發(fā)布時間：2017-10-06 16:14

  本文關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力在線監(jiān)測的研究

  更多相關(guān)文章： 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子 熱應(yīng)力 有限元 數(shù)學(xué)模型 在線監(jiān)測

【摘要】：汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的壽命決定著汽輪機(jī)的使用壽命,而熱應(yīng)力始終是制約轉(zhuǎn)子壽命的重要因素。因此,實(shí)現(xiàn)對汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力的在線監(jiān)測對機(jī)組的壽命管理顯得尤為重要。本文利用有限元軟件ANSYS建立了600MW超超臨界汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子調(diào)節(jié)級的二維有限元計算模型,并對其在熱態(tài)啟動過程中的溫度場和應(yīng)力場進(jìn)行了模擬分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子調(diào)節(jié)級葉輪根部過渡段出現(xiàn)了明顯的應(yīng)力集中。隨后,根據(jù)傳熱學(xué)原理,利用數(shù)學(xué)解析的方法建立了汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子溫度場及應(yīng)力場的計算模型。為驗(yàn)證所建立的轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力數(shù)學(xué)模型的精度,利用MATLAB軟件編程計算出了同工況下轉(zhuǎn)子調(diào)節(jié)級葉輪根部的熱應(yīng)力的數(shù)值解,并將計算結(jié)果與有限元計算結(jié)果進(jìn)行了對比,結(jié)果呈現(xiàn)很好的一致性。選取轉(zhuǎn)子調(diào)節(jié)級應(yīng)力集中部位作為監(jiān)測點(diǎn),利用傳感器以及PLC等設(shè)備實(shí)現(xiàn)了對汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力監(jiān)測點(diǎn)處運(yùn)行過程參數(shù)的采集與處理,結(jié)合所采集到的數(shù)據(jù),在上位機(jī)中利用組態(tài)軟件對所建立的轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力數(shù)學(xué)計算模型編寫動作腳本程序,并利用牛頓插值法解決了轉(zhuǎn)子材料的變物性問題。最終,以熱應(yīng)力為監(jiān)測指標(biāo),開發(fā)了一套基于PLC和組態(tài)軟件的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力在線監(jiān)測系統(tǒng),設(shè)計了系統(tǒng)硬件設(shè)備的接線圖,并進(jìn)行了離線仿真。所開發(fā)的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力在線監(jiān)測系統(tǒng)很好的實(shí)現(xiàn)了對汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力的實(shí)時監(jiān)測,還具有自動報警以及打印歷史數(shù)據(jù)等功能。為機(jī)組的啟停優(yōu)化以及安全運(yùn)行提供了指導(dǎo),延長了機(jī)組的使用壽命。
【關(guān)鍵詞】：汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子 熱應(yīng)力 有限元 數(shù)學(xué)模型 在線監(jiān)測
【學(xué)位授予單位】：沈陽工程學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK263.61
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-18
• 1 緒論18-23
• 1.1 課題的研究背景及研究現(xiàn)狀18-20
• 1.1.1 課題的研究背景18-19
• 1.1.2 國內(nèi)外汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力在線監(jiān)測研究現(xiàn)狀19-20
• 1.2 課題的研究意義20-21
• 1.3 主要研究內(nèi)容及擬采用的研究方法21-23
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容21-22
• 1.3.2 擬采用的研究方法22-23
• 2 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子調(diào)節(jié)級熱應(yīng)力場有限元分析23-41
• 2.1 有限元分析基本理論23-25
• 2.1.1 模型的離散化23
• 2.1.2 單元位移插值函數(shù)的選取23-24
• 2.1.3 單元特性分析24-25
• 2.1.4 總體特性分析25
• 2.2 計算模型的選取25-27
• 2.3 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子調(diào)節(jié)級有限元模型的建立27-29
• 2.4 初始條件以及邊界條件的處理29-30
• 2.5 對流換熱系數(shù)的確定30-33
• 2.6 有限元計算結(jié)果分析33-39
• 2.6.1 溫度場結(jié)果分析33-37
• 2.6.2 應(yīng)力監(jiān)測點(diǎn)的選取37-39
• 2.7 本章小結(jié)39-41
• 3 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力在線監(jiān)測數(shù)學(xué)建模41-47
• 3.1 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力形成原因41-42
• 3.2 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子溫度場數(shù)學(xué)模型42-43
• 3.3 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子溫度場的解析模型43-44
• 3.4 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力的數(shù)學(xué)模型44-45
• 3.5 熱應(yīng)力在線監(jiān)測模型精度分析45-46
• 3.6 本章小結(jié)46-47
• 4 監(jiān)測系統(tǒng)程序的開發(fā)47-57
• 4.1 系統(tǒng)軟件流程圖47-48
• 4.2 牛頓插值法的應(yīng)用48-52
• 4.2.1 牛頓插值法簡介48-49
• 4.2.2 牛頓插值法在系統(tǒng)中的應(yīng)用49-52
• 4.3 梯形圖程序52-57
• 4.3.1 西門子PLC編程語言52-53
• 4.3.2 編程軟件概述53-54
• 4.3.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集處理程序54-57
• 4.4 本章小結(jié)57
• 5 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計57-64
• 5.1 溫度變送器57-59
• 5.2 可編程控制器59-62
• 5.2.1 PLC分類59-60
• 5.2.2 在線監(jiān)測系統(tǒng)PLC選型及I/O點(diǎn)分配60-62
• 5.3 硬件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計62-63
• 5.4 本章小結(jié)63-64
• 6 系統(tǒng)離線仿真實(shí)驗(yàn)64-82
• 6.1 力控組態(tài)軟件概述64-65
• 6.1.1 力控組態(tài)軟件簡介64
• 6.1.2 力控組態(tài)軟件基本結(jié)構(gòu)64-65
• 6.2 S7-200 PLC與上位機(jī)的通信65-70
• 6.2.1 計算機(jī)通信概述65-67
• 6.2.2 S7-200網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議67-68
• 6.2.3 STEP7-Micro/WIN軟件中通信接口參數(shù)的設(shè)置68-70
• 6.3 離線仿真70-81
• 6.3.1 建立工程項(xiàng)目70-71
• 6.3.2 工程組態(tài)畫面的建立71-73
• 6.3.3 定義變量73-75
• 6.3.4 配置I/O設(shè)備75-77
• 6.3.5 數(shù)據(jù)連接77
• 6.3.6 運(yùn)行系統(tǒng)77-81
• 6.4 本章小結(jié)81-82
• 7 結(jié)論與展望82-83
• 7.1 結(jié)論82
• 7.2 展望82-83
• 參考文獻(xiàn)83-90
• 攻讀碩士學(xué)位期間科研項(xiàng)目及科研成果90-91
• 致謝91-92
• 作者簡介92-93

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：983736