≥3D弯管等，降低造价，降低再热系统压降，提高运行经济性和安全性。
通过降低冷却水设计温度，单独设汽动给水泵汽轮机的凝汽器，降低进入主凝汽器的蒸汽流量及热负荷，降低了机组平均背压和端差，提高了机组热经济性。
【关键词】：超超临界；汽轮机；补汽阀；滑压运行；参数优化【中图分类号】：1、引言外高桥三期工程，建设两台1000MW国产引进型超超临界汽轮发电机组，2006年开工，计划2009年全部建成投产。
在此之前，国内已有玉环、邹县、泰州开建百万级超超临界机组项目，且采用技术及机型各有不同。
在这前三个项目中，玉环的汽轮机采用德国SIEMENS 技术，而另两个项目采用的是日本日立及东芝技术。
鉴于目前在百万级的单轴汽轮机领域，唯德国SIEMENS有着较多的业绩，且其综合技术优势明显，再加上外高桥二期2×900MW 项目的SIEMENS汽轮机①优异的性能表现②，故三期的汽轮机最终亦选择了上海电站集团引进的该机型。
2、基本参数的选择鉴于在外高桥三期之前的玉环工程，已就1000MW机组的选型及参数选择做了大量工作，且本工程工期较为紧迫，为尽可能减少不必要的投入，在对该机的基本情况作了了解后，决定基本沿用该机的设计参数。
该机型及设计参数如下：型式：单轴，反动式，一次再热，四缸四排汽（备选五缸六排汽），无调节级，单支点轴系，双背压。
末级叶片1046mm（备选方案末级叶片977mm）。
额定功率：1000MW主蒸汽流量（额定/最大）2733T/H /2955T/H主汽/再热蒸汽压力：26.25MPa/6.4MPa主汽/再热蒸汽温度：600℃/600℃排汽压力： 4.19kPa/5.26kPa设计热耗： 7312 kJ/kWh过负荷调节方式： 补汽阀最大出力： 1060MW （补汽阀全开）为留有在技术上作进一步优化的余地，招标书规定经技术论证后，最终主蒸汽压力在≤27MPa 内，投标方不得加价。
CPR1000核电机组低功率平台汽轮机高中压缸冷却方案探索
CPR1000核电机组低功率平台汽轮机高中压缸冷却方案探索汽轮机是核电站的核心设备，其工作性能对整个核电站的运行起着至关重要的作用。
而汽轮机的高中压缸是汽轮机的关键部件之一，也是汽轮机中温高压段的最后一个级别，其冷却方案的合理性对汽轮机的运行稳定性和寿命具有至关重要的作用。
为了确保汽轮机高中压缸的安全稳定运行，必须合理设计和选择高中压缸的冷却方案。
关于高中压缸冷却方案的选择需要考虑高中压缸的工作环境和工作条件。
高中压缸是汽轮机的关键部件之一，其工作环境复杂，高温高压下的工作条件对高中压缸的材料和结构提出了极高的要求。
在选择高中压缸冷却方案时，需要充分考虑高中压缸的工作环境和材料特性，选择适合高中压缸工作条件的冷却方案。
关于高中压缸冷却方案的选择还需要考虑汽轮机的运行性能和效率。
汽轮机是核电站的核心设备之一，其运行性能和效率直接影响着核电站的发电效率和运行成本。
高中压缸的冷却方案应当能够保证高中压缸的稳定运行和延长高中压缸的使用寿命，同时还应当尽可能不影响汽轮机的运行性能和效率。
关于高中压缸冷却方案的选择还需考虑到冷却介质的供应和使用成本。
汽轮机高中压缸需要采取合适的冷却介质来对高温高压下的高中压缸进行冷却，而这种冷却介质的供应和使用成本将直接影响到核电站的运行成本。
在选择高中压缸冷却方案时，需要综合考虑冷却介质供应和使用成本，选择成本适中、使用方便的冷却介质。
CPR1000核电机组低功率平台汽轮机高中压缸冷却方案的选择需要综合考虑高中压缸的工作环境和工作条件、汽轮机的运行性能和效率以及冷却介质的供应和使用成本等多方面因素。
在实际选择中，可以根据不同的工作条件和要求，选择合适的高中压缸冷却方案。
只有选择合适的高中压缸冷却方案，才能保证汽轮机的安全稳定运行，延长汽轮机的使用寿命，提高核电站的发电效率和降低运行成本。
针对CPR1000核电机组低功率平台汽轮机高中压缸冷却方案的选择，可以考虑采取一些先进的冷却技术和方案。
CPR1000核电站首台机组汽机高压缸测量元件密封面泄露问题处理谈核电汽轮机的测点安装
CPR1000核电站首台机组汽机高压缸测量元件密封面泄露问题处理谈核电汽轮机的测点安装摘要：针对CPR1000核电站首台机组岭澳核二期3号机组在系统热态功能试验（3HFT）时，高压缸进气温度测量套管（3GME581YT /591YT）与汽缸的连接部位发生较大面积蒸汽泄漏的事件，本文对CPR1000核电汽轮机组高压缸本体和主汽门上的热控测量孔等元器件安装检查方法进行了讨论，并对泄漏原因进行了分析，为后续的CPR1000项目核电站汽轮机组高压缸上热控测量元件的安装和检查提出了建议。
关键词：CPR1000核电站岭澳二期汽轮机高压缸热控测量孔蒸汽泄漏1. 事件描述2010年2月16日，在CPR1000核电站首台机组岭澳核二期3号首次进行机组热态功能试验（3HFT）期间，高压缸进气温度测量元件（3GME581YT /591YT）与汽缸的连接部位发生较大面积蒸汽泄漏，现场立刻采取了加强紧固的方式临时处理，保证热态功能试验的继续进行。
在热态功能试验结束之后，施工现场对泄漏的温度测点进行拆卸检查，发现高压缸本体及高压主汽门的大部分热控测量孔密封面存在较严重的加工不平整、管座与测量套管不同心等问题，致使高温压蒸汽进入后产生较大面积蒸汽泄漏。
2. 原因分析通过图纸核对和外方专家的技术确认，我们了解到，CPR1000核电站首台机组的高压缸属于我国首次引进的核电百万千瓦级半速汽轮机组（原型机为法国阿尔斯通半速机），汽轮机的进气压力约是6.8MP。
高压缸本体的热控测量孔是圆锥形的孔，采用六面形垫片密封，六面形垫片的A /B密封面分别和锥形面和热控测量接座密封面接触，密封线较窄（约2毫米），六面形垫片的材质为Q235材质，较一般的铜垫片硬，不易变形，且对加工面配合要求较高。
（图1）在针对高压缸热控测量孔的生产过程的加工处理上，工厂直接参考了外方的设计图纸，但忽视了图纸上对加工精度和密封面的较高配合的要求。
导致发货到现场的热控测量接座、六面形垫片、锥形密封面三者之间的配合效果不佳。
1000MW级核电发电机绝缘技术研究
1000MW级核电发电机绝缘技术研究前言核电发电机组单机容量为1?000MW，额定电压为26kV,其绝缘材料、绝缘结构和制造工艺的可靠性和先进性是机组的关键。
目前，世界各电机制造公司的大型发电机采用的绝缘有两大体系：少胶VPI绝缘体系和多胶热压绝缘体系。
以西屋公司(WH)为代表的少胶连续绝缘体系，其特点是生产效率高，绝缘可以基本做到无气隙，绝缘性能好，但其生产所需设备、材料和管理要求较高；以GE公司为代表的多胶云母连续绝缘体系，其绝缘性能与VPI绝缘体系相差不大，但生产工艺和设备要求较低。
多胶绝缘体系通过改善线棒绝缘结构和成型工艺，如增加内均压层、真空干燥、热压固化或采用真空干燥沥青液压，是能够达到少胶绝缘体系的绝缘性能的，因此，对于核电机组采用少胶绝缘体系和多胶绝缘体系都能够满足绝缘性能要求。
采用多胶绝缘体系，对于额定电压为26kV的核电发电机组，立足国内实际情况，通过对多胶绝缘体系进行技术攻关是能够满足机组绝缘性能要求的。
2主绝缘材料试验研究国内外主绝缘材料情况大型发电机定子绕组是发电机的心脏部件，在运行过程中必须承受电、热、机械应力和环境条件的作用，还得承受起动和停机发生的冷热循环热应力作用和突然短路事故产生的强大电磁力作用，因此要求定子线圈绝缘具有良好电气和机械性能，从而保证发电机的可靠运行。
目前国内高电压大电机使用的主绝缘材料主要为多胶环氧云母绝缘体系，其云母含量为80g/m２。
而国外大电机使用的主绝缘材料无论多胶、少胶体系，一般云母含量在160g/m２左右，目的是保证发电机在长期运行条件下具有良好的机械和电气性能，特别是耐电热老化性能。
2.2主绝缘材料研究对于1000MW核电发电机来说额定电压达26kV，提高主绝缘的云母含量，可使主绝缘的耐电热老化性能更加优良，国外云母含量标重均在160g/m２左右，因此，研制达到国际水平的160g/m２云母主绝缘材料是本专题要解决的难题。
2.2.1云母带和云母板性能要求根据国外技术资料和国内原材料生产实际情况，制定了制造160g/m２云母纸云母带的技术指标要求，见表1。
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1000MW核电机组汽轮机高压缸热应力对材料参数敏感性研究魏红明1,谢诞梅2,姬伟东1,杨平国1,张晓航1(1中国大唐集团科学技术研究院西北所,西安710065;2武汉大学,武汉430072)摘要:采用数值计算的方法分析了热应力对汽缸材料物性参数的敏感性,计算结果表明:汽缸热应力对材料的线膨胀系数和弹性模量的敏感性最大,敏感性系数分别为91.61%及125.9%,而对比热的敏感性较低;汽缸热应力和材料热导率呈负相关关系,敏感性系数为-38.16%。
关键词:核电汽轮机;高压缸;热应力;敏感性分类号:TK263.1文献标识码:A文章编号:1001⁃5884(2018)01⁃0078⁃03Study on the Sensitivity of Material Parameters Affected by Thermal Stressof Steam Turbine High Pressure Cylinder in1000MW Nuclear Power UnitWEI Hong⁃ming1,XIE Dan⁃mei2,JI Wei⁃dong1,YANG Ping⁃guo1,ZHANG Xiao⁃hang1 (1China Datang Northwest Electric Power Test and Research Institute,Xi'an710065,China;2Wuhan University,Wuhan430072,China)Abstract:This paper is based on numerical method to study the sensitivity of the cylinder thermal stress to material properties.The results show that the cylinder thermal stress are more sensitive to the linear expansion coefficient and elastic modulus among all the material properties,and less sensitive to specific heat.The sensitivity coefficient of the linear expansion coefficient and elastic modulus are91.61%and91.61%,respectively.The cylinder thermal stress arenegatively correlated with the thermal conductivity of the material,and the sensitivity coefficient is-38.16%.Key words:nuclear power steam turbine;HP⁃cylinder;thermal stress;sensitivity0前言对于电厂运行系统来说,从大量的数据中获取有价值的信息并指导运行已成为必不可少的研究内容。
对于高压缸而言,分析热应力对材料物性参数的敏感性是非常重要的。
通过汽缸材料的敏感性分析可以找到与汽缸模型相关的各个属性中,模型输出值受哪些属性的影响更大,从而通过控制较为敏感的属性变化来控制和维持系统的性能[1]。
敏感性分析运用于热力系统的研究最早始于上世纪九十年代,黄文振[2]等建立了转子-轴承系统,并进行了参数对系统的敏感性分析。
随着大数据的发展,敏感性在电厂设备上的相关研究越来越多。
谢诞梅[3]等对电厂宏观经济和耗能进行了研究分析,并对电厂汽轮机通流部分的改造进行了敏感性分析,研究分析了内部收益率对部分参数的敏感性。
王惠杰[4]等将敏感性分析方法运用于多边界条件的热力系统分析中,分析研究了耗能对系统运行参数的敏感性,为热力系统的能耗分析提供了技术支持。
随着研究的深入,越来越多的研究人员采用敏感性分析的方法对热力系统的局部系统或设备进行分析研究。
李伟力[5]等对发电机定转子的全域温度场进行了数值计算,并研究了温度场对定子铜耗等相关参数的敏感性,对发电机的设计提供了技术支持。
敏感性在汽轮机方面的研究主要包括转子轴系的振动以及轴系和叶片的强度分析。
谢诞梅[6]等对机组轴系的扭振频率和振型进行了计算,并分析了对部分机械参数的敏感性,结果表明部分轴段某特定振型对机械参数的敏感性较大。
对轴系的局部结构设计和机组的安全运行有重要的参考价值。
此外,敏感性分析在叶片强度等方面的研究较为丰富。
JieGuo[7]等对汽轮机转子温度场及应力场进行了数值计算,将敏感性分析运用在转子热应力的分析,分析了汽轮机转子热应力对转子材料物性参数的敏感性,计算表明,转子热应力对材料的热导率、线膨胀系数和弹性模量的敏感性最大。
1计算模型每一个数学模型都有很多个对其有影响的参量或属性,敏感性分析方法研究每个属性在合理范围内的变动对整个模型的输出有怎样的影响。
根据建模方法的不同也可分为有模型和无模型两类。
假设输出模型y与其每个属性(或影响因素)x1,x2,…x i,(x i是影响y的第i个属性)的数学表达为:第60卷第1期汽轮机技术Vol.60No.1 2018年2月TURBINE TECHNOLOGY Feb.2018收稿日期:2016⁃12⁃06作者简介:魏红明(1989⁃),男,汉,硕士。
主要从事汽缸热应力及换热系数的研究。
y=f(x1,x2,…,x i)(1)则根据敏感性分析的定义,y对模型中任意属性x i的敏感性为:S i=Δy/yΔx i/x i(2)根据有限元分析方法,计算汽缸热应力时首先需要计算高压缸温度场,再把温度场作为热载荷施加到高压缸,求得汽缸热应力。
因此,热应力求解没有直接的数学模型,与其相关的因素涉及到材料的物性参数,包括密度D、比热C、导热系数λ、线膨胀系数α、杨氏模量E和泊松比γ,还涉及到换热系数及温差。
在本文的分析中,直接采用第一类边界条件,忽略换热系数的区别,而温度边界也采用固定的温度边界,因此,本节的研究内容仅涉及汽缸热应力对其材料的热物性参数的敏感性方面。
根据式(2)不难写出所求的敏感性方程:SσT P i =ΔσT/σTΔP i/P i(3)式中,P i为对热应力有影响的第i个物性参数;ΔP i为该物性参数的变化量;σT为热应力计算结果;ΔσT为由于物性参数变化而导致的热应力变化量;SσTP i 为热应力对第i个影响因素的敏感性。
为了更加直接地分析热引力对材料的敏感性,本文采用控制变量法,改变单一参数的变化率,变化率固定为±10%,求解热应力对材料的敏感性。
若敏感性求得结果为正,则表明热应力与该热物性参数具有正相关的关系,反之亦然。
计算采用的汽缸模型如图1所示,因为高压缸具有左右对称结构,所以对高压缸进行了对称处理。
为了进行更加精确地计算,在汽缸轴封弯角处进行了网格加密,保证热应力值计算的精确性。
本文采取四边形单元进行网格划分,得到544546个单元和912243个节点。
图1机组高压缸网格划分选取核电汽轮机高压缸材料在某摄氏度时的热物性参数作为汽缸材料的初始参数,见表1。
表1高压缸材料物性参数初始值参数密度,kg/m3比热,J/(kg·K)热导率,W/(m·K)热胀系数,(K-1)弹性模量,GPa切变模量,GPa 数值7800498.845.512.43×10-6204.479.7为忽略其它影响因素,本文采用第一类边界条件确定汽缸蒸汽变化及内表面温度变化曲线,高压缸的初始温度设为20℃,高压缸进汽的蒸汽温度以20℃为起点,以2℃/min的温升率升温至280℃,然后在280℃保持恒定。
将高压缸材料为初始值的算例记为算例0。
算例i(i= 1,2,3,4)分别表示第i个热物性参数增加10%,其它参数不变的情况;与之相对应,算例i′(i=1,2,3,4)则分别表示第i 个热物性参数减小10%,其它参数不变的情况。
各算例中变量的具体数值见表2。
表2各算例变化的物性参数各算例变化量算例名称变量数值算例名称变量数值比热算例1548.7算例1′448.9热导率算例250.05算例2′40.95线膨胀胀系数算例31.37×10-5算例3′1.12×10-5弹性模量算例4224.8算例4′184.0 2敏感性分析由于各算例只存在物性参数的不同,因此,计算得到的温度场和应力场云图,包括温度曲线和应力曲线十分相似,只存在大小的区别。
本文以算例0计算结果作为示例。
计算得到应力最大的时刻为7800s,因此,提取7800s时刻高压缸排汽轴封处的温度场和应力场云图,如图2、图3所示。
由高压缸温度及应力云图可以看出,在7800s时刻高压缸轴封处存在较大的温度梯度,而在轴封弯角处的外壁面会图2高压缸排汽轴封处温度云图(℃)图3高压缸排汽轴封处等效应力云图(MPa)出现应力集中现象,高压缸轴封处外壁面的最大等效应力为516.3MPa。
将应力最大点处的数据进行提取,该关键点处的应力曲线如图4所示。
计算得到7800s时的热应力最大,高压缸热应力数值为516.3MPa。
其它算例所得到最大热应力值见表3。
根据式(1)~式(3)求解敏感性系数。
σT0=516.3MPa。
ΔσTi=σTi-σT0,Δp i/p i=±10%。
最终求得的热应力对各参数的敏感性系数见表4。
从表4不难发现,热应力对线膨胀系数以及弹性模量的97第1期魏红明等:1000MW核电机组汽轮机高压缸热应力对材料参数敏感性研究图4 高压缸轴封处最大等效应力曲线敏感性最大,平均敏感性系数分别为91.61%和125.9%。
热导率变化与其所造成的热应力的变化方向相反。
表3各算例最大热应力数值算例名称最大热应力,MPa算例名称最大热应力,MPa算例0516.3算例1535.2算例1′493.9算例2496.6算例2′538.6算例3563.6算例3′471.6算例4581.3算例4′457.2也就是说,在其它参数不变的情况下,热导率增加10%将导致热应力下降3.816%;热导率减小10%导致热应力上升4.319%。
线膨胀系数以及弹性模量的变化与其所造成的热应力变化呈现正向关系。
表4敏感性系数Δp i /p i =10%ΔσT i /σT 0敏感性系数Δp i /p i =-10%ΔσT i /σT 0敏感性系数平均敏感性系数比热C 3.661%36.61%3.661%36.61%36.61%热导率λ-3.816%-38.16%-3.816%-38.16%-38.16%线膨胀系数α9.161%91.61%9.161%91.61%91.61%弹性模量E12.59%125.9%12.59%125.9%125.9%此外,热应力对材料比热参数的敏感性也比较大。