收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

大型汽轮机转子寿命问题研究

王坤  
【摘要】:大型汽轮机组转子寿命问题的研究对确保热力发电设备的安全、经济运行具有重 要意义。本文针对工程实际中转子寿命问题中存在的几个难点进行了研究: 1. 采用自定义的材料弹塑性本构方程和增量有限元方法,结合高温低循环疲劳损 伤研究中的能量理论,对国产通用转子钢 30Cr2MoV 材料的标准疲劳试验过程进行模 拟仿真,依据仿真结果,建立了符合实际转子材料疲劳表现的损伤模型,该模型能够 考虑损伤过程中材料力学性能随损伤发展而发生变化的情况,能精细评价疲劳和蠕变 的耦合效应所造成的寿命损伤,以及解决随机幅度疲劳的损伤累积问题。在此基础上 建立了以虚拟疲劳试验为基本特征的疲劳研究和评价方法,该方法能够最大限度的利 用疲劳试验数据,从而降低试验费用和复杂度,减少试验的数量,同时也简化了汽轮 机转子的寿命评价实施过程。 2. 应用弹塑性理论和差分方法,基于简化转子模型假设,提出了一维高精度汽轮 机转子应力监测在线计算模型。该模型能够考虑材料的热学、力学性能参数会随温度 发生变化的实际情况,将转子在线应力场的计算领域扩展到塑性范围,并可根据现场 监测系统的计算硬件条件灵活设定差分网格的密度,具有较大的适应性。以此模型为 基础,探讨了塑性状态下转子表面应力集中现象的修正方法,在满足在线系统应力计 算实时性要求的同时,提高了计算结果的准确度。 3. 对某 125MW 汽轮机组进行了系统的调峰运行试验,并监测了相关运行数据。 依据该机组转子的几何结构特点对转子进行了全尺寸有限元建模,针对试验中转子换 热过程、受载过程特点,利用试验中采集的各种参数建立了符合实际的有限元边界模 型和初始条件。在完成转子有限元温度场、弹塑性应力场分析的基础上,采用传统基 于局部载荷史分析的方法对 5 种典型工况下 125MW 机组转子的寿命损耗情况进行了 评价。参照机组实际运行特点,针对不同的调峰运行操作方式,对转子的受载过程及 其寿命损耗进行了仿真研究。研究表明机组在调峰运行时存在一些可能导致转子寿命 损耗无谓增加的因素,并提出了以转子寿命损耗最小为目标的优化运行若干原则和操 作建议,该结论对其它大中型汽轮机组的运行具有参考意义。 4. 以汽轮机转子寿命评价方法,裂纹扩展理论和可靠性原理为基础,对汽轮机转 子在非线性损伤累积理论情况下的可靠度定寿理论进行了探讨,研究了基于该理论的 可靠性损伤累积极限的意义及其特性,从而根据损伤等可靠度曲线确定转子的最佳探 WP=4 伤、检修周期。研究表明,采用基于非线性损伤累积理论时,对汽轮机转子进行寿命 分配,或者确定探伤检修周期所得到的结果相对采用线性理论时趋于保守。 5. 针对汽轮机转子寿命评估实施过程中存在的各种问题,结合通用有限元理论, 可视化软件设计思想和自适应网格剖分技术开发了大型汽轮机转子专用寿命评估软 件系统。系统针对转子的实际换热特点,对复杂的换热类型进行了归一化处理,并能 依据转子的运行数据和几何结构参数自动生成热学、力学边界条件,可以对转子几何 模型进行自适应网格剖分,根据高温低周疲劳寿命评估的特点嵌入了材料疲劳特性参 数设置和载荷谱处理功能,在此基础上构建了对大中型汽轮机转子温度场、应力场进 行各种稳态、瞬态分析,以及对转子的寿命损耗状况进行评估的统一平台,从而大大 简化了寿命评价过程的复杂性,降低了其实施难度。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 范力;吕西林;;装配式预制混凝土框架结构地震反应分析[J];中国矿业大学学报;2011年04期
2 丁阳;葛金刚;李忠献;;空间网格结构连续倒塌分析的瞬时移除构件法[J];天津大学学报;2011年06期
3 傅程;王延荣;;风力机叶片损伤演化模拟[J];太阳能学报;2011年01期
4 马林;葛折圣;胡晓倩;黄明波;;按预测轴载谱分析沥青路面的疲劳损伤[J];科学技术与工程;2011年19期
5 刘飞;唐献述;任新见;;接触爆炸作用下钢板层裂效应数值分析[J];工程爆破;2011年02期
6 范峰;聂桂波;支旭东;;三向荷载作用下圆钢管材料本构模型研究[J];建筑结构学报;2011年08期
7 于海祥;唐明;武建华;;混凝土损伤本构模型下梁承载力研究[J];应用力学学报;2011年04期
8 黄德雨;王坚茹;陈兆荣;陈智刚;张世林;;陶瓷外壳材料对PELE作用性能的影响[J];爆破器材;2011年04期
9 ;[J];;年期
10 ;[J];;年期
11 ;[J];;年期
12 ;[J];;年期
13 ;[J];;年期
14 ;[J];;年期
15 ;[J];;年期
16 ;[J];;年期
17 ;[J];;年期
18 ;[J];;年期
19 ;[J];;年期
20 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈余岳;蒋学忠;;大型风力玻璃钢叶片疲劳问题探讨[A];第十四届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2001年
2 和留生;蒋欢军;;某框架结构弹塑性时程分析及振动台试验对比[A];第八届全国地震工程学术会议论文集(Ⅱ)[C];2010年
3 张天林;朱金花;何世平;;应用微相关技术研究裂端弹塑性变形[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(上)[C];2005年
4 滕军;涂胡兵;李祚华;和雪峰;;基于汶川地震震害分析的强震作用下结构累积损伤研究[A];防振减灾工程理论与实践新进展(纪念汶川地震一周年)——第四届全国防震减灾工程学术研讨会会议论文集[C];2009年
5 陈忠延;;城市轻轨交通工程结构构件的疲劳强度计算[A];全国桥梁结构学术大会论文集(下册)[C];1992年
6 王东锋;汪定江;王新坤;;构件安全疲劳寿命估算中的p-S-N曲线修正[A];第二届中国航空学会青年科技论坛文集[C];2006年
7 孙钧;胡玉银;;三峡工程饱水花岗岩抗拉强度时效特性研究[A];盛世岁月——祝贺孙钧院士八秩华诞论文选集[C];2006年
8 滕军;李祚华;马伯涛;董志君;;高层建筑结构大震性能评估及耗能减震方法研究[A];汶川地震建筑震害调查与灾后重建分析报告[C];2008年
9 程小全;Ali Al-Mansour;;低速冲击后复合材料层合板的压缩性能研究[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(上册)[C];2001年
10 张建仁;彭晖;张克波;郝海霞;;锈蚀钢筋混凝土旧桥超限及极限荷载作用的现场破坏性试验研究[A];第18届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王坤;大型汽轮机转子寿命问题研究[D];华中科技大学;2004年
2 吴德飞;钢结构损伤累积至断裂及损伤负向激励的长期效应[D];浙江大学;2007年
3 王英玉;金属材料的多轴疲劳行为与寿命估算[D];南京航空航天大学;2005年
4 林大能;平巷掏槽爆破空孔尺寸效应及围岩频繁震动损伤累积特性研究[D];中南大学;2006年
5 金丹;多轴非规则载荷下低周疲劳寿命预测[D];天津大学;2004年
6 范永哲;汽轮机转子热脆化的非破坏性检测法研究[D];华北电力大学(河北);2006年
7 金解放;静载荷与循环冲击组合作用下岩石动态力学特性研究[D];中南大学;2012年
8 毛雪平;超临界汽轮机转子材料特性的实验研究[D];华北电力大学(北京);2003年
9 赵建印;基于性能退化数据的可靠性建模与应用研究[D];国防科学技术大学;2005年
10 闫长斌;爆破作用下岩体累积损伤效应及其稳定性研究[D];中南大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 米海蓉;转子钢在不同温度下的低周疲劳性能研究[D];哈尔滨工程大学;2001年
2 毛雪平;30Cr2MoV转子钢的低周疲劳特性实验研究[D];华北电力大学;2000年
3 吕文豪;30Cr2MoV转子钢高温低周疲劳数值模拟及损伤评价[D];华中科技大学;2009年
4 田娇;地震作用下考虑损伤累积的单层球壳结构动力性能分析[D];天津大学;2010年
5 张大川;多轴疲劳损伤累积理论的研究[D];南京航空航天大学;2010年
6 白聚会;空间网架结构在地震作用下考虑损伤累积的弹塑性分析[D];天津大学;2004年
7 陈小芹;30Cr2MoV汽轮机转子钢的EPR行为研究[D];华北电力大学(河北);2005年
8 李荣;角焊缝搭接接头疲劳寿命预测研究[D];东南大学;2006年
9 刘国光;考虑损伤累积的张弦梁动力失效全过程分析[D];浙江大学;2008年
10 阎雷;基于全场等效损伤测试的寿命分析模型研究[D];南京航空航天大学;2002年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978