利用有限元法對汽輪機(jī)高中壓轉(zhuǎn)子低周疲勞壽命損傷的研究.pdf

1、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子在運行過程中，承受的是交變熱應(yīng)力，經(jīng)過一定周期的循環(huán)，就會在其表面出現(xiàn)疲勞裂紋并可能逐漸擴(kuò)展以致轉(zhuǎn)子斷裂，這對于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的壽命損傷影響非常大。通過汽輪機(jī)高中壓轉(zhuǎn)子在冷態(tài)啟動過程中的低周疲勞壽命損傷的研究，對發(fā)電設(shè)備的安全、經(jīng)濟(jì)性運行具有重要意義。 基于湘潭發(fā)電有限公司300MW機(jī)組高、中壓轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，通過理論與經(jīng)驗簡化汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子幾何模型，利用Solidworks軟件建立起汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的物理模型，再結(jié)合通用有限元分析軟件A

2、LGOR進(jìn)行計算分析。它強(qiáng)大的網(wǎng)格劃分和豐富的后處理功能，大大提高了計算結(jié)果的精度和效率。通過對轉(zhuǎn)子的有限元計算模型進(jìn)行實體網(wǎng)格劃分，分析了在不同溫升率下轉(zhuǎn)子的溫度場與應(yīng)力場以及溫升率對于溫度場和應(yīng)力場的影響，研究結(jié)果溫升率是影響熱應(yīng)力水平的主要因素。 以汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子壽命評價方法，裂紋擴(kuò)展理論和可靠性原理為基礎(chǔ)，根據(jù)應(yīng)力計算結(jié)果，引進(jìn)非線性連續(xù)力學(xué)損傷模型，計算了復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下轉(zhuǎn)子低周疲勞壽命損傷，得出最佳冷態(tài)啟動溫升率。與傳統(tǒng)的

3、單軸非線形損傷模型和Manson—Coffin累積損傷理論模型相比，由于引進(jìn)三軸度因子，考慮了多軸應(yīng)力對壽命損傷的影響，采用多軸連續(xù)損傷模型計算的結(jié)果更接近與工程實際情況。 通過對300MW汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子溫度一熱應(yīng)力場數(shù)值模擬的研究，較好地研究了溫升率一溫差、溫差一熱應(yīng)力、應(yīng)力一損傷、損傷一壽命關(guān)系及其規(guī)律，得出汽輪機(jī)冷態(tài)啟動時的最佳溫升率，并根據(jù)這些規(guī)律提出了合理優(yōu)化的冷態(tài)啟動方案，為安全、經(jīng)濟(jì)運行提供了有效的依據(jù)，同時也為汽輪機(jī)