本文關鍵詞：調峰工況汽輪機轉子熱應力分析

  更多相關文章： 汽輪機 風電消納 熱應力 調峰運行

【摘要】：目前我國社會用電結構發(fā)生巨大變化，用電峰谷差越來越大。隨著風電、光伏發(fā)電等間歇式清潔能源發(fā)電的比例不斷增加，加大了電網消納此類電能的難度，風電企業(yè)被迫棄風，造成了經濟損失和社會資源的浪費。同時考慮到火電機組在低負荷時運行經濟性差，這些促使大型火電機組不得不進行啟停調峰運行。研究汽輪機啟動過程的熱應力及壽命損耗，對保障大容量火電機組參與調峰的安全性及機動性有重大意義。 調峰運行汽輪機變動負荷及啟停頻繁，，進入汽輪機的蒸汽參數(shù)變化大，引起汽輪機轉子尤其是調節(jié)級部位金屬溫度發(fā)生劇烈變化，導致其溫度梯度及熱應力較大，對安全運行造成威脅，同時限制了機組快速調峰的能力。本文首先對汽輪機轉子所受的熱應力及機械應力的產生及分布進行了基礎理論分析；然后，建立汽輪機轉子調節(jié)級二維有限元模型，選擇了合適的網格數(shù)量及進行適當?shù)木植考用�，完成網格劃分；編程計算熱態(tài)啟動過程中不同部位的蒸汽溫度及對流換熱系數(shù)隨啟動時間的變化，作為第三類邊界條件，使用ANSYS有限元軟件求解溫度場，得出不同時刻的溫度分布情況，關鍵點溫度及轉子表面與中心線溫差隨時間的變化，通過熱-結構耦合分析，得到轉子的應力場分布，對轉子的切向、徑向、軸向及合成應力進行詳細分析，以應力分析結果為基礎，估算出熱態(tài)啟動一次的壽命損耗；最后，對影響熱應力的因素進行了詳細分析，并通過改變低負荷時的升負荷速率對熱態(tài)啟動過程進行優(yōu)化，降低了最大應力，減小壽命損耗，提高大型火電機組參與啟停調峰的安全可靠性及機動性。
【關鍵詞】：汽輪機 風電消納 熱應力 調峰運行
【學位授予單位】：東北電力大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK263.61
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-16
• 1.1 課題研究的背景及意義11-13
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文主要研究內容14-16
• 第2章 汽輪機轉子熱應力分析理論基礎16-28
• 2.1 傳熱學理論基礎16-18
• 2.1.1 本文中涉及到的基本傳熱方式16-17
• 2.1.2 導熱微分方程式及定解條件17-18
• 2.2 熱應力分析理論基礎18-20
• 2.2.1 熱應力的概念及產生原因18-19
• 2.2.2 熱應力的計算公式19-20
• 2.3 轉子受力情況分析20-27
• 2.3.1 轉子離心應力21-26
• 2.3.2 轉子合成應力26-27
• 2.4 本章小結27-28
• 第3章 熱態(tài)啟動溫度場和應力場計算28-46
• 3.1 幾何模型的建立及網格劃分28
• 3.2 轉子金屬的物性參數(shù)28-29
• 3.3 邊界條件的確定29-36
• 3.3.1 熱態(tài)啟動概述29-30
• 3.3.2 蒸汽參數(shù)的確定30-31
• 3.3.3 蒸汽物性參數(shù)的計算31-33
• 3.3.4 放熱系數(shù)的計算公式33-35
• 3.3.5 溫度與對流換熱系數(shù)計算結果35-36
• 3.4 溫度場的計算結果與分析36-40
• 3.5 應力場的計算結果與分析40-43
• 3.6 轉子疲勞壽命損耗的估算43-45
• 3.7 本章小結45-46
• 第4章 熱應力的影響因素分析及啟動優(yōu)化46-55
• 4.1 溫度匹配對熱應力影響分析46-49
• 4.2 溫升量和溫升率對熱應力影響分析49-52
• 4.2.1 轉子熱應力計算的解析公式49-51
• 4.2.2 熱應力關系曲線51-52
• 4.2.3 溫升分配對轉子熱應力的影響52
• 4.3 熱態(tài)啟動過程的優(yōu)化52-54
• 4.4 本章小結54-55
• 結論55-56
• 參考文獻56-59
• 攻讀碩士期間取得的研究成果及發(fā)表的學術論文59-60
• 致謝60

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 馬環(huán)宇;楊敏強;李勇;;300MW汽輪機調節(jié)級的溫度場分析[J];東北電力大學學報;2007年02期

2 呂智強,韓萬金;采用熱流法計算汽輪機轉子表面熱應力[J];動力工程;2005年06期

3 袁鵬飛 ,盛德仁 ,陳堅紅 ,李蔚 ,任浩仁;汽輪機轉子熱疲勞壽命損耗監(jiān)測面的有限元分析[J];電站系統(tǒng)工程;2004年02期

4 李娜;轉子軸封彈性槽形狀及尺寸對應力集中的影響[J];華北電力大學學報;2002年03期

5 王乾坤;;國內外風電棄風現(xiàn)狀及經驗分析[J];華東電力;2012年03期

6 徐自力;王凱;方宇;劉東旗;劉金芳;;汽輪機起動過程溫升分配對轉子熱應力的影響[J];機械工程學報;2013年12期

7 武新華,宋春汀,張新江,田夫,王德偉;汽輪機轉子熱應力簡化計算公式的選取[J];汽輪機技術;2000年01期

8 黎明;楊繼明;白云;;利用ALGOR軟件對汽輪機轉子的熱應力分析[J];汽輪機技術;2008年04期

9 孫昆峰;張恒良;;汽輪機轉子熱應力在線監(jiān)測模型研究[J];汽輪機技術;2008年06期

10 傅忠廣,張保衡;汽輪機轉子熱彈性槽形狀與應力分布的關系[J];熱力發(fā)電;1997年06期

本文編號：866471