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汽轮机厚壁部件的状态监测与运行优化

江宁  
【摘要】: 近年来,大型汽轮机的调峰任务越来越重,在调峰过程中,出现了许多问题,如热应力、热变形、寿命损耗过大,启动经济性差等等,因此对汽轮机的应力监测、调峰方式优化提出了迫切的要求。 本文着重研究大型汽轮机在调峰过程中的应力监测及调峰方式优化方面的问题,主要有以下内容: 讨论了用有限元方法计算转子温度场时边界条件和初始条件的正确设定方法。分析了转子表面的残余应变和残余应力对启停过程中转子热应力及寿命损耗的影响。 计算了在应力应变计算过程中,将转子材料作为常物性考虑带来的误差:提出了一种利用现有的不同温度下的疲劳曲线,计算在变化温度条件下的转子寿命损耗的方法。 提出了一种采用神经网络方法,利用三个转子横截面上的有限差分计算结果,通过神经网络方法求出转子热应力精确解的模型,计算速度较有限差分法降低不多,却达到了与有限单元方法相近的精度。 给出了三个预测模型。包括从给定的启动曲线近似估算金属对蒸汽有冷却作用时的调节级汽温变化的模型;用神经网络方法预测汽轮机差胀的模型,以及能够定量地评价各次操作对热应力峰值的贡献的影响函数法模型。 讨论了温态启动当中的最佳温度匹配问题;采用影响函数法对该问题进行了机理性分析,然后针对几种型号机组的温态启动过程进行了详细的有限元分析,提出运行厂可以采用小幅度负温度匹配的优化启动方式。 最后对电厂的发电成本进行了分析,提出了综合考虑运行费用和设备投资的总体发电成本概念。指出在电网负荷分配中不能仅仅考虑让供电煤耗最小,而不考虑机组寿命损耗,提出应该按照总体发电成本最小原则分配负荷。


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