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汽轮机转子低周疲劳与高 温蠕变的寿命计算及应用

前 言

随着经济的快速发展，我国电力行业已经发展到历史上最为辉煌的时期。电力工业是现代化国家的基本工业，电力生产量更是一个国家家经济发展水平的重要指标。截止到2009年底，我国总装机容量达到87407万kw，超超临界压力1000mw机组已有数十台投入运行。与此同时，国家对于节能减排的重视，使得我们面临 新的机遇，新设备，新技术的不断涌现，同时也给我们提出了更高的要求。目前各国都不同程度的遭遇或将遭遇的主要问题是电网发电量不足、电峰谷差逐渐增大及火电机组老化等[2][3]。因此，世界各主要发达国家都非常重视火电机组寿命管理的研究，尤其是研究汽轮机转子寿命评估。对此作了大量的工作，并取得不少成果。

目 录

摘要………………………………………………………………1

第一章 绪言

1．1 课题意义………………………………………………2 1．2 汽轮机转子寿命研究现状……………………………3 1．3 目前存在的问题………………………………………3 第二章 本文的研究内容

2．1 研究对象………………………………………………4 2．2 研究内容………………………………………………5 第三章 转子热应力的计算模型

3. 1 转子温度场的数学模型………………………………7 3. 2 应力场的数学模型……………………………………10 3. 3 有限元理论分析………………………………………12 第四章 转子蠕变损耗寿命

4．1 金属疲劳机理及高温力学性能的研究 ……………14 4．2 材料硬度和机组蠕变寿命损耗之间的关系…………16 4. 3 蠕变寿命损耗计算……………………………………18 第五章 转子低周疲劳寿命损耗计算

5 .1 汽轮机转子低周疲劳失效 ……………………………21 5. 2 转子低周疲劳损伤及寿命计算 ………………………23 第六章 疲劳——蠕变计算的应用及价值

6.1 疲劳——蠕变计算的应用及价值………………………24 结论 ……………………………………………………… 25

参考文献 ……………………………………………………25

摘 要

现代化的电力系统，电力负荷峰谷差及总量逐渐增大，高参数、大容量的火电机组在今后必将参与调峰。这就对汽轮机组提出了更高的要求，为了满足电网的需求，从运行的经济方面说这样的快速启停可以降低机组的热量损失，从而使得机组运行更经济。与此相矛盾的是机组快速启停必将导致发电设备在此过程中遭遇热冲击，使得机组的寿命损耗增大，这又是非常不合理及不安全的。所以对汽轮机的预期寿命必须加强管理，保证热力发电机组的安全、经济运行。

本文从电厂汽轮机转子寿命管理的实际情况出发，以300MW汽轮机组为研究对象，进一步对转子的寿命损耗进行了计算，根据金属材料的疲劳机理，在计算中对材料老化造成的硬度变化值做了修正，研究了疲劳蠕变损耗间的耦合计算。经综合分析及计算结果，合理建议了汽轮机转子寿命管理。

关键词：汽轮机转子；硬度值；热应力场；高温蠕变；寿命损伤；