本文關鍵詞：超超臨界汽輪機大口徑中壓閥門的高溫強度研究

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【摘要】：目前在研發(fā)的國產(chǎn)某超超臨界汽輪機組由于中壓模塊進汽參數(shù)提高到3.3MPa/620℃,大幅度超越現(xiàn)有機組中壓模塊限制值。為了滿足蒸汽溫度的提高,以及流量要求,新設計提升式閥門使用了新的耐高溫合金材料,增大了口徑,這些勢必對閥門的啟動及停機瞬態(tài)應力及疲勞壽命造成影響。因此,有必要對閥門進行蠕變和疲勞強度考核,對結構進行改進和優(yōu)化,保證閥門在規(guī)定的服役期內(nèi)安全運行。本文以有限元分析軟件Abaqus為平臺,分析新設計大口徑提升式蒸汽閥門在穩(wěn)態(tài)工況以及啟停工況下的高溫蠕變強度和疲勞強度。引入Norton-Bailey材料蠕變本構方程和多軸韌度系數(shù),分析閥門在額定工況下穩(wěn)定運行20萬小時的蠕變溫度場、應力場、蠕變等效應變分布,研究結果表明:穩(wěn)定運行過程中應力重新分配;閥門蠕變等效應變滿足考核規(guī)范;主閥閥座和閥殼由于應力松弛在運行后期接觸壓力降低,需重新進行結構設計;閥蓋和閥蓋汽密性良好。以基于應變的Manson-Coffin公式和Miner法則為依據(jù)得出閥門的低周疲勞強度校核結果,結果表明:啟動和停機過程中閥殼的溫度、應力呈現(xiàn)了明顯的波動性;閥座和閥殼在啟動過程中可保證接觸安全;新設計閥門低周疲勞損傷滿足強度考核要求。最后通過編程語言Python進行二次開發(fā),運用連續(xù)損傷力學的有關理論,對閥門壽命期內(nèi)的蠕變與疲勞耦合損傷結果進行計算,考核閥門使用壽命。保證閥門在規(guī)定的服役期內(nèi)安全運行。
【關鍵詞】：汽輪機中壓閥門 有限元 蠕變 疲勞 啟動停機
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK264.9
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 研究背景和意義10-11
• 1.2 汽輪機中壓閥門工作環(huán)境11-12
• 1.3 中壓閥門高溫強度研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.1 高溫蠕變強度問題研究12-13
• 1.3.2 高溫疲勞強度問題研究13
• 1.3.3 高溫蠕變-疲勞耦合問題研究13
• 1.3.4 蒸汽閥門強度研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 本文研究目標和內(nèi)容14-15
• 第二章 高溫強度理論及有限元方法15-33
• 2.1 蠕變強度理論15-22
• 2.1.1 蠕變現(xiàn)象15-16
• 2.1.2 蠕變微觀機理16-18
• 2.1.3 蠕變本構方程18-20
• 2.1.4 蠕變強度設計準則以及多軸蠕變20-22
• 2.2 疲勞強度理論22-25
• 2.3 有限元計算模型25-31
• 2.3.1 實體模型和網(wǎng)格劃分25-26
• 2.3.2 材料特性26-28
• 2.3.3 邊界條件28-31
• 2.4 本章小結31-33
• 第三章 閥門蠕變強度分析33-51
• 3.1 閥門蠕變強度33-39
• 3.1.1 穩(wěn)態(tài)溫度場33
• 3.1.2 穩(wěn)態(tài)位移場33-34
• 3.1.3 穩(wěn)態(tài)等效蠕變應變場34-36
• 3.1.4 穩(wěn)態(tài)應力場36-39
• 3.2 閥蓋密封面汽密性分析39-42
• 3.3 穩(wěn)態(tài)過程閥座接觸性能分析42-50
• 3.4 本章小結50-51
• 第四章 閥門啟停過程及低周疲勞分析51-65
• 4.1 閥門瞬態(tài)溫度場分析51-55
• 4.1.1 啟動過程溫度場分析51-53
• 4.1.2 停機過程溫度場分析53-55
• 4.2 閥門瞬態(tài)應力場及位移場分析55-60
• 4.2.1 啟動過程應力場及位移場分析55-58
• 4.2.2 停機過程應力場58-60
• 4.3 啟動過程閥座接觸性能分析60-61
• 4.4 閥門低周疲勞分析61-63
• 4.5 本章小結63-65
• 第五章 蠕變疲勞耦合損傷分析65-73
• 5.1 連續(xù)損傷力學65-70
• 5.1.1 損傷的微觀機理和宏觀描述65-67
• 5.1.2 耦合損傷及損傷模型67-70
• 5.2 連續(xù)損傷累積模型的有限元實現(xiàn)70
• 5.3 蠕變-疲勞耦合損傷分析70-72
• 5.4 本章小結72-73
• 第六章 總結和展望73-75
• 參考文獻75-78
• 致謝78-79
• 攻讀碩士學位期間已發(fā)表或錄用的論文79

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本文編號：773582