汽轮机转子应力论文

汽轮机转子应力影响因素分析

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式中：ｖ一柏松比；ｋ一内外径之比。因叶轮产生的切向应力：
作者简介：尉万红（１９７２一），男，工程师，从事火力发电厂的生产技术管理工作，主要研究方向是汽轮机的节能管理分析。
Ｏｔｆ０２ｔ．１Ｏｔ１ “ ｌＩ
一
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可得由于（一）的热冲击导致转子温）
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ｒ＝＋。一 Ⅱ 一ｚＢ：
３ｍ－２［Ｉ＋（
式中：ｍ一柏松比的倒数；ｒｉ一转子内径；ｒ２一转子外径；（ｏ一转动角速度。转子中心孔表面离心力包括两项：转轴旋转时自重引起的切向离心力和由于叶轮所产生的切向离心力。旋转时，转轴自重引起的切向离心力为：
（４）
据上式求得由于热（冷）冲击在转子外表面产生的热应力为：壁
吣＝
ｃ
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上式可表示为ａｃ－Ａ￣Ｔｅ的形式。Ａ由材料的尺寸及物性参数决定， △ 丁为蒸汽与金属表面的温差，Ｂ为应力的衰减系数，Ｔ为时间。由此可见，影响冲击应力的因素为蒸汽与金属的温差以及材料的温度。３转子离心力的计算汽轮机转子外表面叶轮根部向轴面过渡区离心力计算表达式：
时也会发生。
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试论汽轮机起动过程温升分配对转子热应力的影响梁天赋

试论汽轮机起动过程温升分配对转子热应力的影响梁天赋摘要：转子热应力的分析，是汽轮机做功传输效率探究的主要分支，是提升机械做功效率，减少机械做功损耗的主要研究领域。

基于此，本文对转子热应力的分析，主要从汽轮机起动过程温升分配计算模型的视角，对转子热应力的相关因素进行归纳，以达到优化汽轮机结构设计，促进现代机械做功效率提升的目的。

关键词：汽轮机；起动温升分配；转子热应力引言机械传输是现代社会发展的主要动力来源，是社会能源供应体系不断完善的基础。

随着社会工业研究技术的不断创新，机械传输体系也在实践中不断整合。

除了实现机械整体动力技术的升级，逐步向着数字化的方向发展，同时也要注重机械动力源的功率转换情况探究，逐步形成动力传输低损耗，高比例应用的模式，这也是逐步机械设备做功恒常性传输的基础性保障。

一、转子热应力计算模型解析（一）对称性温度场计算模型转子热应力是汽轮机做功的传输主要元件，通常而言，转子热应力的产生是一组对称的力，转子做功速率与温度传输速率相同。

简单来说，就是汽轮机启动时，转子能够将外部不均匀动力条件，转换为同等的热源条件，转子这一动力传输做功的规律，应用计算公式将其表示出来为：γT/γtr=λ/pc（γ2T/γz2+γ2T/γr2+1/rγ2T/γz）。

其中γ为材料热导率，T为时间，r为半径，z为坐标值。

经过计算的数据如果呈现规律状态，则说明转子做功速率稳定，如果转子做功速率不稳定，则转子做功速率则不稳定[1]。

稳定性温度场计算模型，是汽轮器启动过程中温度分配评价最为直接的计算分析方式。

（二）应力场计算模型汽轮机启动过程中，转子热应力的分析测定，也可以通过应力场计算得到。

但与转子温度场的计算模型不同的是，应力场的计算的规律，是按照应力双趋向拉伸动态的模式进行分析，其分析模型中，一部分是转子做功初期运转的曲线变化，另一方面是平稳转动期间周期运转计算。

其计算模型稳的表达式为：1）δ=Eε（δ<δx）；2）δ=δx+Eε（ε-εx）（δ>δx）。

燃气轮机周向拉杆转子拉杆应力分析和改进设计

燃气轮机周向拉杆转子拉杆应力分析和改进设计刘昕;袁奇;欧文豪【摘要】为优化燃气轮机的拉杆组合式转子中拉杆的结构,提高转子运行安全性,建立了含10根周向均布拉杆的10级轮盘转子模型,设置了8组拉杆凸肩与拉杆孔的静态安装间隙,采用三维接触非线性有限元方法分析了拉杆应力随转速、凸肩静态安装间隙量的变化关系.在此基础上,比较了相同间隙量下凸肩数等跨距加倍和不等跨距加倍对降低拉杆应力的效果,进一步研究了各凸肩等跨距时跨距变化对拉杆应力的影响.结果表明:拉杆凸肩与拉杆孔的静态安装间隙量不影响拉杆在正常工作状态下的应力,但是影响转子升速时拉杆最大应力;随着转速升高,拉杆最大应力在不同的转速区域内存在特定变化规律;增加凸肩数、减小凸肩跨距能够有效减小拉杆最大应力,与不等跨距增加拉杆凸肩数的改进方案相比,等跨距方案降低应力效果更显著.该结论可为燃气轮机的拉杆组合式转子设计提供参考.【期刊名称】《西安交通大学学报》【年(卷),期】2016(050)010【总页数】7页(P104-110)【关键词】燃气轮机转子;周向拉杆;拉杆凸肩;应力;改进设计【作者】刘昕;袁奇;欧文豪【作者单位】西安交通大学能源与动力工程学院,710049,西安;西安交通大学能源与动力工程学院,710049,西安;ABB(中国)有限公司,100015,北京【正文语种】中文【中图分类】TK14燃气轮机是一种高温、高压燃气推动旋转机械,具有高效、洁净、安全等特性。

作为当前重型燃机转子的主要结构形式,组合式拉杆转子具有重量轻、冷却好、易装配以及轮盘材料选择灵活等优点。

周向拉杆转子作为最常用的组合式拉杆转子[1],各轮盘需要通过拉杆预紧组合而成,拉杆结构形式、预紧力选取、凸肩布置方式等会对转子整体动力学特性产生较大影响。

凸肩作为燃气轮机周向拉杆上的重要结构,其主要作用是在燃气轮机旋转时保持与轮盘接触,防止拉杆弯曲变形过大或振动过于剧烈。

目前对于燃气轮机的拉杆组合式转子,国内外发表的论文研究较多的方向是拉杆预紧力的选取原则[2-4]及其对转子动力学特性的影响[5-6],同时还有一部分学者从转子整体设计和应力应变角度进行数值模拟和实验研究:Janssen等介绍了西门子公司重型燃气轮机中心拉杆和Hirth齿连接的转子设计原则和设计中的应力评估、振动分析、转子装配和试验测试[7];上海汽轮机厂通过理论计算和试验研究了609燃机拉杆的应力情况[8];袁奇等通过理论和有限元分析计算了拉杆装配和卸载时的变形量,并分析了影响相对变形量的因素[9];李雪鹏等利用有限元模型对拉杆上含初始裂纹的组合转子进行裂纹扩展分析,得到了组合转子固有频率随裂纹尺寸的变化规律[10];Das对GE7FA转子进行了实际载荷下的三维有限元分析,得到了稳态下转子的应力分布和拉杆不同位置在加载过程中的应力变化情况[11]。

汽轮机焊接转子接头残余应力研究三:125MW及1000MW汽轮机低压焊接转子产品残余应力

汽轮机焊接转子接头残余应力研究三：125MW及1000MW汽轮机低压焊接转子产品残余应力蔡志鹏;曹彬;潘际銮;刘霞;乔尚飞;沈红卫【摘要】在测试转子模拟件外圆、内圆、剖面处热处理前后的残余应力分布的基础上,在研究弹性槽对根部打底焊缝处残余应力的影响以及盖面焊缝下方4～5层焊道处残余应力的分布的基础上,测试了125 MW及1 000MW实际火电低压焊接转子接头处的残余应力.结果表明,实际产品残余应力的分布与模拟件相似,数值更小;不同结构均承受- 120 MPa左右的轴向压缩应力,切向应力可被忽略.相关结果对掌握焊接转子残余应力分布提供了重要参考.【期刊名称】《热力透平》【年(卷),期】2012(041)001【总页数】6页(P54-59)【关键词】焊接转子;残余应力;125 MW;1000 MW;低压转子;模拟件【作者】蔡志鹏;曹彬;潘际銮;刘霞;乔尚飞;沈红卫【作者单位】清华大学机械工程系,北京100084;清华大学机械工程系,北京100084;清华大学机械工程系,北京100084;上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂,上海200240;上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂,上海200240;上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂,上海200240【正文语种】中文【中图分类】TK263.61在第一、第二部分中已经对按照实际生产过程加工的模拟件热处理前后的残余应力进行了比较系统的测量和统计，应该说模拟件的残余应力水平和分布能够在相当程度上近似产品接头处的残余应力状态，但毕竟环形模拟件与实际产品焊接接头处的拘束度存在明显差异。

模拟件与实际产品残余应力的水平到底有多大差异，需要通过在实际产品中的测量研究获得［1－7］。

1 000 MW超超临界火电汽轮机低压焊接转子是具有相当制造难度且影响重大的产品，是代表上海汽轮机厂相关产品制造水平和能力的标志性产品之一，可作为核电低压焊接转子制造的有益参考。

本部分以小孔法测量了125 MW常规火电低压焊接转子和1 000 MW超超临界火电低压焊接转子焊接区的残余应力，并与模拟件的残余应力进行了比较，相关结果可作为核电低压焊接转子焊接区的残余应力状态和水平的预估，并为超超临界火电焊接低压转子的制造及服役安全性评价提供参考。

汽轮机转子应力分析研究

４离心力对转子的影响汽轮机转子是一个高速旋转的部件。由于转子自身的离心力作用，得使中心孔产生很大的切向应力。所有制造厂在进行转子设计时，都要进行此项应力的计算，以此作为转子强度校核的主要依据。其计算方法采用二次计并算法，即先将转子看作外半径为Ｒ的等厚度转轴（厚壁圆筒）计算该轴旋转离，心力引起的应力值，叠加作用在该轴外表面上的叶轮离心力产生的应力值。再转轴的外表面由于承受着各个叶轮离心力产生的径向负荷，转轴上受到各个叶轮产生的若干段均布负荷作用。计算转轴应力时，以分别对每一段可负荷进行应力计算。然后，把各段负荷对轴内孔表面上同一点引起的切向应力相加之总和，即求得由各个径向负荷所引起的轴内孔表面的切向应力。５启动过程中对转子加热引起的热应力对于大功率汽轮机组来说，转子半径较汽缸壁厚度大。因此在汽轮机启停过程中，子成为热应力相当高的部件。为了计算转子的热应力，先要确转首定转子的温度场。转予温度场的建立，有赖ｊ学模型的建立。由此根据初数始条件和边界条件，解出转子温度场。求汽轮机在起停过程中，转子受燕汽流的冲刷强烈，换热强度大，因而径向温度有相当大的变化。由于转子的旋转，外表面受汽流冲刷的机会均等，其因而

联合循环机组启停过程中汽轮机转子热应力控制与运行研究

联合循环机组启停过程中汽轮机转子热应力控制与运行研究发布时间：2021-12-16T07:10:56.885Z 来源：《当代电力文化》2021年26期作者：任宏顿[导读] 联合循环机组的启停操作是十分常见且平凡的，而在启停的过程中任宏顿广州发展太平能源站有限公司 510990摘要：联合循环机组的启停操作是十分常见且平凡的，而在启停的过程中，可能会导致汽轮机的转子产生热应力。

本文通过分析转子热应力对转子的影响，进一步分析联合循环机组启停过程中汽轮机的转子热应力的有效控制。

关键词：转子热应力；联合循环机组；控制引言：联合循环机组的启停是为了满足电网调峰的要求，但其启停运行方式使得汽轮机的运行寿命出现下降，关键原因在于对转子和汽缸产生了损伤，从而影响整体运行。

1.联合循环机组汽轮机概况本文以S109FA联合循环机组的配套汽轮机为研究对象，该汽轮机设备的高压透平为12级，中压透平为9级，双向分流低压透平为6级。

其额定工况的相关参数包括：主蒸汽压力值为9.6MPa，主蒸汽温度为565.5摄氏度；再热蒸汽压力值为1.94MPa，再热蒸汽温度为565.5摄氏度。

整个汽轮机高压和中压转子都为转盘式整锻转子，而低压转子采用的则是转鼓式焊接转子，低压转子与高压、中压转子之间主要是使用刚性连接轴来进行有效连接，由于其转子的整锻结构，因此叶轮的厚度偏薄，这样的设计是为了尽可能降低外部楔形榫与叶轮之间的热应力。

叶轮与轴进行匹配的圆角半径会留有一些裕度，避免应力出现过大的集中度。

2.转子热应力对转子的影响转子热应力是温度变化所产生的，其主要是指热变形受到物体或是物体与物体之间约束影响而产生的一种应力，同时，若是某一物体本身的温度不均匀，也会产生一定热应力，其一般是在温度偏高的位置上产生压应力，而温度偏低的位置则产生拉应力，转子热应力则是转子的表面与整体平均温度之间具有一定差值而产生的。

机组处于调峰运行状态时，其会存在低频交变的热应力，而这种热应力对转子会产生一些不良影响，主要是指出现疲劳损伤或是温度过高导致的蠕变损伤，在这种情况下金属性能会降低，转子的运行寿命也会逐渐缩短，同时，转子的热应力持续时间越长、温度越高，则其产生的损失影响也会越严重。

冷态滑参数启动方式下的汽轮机转子热应力分析

净态滑参数启动方式汔转孑应力分析术下的轮机
口甘霖口丁毓峰
武汉４０７３００武汉理工大学机电工程学院
摘要：以当前广泛应用的汽轮机冷态滑参数启动过程为重点研究工况，建立汽轮机转子的全尺寸有限元分析模
型．采用加载等效质量块的方法对其进行简化；用工程热力学及传热学知识对汽轮机转子边界蒸汽温度和各部位的并采对流放热系数进行计算．其作为边界条件加载到汽轮机转子有限元模型上。过有限元分析软件ＡＳＳ对转子进行温将通ＮＹ
Ａｂｔａｔｔｔｋｓｃｒｅｔｓｒｕｒｃｓｔｏｄｓｉｉｇｐｒｍｅｅｐｌｄｗｉｅｙｔｈｔａｔｒｉｅａｈｅｓｒｃ：Ｉａｅｕｒｎｔｔｐｐｏｅｓｗｉｃｌｌｎａａｔｒａｐｉｄｌｏｔｅｓｅｍｕｂｎｓｔｅｋｙａｈｄｅｗｏｋｎｏｄｔｎｆｒｏｒｓｕｙｔｓａｌｈａｆｌ－ｉｅｆｉｌｍｅｔａａｙｉｍｏｅｒｔｅｓａｔｒｉｅｒｔｒａｄｓｍｐｉｔｒｉｇｃｎｉｏｏｕｔｄｏｅｔｂｉｕｌｓｎｔｅｅｎｎｙｉｉｓｚｉｅｓｏｅｆｂｏｄｎｎｅｕｖｌｎｓ；ＡａｃｌｔｎｉｍａｅｆｒｔｅｓａｔｍｐｒｔｒｒｕｄｔｅｂｕｄｒｆｔｒｉｅｒｔｒａｄｆｒｙｌａｉｇａｑｉａｅｔｍａｓｃｌｕａｉｓｏｄｈｔｍｅｅａｕｅａｏｎｈｏｎａｙｏｕｂｎｏｏｎｏｅｏｃｅｃｅｔｏｏｖｃｉｅｈａｒｎｆｒａｌｌｃｔｎｔｈｎｗｌｄｅｏｎｉｅｒｇｔｅｍｏｙａｃｎｅｔｒｎｆｒｗｉｏｆｉｎｆｃｎｅｔｖｅｔａｓｅｔｌｏａｉｓｗｉｔｅｋｏｅｇｎｅｇｎｅｉｈｒｄｎｍｉｓａｄｈａａｓｅｈｌｉｔａｏｈｎｔｅｔｅｃｃｌｔｄｒｓｌｒｏｄｄｔｈｎｔｌｍｅｔｍｏｅｒｔｅｔｒｉｅｒｔｒａｏｎａｙｃｎｉｏｓＴｅｆｉｌｍｅｔｈａｕａｅｅｕｔａｅｌａｅｏｔｅｆｉｅｅｎｄｌｆｈｕｂｎｏｏｓｂｕｄｒｏｄｔｎ．ｈｎｔｅｅｎｌｓｉｅｏｉｉｅａａｙｉｓｆｒｎｌｓｓｏｔｅＡＮＹＳｗｌｈｌｏａｃｌｔｎｎｌｚｈｅｅａｕｅｆｌｎｔｅｏｏｏｐｅｅｔｔｅｅｅａｕｅｗａＳｉｅｐｔｃｌｕａｅａｄａａｙｅｔｅｔｍｐｒｔｒｅｄｉｈｒｔｒｔｒｓｎｈｔｍｐｒｔｒｌｉｄｓｒｕｉｎｔｅｍｏｎｎｈｏａｉｎａｉｈｔｅｍａ．ｅｅａｕｅｄｆｒｎｅａｐａ；Ｉｓｓｒｓｅｄｏｈｏｏｏｌｉｉｔ，ｈｍｅｔａｄｔｅｌｃｔｔｔｂｏｏｗｈｃｈｘｔｍｐｒｔｒｉｅｅｃｐｅｒｆｓｔｔｓｆｌｎｔｅｒｔｒｃｕｄｅｉｂａｃｌｔｄａｄａａｙｅｙｔｅａａｙｉａｔｏｆｉｄｒｃｏｐｉｇｏｅｔｔｅｓｔｂａｎｃａｇｓｏｔｓｉｔｉｕｉｎ，ｅｃｌｕａｅｎｎｌｚｄｂｈｎｌｔｌｃｍｅｈｄｏｉｅｔｕｌｆａｒｓｏｏｔｉｈｎｅｎｓｒｓｄｓｂｔｎｃｎｈｓｅｒｏｔｅｍａｉｍｑｉａｅｔｓｅｓａｄｔｎｏａｉｎａｈｃｈｘｑｉａｅｔｓｅｓａｐａｓＴｅｒｐｒｌｏｇｖｓｈｘｍｕｅｕｖｌｎｔｓｎｉｒｍｅａｄｌｃｔｔｗｉｈｔｅｍａ．ｅｕｖｌｎ￣ｓｐｅｒ．ｈｅｏｔａｓｉｅｏｃｍｐｔｎｏｎｅｓｏｅｋｙｉｓｅｅｐｌｉｇａａｙｅｎａｃｌｔｄｒｓｌｏｔｅｓｅｍｒｉｅｏｅｅｔｕｓｌｎｔｅｓｕｓｗｈｎａｐｙｎｎｚｄａｄｃｌｕａｅｅｕｔｔｔａｔｂｎ．ｃｈｌｓｈｕ

西门子汽轮机应力控制应用论文

西门子汽轮机应力控制应用论文摘要：采用西门子应力控制技术可以确定出汽轮机冷态启动最佳的主蒸汽和再热蒸汽参数以及自动选择合理的升速率，以确保运行中主要部件的应力不超限，延长机组的寿命。

同时大量节约机组冷态启动所需的时间，提高机组启动的安全性，减轻了操作人员的负担，所以西门子应力控制技术值得借鉴和推广。

0.前言对于国产的大型汽轮机组，启动一般由运行人员根据机组胀差、汽缸绝对膨胀和振动等情况人为判断，这样不可避免的延长了机组冷态启动时间，而且达不到采用机组的最佳应力水平启动，直接影响机组的寿命。

1. 采用西门子应力控制在机组启动过程中的优势布连电厂一期2×660MW工程一号机组汽轮机为上海汽轮机厂有限公司设计和制造NZK660-27.0/600/600型超超临界、一次中间再热、三缸两排汽、单轴、凝汽式、直接空冷汽轮机，设计额定功率为660MW。

由于其采用Siemens的应力计算与控制技术，在机组冷态启动时，从盘车状态到3000转定速，最短时间仅为12分钟，这在国内大型机组中实属少见。

2. 西门子应力评估器为了使启动过程中汽轮机部件的热应力在允许的范围内，需要对汽轮机的状态进行监视，控制其温度的变化。

为此，Siemens机组设有应力评估器TSE（Turbine Stress Evaluator），计算在汽轮机运行期间阀门、汽缸和转子的最大应力，并与材料的允许限值进行比较，计算出汽轮机启动、停机时的允许的温升率，以确定最佳的主蒸汽、再热蒸汽参数及汽轮机的转速和负荷变化率，以确保运行中主要部件的应力不超限，延长机组的寿命。

需要监视的主要部件有：高压主汽门阀壳，高压调门阀壳，高压汽缸，高压转子，中压转子。

测量与蒸汽接触的表面的温度和汽缸及阀体的中间温度（50%深度），通过各部件的测量和计算温度得到的温差，和材料的允许值相比较，得到各部件的温度裕度，将其中的最小温度裕度作为运行时的参考变量，输入到汽轮机控制器的设定值形成模块，控制转速和负荷的变化率，从而控制热应力。

基于解析法对600MW汽轮机转子热应力在_线监测模型的研究毕业设计论文精品

基于解析法对600MW汽轮机转子热应力在线监测模型的研究摘要随着我国火力发电事业的快速发展，发电机组单机容量越来越大，同时电网的峰谷差也越来越大。

基于波动、间歇式新能源的并网，大规模储能容量不足的情况下，大型火电机组参与调峰和负荷变动已成为必然，机组的机动性和负荷变动能力的研究显得越来越重要。

传统火电机组将更加频繁的参与调峰的组的主要部件将会受到交变应力场、交变温度场的作用，从而对汽轮机转子造成低周疲劳以及蠕变损耗，甚至可能引发安全性事故。

由于现实工作中的汽轮机转子高速旋转，鉴于目前的测量手段，尚无法直接可靠地测量其转子温度及热应力，需要通过理论计算来解决。

对于转子温度场及热应力求解的数学模型通常分为两类: 一类是解析模型，由导热微分方程式出发，采用积分变换的方法导出温度的迭代计算公式进而求得热应力; 一类是数值模型，将转子的连续结构体离散化，采用一系列代数方程来代替微分方程，进而导出其温度及热应力的计算公式关键词：汽轮机；解析法；热应力；温度场；Based on the analytical method of 600 MW steam turbine rotor in thermal stressLine monitoring model researchABSTRACThe rapid development of the cause of the thermal power generating set more and more single capacity, at the same time, the grid peak and valley sent also more and more big. Based on the wave, intermittent of new energy grid, large-scale energy storage capacity lack, large thermal power unit load and load change in has become inevitable, units of the mobility and load change capacity is more and more important. Traditional thermal power units will be more frequencyNumerous participation of the main components of load will be alternating stress field and temperature field of alternating effect and steam turbine rotor caused low cycle fatigue and creep loss and may even cause safety accidents. Because the reality of the steam turbine rotor work high rotation speed, in view of the current measurement methods, still cannot directly measuring the reliable rotor temperature and thermal stress, need through the theoretical calculation to solve. For rotor temperature field and thermal stress by mathematical model usually divided into two kinds: one kind is analytical model of the heat conduction differential equations by of the integral transform method derived the iterative calculation formula of temperature and thermal stress obtained; A numerical model is, will the rotor continuous structures discretization, using a series of algebraic equations instead of differential equation, and thus the temperature and thermal stress calculation formula毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

基于galerkin法的汽轮机转子热应力在线计算模型

基于galerkin法的汽轮机转子热应力在线计
算模型
本文基于Galerkin法提出了一种汽轮机转子热应力在线计算模型。

该模型将热应力的主要来源（温度和热膨胀）考虑在内，并同时考虑了转子的非均匀性和旋转效应。

通过对转子的几何特征和材料参数进行有效的描述，我们能够准确地预测转子的热应力分布和运行状态。

该模型的基本思想是将转子划分为多个离散单元，并建立一个对转子运行状态进行跟踪的动态微分方程组。

通过利用基函数集（如Legendre多项式）对每个单元内的温度场进行逼近，我们能够预测转子内每个单元的温度分布。

然后，我们将热膨胀考虑在内，并通过考虑转子的非均匀性和旋转效应来计算每个单元的应力分布。

最终，该模型能够通过对所需输入的温度和运行参数进行简单的计算，快速准确地计算出转子的热应力分布。

通过在线计算模型，我们能够及时了解转子的运行状态，避免潜在的设备事故，并减少停机时间和维护成本。

总之，基于Galerkin法的汽轮机转子热应力在线计算模型可以为汽轮机运行状态的监测和维护提供重要的支持，具有实际的应用前景。

调峰运行的燃气轮机联合循环汽轮机转子热应力和寿命损耗分析

第23卷　第2期　2003年4月动　力　工　程POW ER EN G I N EER I N GV o l .23N o.2　A p r .2003　文章编号:100026761(2003)022*******调峰运行的燃气轮机联合循环汽轮机转子热应力和寿命损耗分析孙　伟(深圳美视电厂,深圳518040)摘　要:介绍了调峰运行的汽轮机转子热应力的计算方法。

为了减少启动时间和提高汽轮机的安全性,拟定了热应力控制曲线及保护曲线,设定应力保护。

对转子的寿命损耗进行了分析。

图3参4关键词:燃机联合循环;汽轮机;调峰;转子;热应力;寿命损耗中图分类号:T K 474.7 文献标识码:A收稿日期:2002204208　修订日期:2002212203作者简介:孙　伟(1967.8-),男,深圳美视电厂副总工程师。

0　前言目前,由于电网峰谷差的存在,所以有很多联合循环机组用于调峰,采取的方式是早启晚停。

这种运行方式对联合循环电厂的设备,尤其是汽轮机的寿命造成了很大的影响。

因此,研究调峰用的汽轮机的寿命是一个很重要的问题。

在一般情况下,决定汽轮机寿命的关键因素是其汽缸和转子的寿命,而转子的工作条件比汽缸差,价格也比较昂贵。

所以,控制好转子的寿命也就控制了整个汽轮机的寿命[1]。

而影响转子寿命的关键因素是转子热应力高低。

本文就对控制转子热应力的方法做探讨,同时讨论转子寿命的管理方法。

1　热应力计算方法在汽轮机启停过程中,从安全性来考虑,要求启停时间尽可能长,转子所受到的加热和冷却速度尽可能慢。

这样,转子的热应力就比较小,转子的寿命也就比较长。

但从经济性来考虑,要求启停时间尽可能短。

为更好地解决这一矛盾,需要对转子热应力进行合理的控制。

通过计算机实时计算出应力值与设定的应力限制曲线进行比较,超过设定点就会触发保护动作,如低于设定点,则可以按正常速率升速加负荷等,这样就做到了两全其美。

1.1　热应力计算方法[2] 将转子近似看作圆柱体,则对热膨胀的微分方程如下:5v 5t =1r 55rr -vr(1)由此产生温差:∃v 1=v 1-v m =∑∞k =1Bk[v 1-Z k (t )](2)式中　r ——转子半径t ——时间v m ——转子平均温度v 1——转子表面温度B k ——转子几何相关系数Z ——温度不均系数由于形成温差而产生应力,所以结合公式(1)和公式(2),在计算机计算程序中所设定的系数B k 和Z k 同时充分地考虑了由于温度的突变而产生的误差。

转子三段圆弧结构应力释放槽的研究

ｅ
０
ｚ
２
ｅ
ｒｅ
０
(１)
ｒｅ
０
式中:ｔ是在圆柱体半径ｒ处的温度ꎬ即温度ｔ是
关于圆柱体半径ｒ的函数ｔ＝ｔ( ｒ) ꎻｒｅ为实心圆柱
体的外径ꎻＥ为材料弹性模量ꎻ μ 为材料泊松比ꎻ
α 为材料线胀系数ꎻ σ ｒ、σ θ 和σ ｚ分别是柱坐标系
下的应力径向、周向和轴向分量ꎮ
构进行研究ꎮ 上海汽轮机厂基于长期的设计经验
积累ꎬ认为具有三段圆弧结构的应力释放槽较为
合理ꎬ但缺少设计指导ꎮ 本文通过有限元计算ꎬ分
析了三段圆弧结构对应力释放槽的影响ꎬ用来指
导转子应力释放槽的结构设计ꎮ
作者简介:施徐明(１９８６－) ꎬ男ꎬ毕业于上海理工大学ꎬ硕士ꎬ工程师ꎬ现从事汽轮机设计工作ꎮ
０５８
各半径值的取值范围ꎬ用来指导三段圆弧结构应力释放槽的设计ꎮ 研究成果可为以后转子相应结构设计提供
参考ꎮ
关键词: 汽轮机ꎻ 转子ꎻ 应力释放槽ꎻ 轴向应力
中图分类号: ＴＫ２６３. ６文献标志码: Ａｄｏｉ: １０. １３７０７ / ｊ. ｃｎｋｉ. ３１－１９２２ / ｔｈ. ２０２０. ０１. ０１２
第１级动叶叶根槽处的应力水平ꎬ在启动、停机和
运行的过程中ꎬ使疲劳裂纹不会首先在动叶叶根
槽处发生ꎬ确保动叶叶根的安全ꎮ
转子应力释放槽往往是汽轮机转子中应力最
大的地方之一ꎬ因此合理设计应力释放槽结构ꎬ控
制该区域的应力集中水平ꎬ有助于改善转子的低
周疲劳ꎬ延长转子的使用寿命ꎮ
目前很少有文献专门针对转子应力释放槽结
命会缩短ꎮ
通常低周疲劳裂纹首先出现在高温区和几何
形状突变的地方ꎬ这些区域存在着较严重的应力

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。

汽轮机转子热应力及寿命分析

汽轮机转子热应力及寿命分析汽轮机转子是汽轮机的重要组成部分，其运行状态直接影响到整个汽轮机的性能和安全性。

然而，汽轮机转子在运行过程中会受到各种应力的作用，其中热应力是最重要的应力之一。

汽轮机转子的寿命也是一个需要的问题，因为转子的寿命直接关系到汽轮机的运行效率和安全性。

因此，本文将重点探讨汽轮机转子的热应力及寿命分析。

在汽轮机运行过程中，转子会受到高温高压蒸汽的作用，从而产生热应力。

热应力是由于转子不同部位的温度差异引起的，当高温蒸汽与较低温度的转子材料接触时，会使转子材料产生膨胀，但是由于转子的高速旋转，使得转子材料不能自由膨胀，从而产生热应力。

这种热应力会随着蒸汽温度的变化而变化，对转子的材料产生不同程度的影响。

汽轮机转子的寿命是指其能够安全、有效地运行的时间。

然而，由于各种应力的作用，包括热应力、离心应力、蠕变应力等，都会对转子的寿命产生影响。

其中，热应力是影响转子寿命的最主要因素之一。

热应力会使转子材料产生疲劳裂纹，随着应力的增加，裂纹会逐渐扩展，最终导致转子破裂或者严重变形。

热应力还会加速转子材料的蠕变过程，使材料的机械性能下降，从而导致转子的寿命缩短。

为了解决上述问题，需要采取一系列措施来提高汽轮机转子的寿命和稳定性。

可以改善转子的设计，使其在运行过程中更加稳定，减少热应力的产生。

例如，可以优化转子的结构，采用更高级的抗疲劳制造技术等。

加强转子的防腐蚀处理也是提高其寿命的重要措施之一。

腐蚀不仅会削弱转子的强度，还会破坏其表面光滑度，从而增大热应力的产生。

因此，采用耐腐蚀材料、对转子进行涂层处理等可以有效提高其寿命。

采用先进的监控技术对转子进行实时监测也是延长其寿命的有效手段。

例如，利用非接触式监测方法对转子进行实时监测，及时发现并处理存在的故障和问题。

汽轮机转子的热应力及寿命分析是汽轮机设计和运行过程中的重要问题。

通过对其热应力产生的原因和影响进行分析，采取相应的措施来提高转子的寿命和稳定性，对于保障汽轮机的安全性和效率具有重要意义。

汽轮机转子的传热分析和热应力计算

２．ＳｈｎａｅｃｒｃｏｗｅｒＧｅｎａｉｎＥｑｕｐｅａｇｈｉＥｌｔｉａｌＰｅｒｔｏｉｍｎｔＣｏ，ＬｔＳｈｎａｒｎａ，Ｓｈｎａｉ２０２０，Ｃｈｉａ）ｄａｇｈｉＴｕｂｉｅＰｌｎｔａｇｈ０４ｎｆｒＡｎａｙｉｎｌｕａｉｎｏｅｍａｔｅｓｏｒｉｅＲｏｏａａｓｅｌｓｓａｄＣａｃｌｔｏｆＴｈｒｌＳｒｓｆＴｕｂｎｔｒ
ＴＡＮＧｎ，ｌＩＪａＪｕ，ｉ，ＬＩＨｕ。Ｕｉ
第３９卷第３期２１００年９月
热力透平
ＴＨＥＲＭＡＬＴＵＲＢＩＮＥ
Ｖｏ．９ＮＯ３１３．
Ｓｔ２０ｅｐ０１
汽轮机转子的传热分析和热应力计算
唐军，季佳刘慧，
（．海交通大学电子信．与电气学院自动化系，海２０３；１上Ｅ－上０００２上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂，海２０４）．上０２０摘要：细给出了某３０详０ＭＷ机型的汽轮机转子温度分布计算方法，导了应力计算模型并定义了有效温推
大型汽轮机在启动、停机、加减负荷等过程中，
如果变化速度不加限制，由于热应力过大而产生将
１转子温度计算模型
转子的示意图见图１按径向将转子分成，个部分（其半径差为 △ ）转子表面半径为ｒ，ｒ，轴

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。

某50MW机组转子裂纹处理应力分析

某50MW机组转子裂纹处理应力分析作者：西安热工研究院王必宁李益民杨百勋摘要：本文对某电厂50MW汽轮机转子裂纹切削前后不同运行条件下的温度场、热应力场和机械应力进行了有限元分析计算。

计算分析结果表明：开裂部位位于转子最大应力发生处，车削后，转子最大应力降低。

计算结果对转子车削加工方案以及安全性评定提供了重要的技术依据。

关键词：汽轮机转子；裂纹事故分析；瞬态温度场；热应力；离心力1 引言某电厂转子运行多年后，发生多处裂纹，裂纹主要发生在高压端部汽封处。

为了使转子继续投运，处理方案为采用车削转子裂纹，将弹性槽、轴肩过渡园弧增大。

应力是控制高温部件结构寿命的关键因素，本计算根据电厂裂纹探伤结果对切削方案进行切削前后转子应力分析，为转子车削加工以及安全性评定提供必要的理论依据。

机组为上汽制造的单缸冲动凝汽式N50-90-1型汽轮机，材料为P2（30Cr2MoV）钢。

机组于1973年投运，1981年原转子因内部冶金缺陷严重而报废，电厂重新更换了转子。

自更换转子后机组运行至2002年9月，机组经扩容改造，型号改为C55－8.83／0.411，额定功率增加到55MW。

汽轮机动、静叶片和隔板进行了更新，但转子大轴未换。

转子改造后重新于2002年投运，2004年2月6日停机进行技改后的第一次揭缸检查，发现转子前轴封弹性槽与调节级根部前凹槽均有裂纹，裂纹为整圈开裂。

裂纹照片以及开裂部位见图1和图2。

随后，该转子运送到制造厂对裂纹进行车削处理，前轴封弹性槽与调节级根部前凹槽的实际车削深度分别为3.5mm和7.5mm，且增加了凹槽根部R角的曲率半径。

2 计算模型2.1 基本假设本计算根据转子的具体特征做了以下假设：1) 转子可近似视为轴对称构件，计算模型取其对称横截面；2) 材料为各向同性材料，假设材料在线弹性范围内，材料物性参数是温度的函数；3) 不考虑辐射换热，无内热源。

4) 不考虑转子表面以及端部内压差、装配应力、扭矩等的影响；仅考虑机械应力（主要是离心力）和温差引起的热应力两部分。

汽轮机起动过程温升分配对转子热应力的影响

汽轮机起动过程温升分配对转子热应力的影响摘要：转子是汽轮机的核心部件，工作于高温、高压、高转速等恶劣环境下。

冷态起动过程中转子被蒸汽加热，转子表面温度快速上升，受压应力作用；停机过程则相反，转子表面受拉应力作用。

起、停机过程中转子表面的热应力发生拉、压变化，导致转子产生疲劳寿命消耗，严重时则导致转子表面产生裂纹萌生及扩展，威胁整个机组的安全运行。

国内许多机组起动速度过慢，导致经济性差且造成环境污染。

因此，控制和优化起停机过程中转子热应力和起动时间对于保证机组的安全性、经济性，以及保护环境都有重要意义。

关键词：汽轮机起动过程温升分配；转子热应力；前言：对汽轮机起停过程中转子的热应力及起动时间加以控制，能够使机组的经济性及安全性得到有效保障，同时还能够起到保护环境的作用。

因此，综合考虑，对“汽轮机起动过程温升分配对转子热应力的影响”进行分析，能够进一步了解汽轮机的运行情况，进而为其运行效益的提升提供参考建议。

1汽轮机及转子相关内容概述1.1 转子及热效应控制分析。

在汽轮机当中，转子是一大核心部件，通常在高温、高压以及高转速等环境下工作。

基于冷态起动期间，转子会被蒸汽加热，从而导致转子表层温度的升高速度加快，并且在此过程中易受到压应力的作用。

而在停机期间，则恰恰相反，在转子表面容易遭遇拉应力的作用。

在起、停机过程中，转子表面的热应力会有拉、压变化发生，进而致使转子发生疲劳寿命损耗，在严重情况下还会使转子表面有裂纹产生，进而使机组的可靠、安全运行受到很大程度的考验。

从我国现状来看，机组起动速度缓慢的情况较为多见，进而容易引发经济效益低下以及环境污染等一系列问题。

所以，综合考虑，有必要对起停机过程中转子的热应力加以控制及优化，同时控制机组的起动时间，以此使机组的安全性及经济性得到有效保障，并使环境污染问题得到有效解决。

1.2 相关研究进展分析。

有研究者利用有限元法起动中压缸，以600 MW 的汽轮机为例，对其在超临界状态下，转子不同起停工况下的瞬态温度场以及应力场进行了分析，进一步对转子的疲劳蠕变寿命消耗进行了估算。

汽轮机叶片动应力的影响因素的分析论文

汽轮机叶片动应力的影响因素的分析论文有关汽轮机叶片动应力的影响因素的分析论文摘要：叶片在汽轮机中承担着将蒸汽的热能转化成机械能的重要任务，是汽轮机中最精细、最重要的零件之一。

叶片在极苛刻的条件下承受离心力、蒸汽力、蒸汽激振力、腐蚀、和振动以及湿蒸汽区水滴冲蚀的共同作用。

而在这其中，叶片所受的动应力起着重要的作用。

本文则对叶片动应力的影响因素进行了简单分析。

关键词：叶片;动应力;阻尼汽轮机叶片叶片工作在高温、高压、高转速或湿蒸汽区等恶劣环境中，经受离心力、蒸汽力、蒸汽激振力、腐蚀、和振动以及湿蒸汽区水滴冲蚀的共同作用，在加上难以避免的设计、制造、安装质莺及运行工况、检修工艺不佳等因素的影响，常会出现损坏，轻则引起汽轮机发电机组震动，重则造成飞车事故。

汽轮机叶片的安全可靠直接关系到汽轮机和整个电厂的安全，研究汽轮机叶片的安全可靠性，必须清楚叶片所受的作用力，而动应力对叶片的影响最大。

叶片的工作环境是高温、高速及粘性的流场，因此，常在各种激振源产生的低频激振力和高频激振力作用下产生强迫振动，从而造成动应力过大，导致叶片损坏。

而激振因子和叶片阻尼特性是决定动应力大小的重要因素。

一、激振因子对叶片动应力的影响叶片在不均匀的流场中转动时，受周期性的激振力作用产生受迫震动，现将此作用在叶片上的汽流激振力P沿圆周方向按Feurier级数展开，可得：P=P+∑PK sin[K@- q7K) (1)式中：P-作用在叶片上的汽流力按时间的平均值，∞一汽轮机转子旋转角速度，co=2Ilns，K-激振力阶次，对高频激振力K=l，对低频激振力K=l，2，3--，Pt第足阶激振力幅值，q)K -第足阶激振力相角，而激振因子Sk=pjp。

影响激振因子的因素会有很多，如喷嘴尾缘厚度、动静轴向间隙及喷嘴喉宽节距制造偏差都是其重要因素。

喷嘴尾缘厚度增大则激振因子也随之增大，但随动静轴向间隙的变化激振因子却不定论，随着间隙增大激振因子会先增大后减小，因此喷嘴结构参数的选取很重要。