超超臨界汽輪機(jī)高壓內(nèi)缸的高溫強(qiáng)度研究.pdf

1、目前在研發(fā)的35MPa/600℃國產(chǎn)超超臨界新設(shè)計(jì)機(jī)組,它具有進(jìn)汽參數(shù)高、熱效率高,二氧化碳排放低,污染小的特點(diǎn)。由于超高壓模塊進(jìn)汽參數(shù)提高到35MPa/600℃,大幅度超越現(xiàn)有超超臨界高壓模塊限制值。為了滿足蒸汽壓力的提高,超高壓缸部件增加了內(nèi)缸壁厚,更改了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸,這些勢必對機(jī)組的啟動及停機(jī)瞬態(tài)應(yīng)力及疲勞壽命造成影響。因此,十分有必要對新設(shè)計(jì)的超高壓內(nèi)缸啟停瞬態(tài)及蠕變疲勞損傷進(jìn)行計(jì)算,并根據(jù)計(jì)算結(jié)果對內(nèi)缸結(jié)構(gòu)以及啟動過程溫度上升

2、速率進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化,保證機(jī)組在規(guī)定的服役期內(nèi)安全運(yùn)行。
　　本文以國產(chǎn)某超超臨界1000MW機(jī)組超高壓內(nèi)缸為分析對象,以通用有限元分析軟件ABAQUS為平臺,對比分析新設(shè)計(jì)內(nèi)缸與現(xiàn)役某電廠運(yùn)行的高壓內(nèi)缸在穩(wěn)態(tài)工況以及啟停工況下的穩(wěn)態(tài)蠕變行為以及低周疲勞損傷,對新機(jī)組進(jìn)行高溫強(qiáng)度考核,對結(jié)構(gòu)及啟動曲線提出改進(jìn)意見。
　　通過引入Norton-Bailey材料蠕變本構(gòu)方程和Cocks-Ashby多軸韌度系數(shù),對比分析新設(shè)計(jì)內(nèi)缸與

3、現(xiàn)役內(nèi)缸在額定工況下穩(wěn)定運(yùn)行20萬小時的蠕變溫度場、應(yīng)力場、C-A蠕變等效應(yīng)變分布,研究結(jié)果表明,蠕變主要存在于內(nèi)缸進(jìn)汽流道,蠕變的存在影響了內(nèi)缸原有應(yīng)力場,使得應(yīng)力重新分布。通過對比現(xiàn)有高溫蠕變強(qiáng)度的考核結(jié)果,新內(nèi)缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理,可以滿足正常工作要求。但由螺栓的應(yīng)力松弛可能導(dǎo)致的新內(nèi)缸密封性能的下降應(yīng)當(dāng)引起生產(chǎn)廠商的重視。
　　通過采用相同的啟停曲線,對新設(shè)計(jì)和已服役內(nèi)缸的啟停過程應(yīng)力應(yīng)變場進(jìn)行分析,以基于應(yīng)變的Manson-C

4、offin公式和Miner法則為依據(jù)得出內(nèi)缸的低周疲勞強(qiáng)度校核結(jié)果,通過結(jié)果的對比我們發(fā)現(xiàn),新設(shè)計(jì)內(nèi)缸低周疲勞損傷遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于已服役內(nèi)缸,為保證新設(shè)計(jì)機(jī)組的安全運(yùn)行,對啟動曲線進(jìn)行改進(jìn),縮短保溫時間,降低溫升率為0.524℃/min,對降低新機(jī)組的疲勞損傷起到顯著作用,延長機(jī)組使用壽命。
　　最后通過ABAQUS編程語言Python進(jìn)行計(jì)算結(jié)果分析,運(yùn)用連續(xù)損傷力學(xué)的有關(guān)理論,對內(nèi)缸壽命期內(nèi)的蠕變與疲勞耦合損傷結(jié)果進(jìn)行計(jì)算,考核機(jī)組使