超超臨界汽輪機高壓內(nèi)缸的高溫強度研究.pdf

1、目前在研發(fā)的35MPa/600℃國產(chǎn)超超臨界新設計機組,它具有進汽參數(shù)高、熱效率高,二氧化碳排放低,污染小的特點。由于超高壓模塊進汽參數(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)設計尺寸,這些勢必對機組的啟動及停機瞬態(tài)應力及疲勞壽命造成影響。因此,十分有必要對新設計的超高壓內(nèi)缸啟停瞬態(tài)及蠕變疲勞損傷進行計算,并根據(jù)計算結(jié)果對內(nèi)缸結(jié)構(gòu)以及啟動過程溫度上升

2、速率進行改進和優(yōu)化,保證機組在規(guī)定的服役期內(nèi)安全運行。
　　本文以國產(chǎn)某超超臨界1000MW機組超高壓內(nèi)缸為分析對象,以通用有限元分析軟件ABAQUS為平臺,對比分析新設計內(nèi)缸與現(xiàn)役某電廠運行的高壓內(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,對新機組進行高溫強度考核,對結(jié)構(gòu)及啟動曲線提出改進意見。
　　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),對比分析新設計內(nèi)缸與

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

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