汽轮机毕业设计

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1、汽轮机毕业设计篇一：汽轮机毕业设计（论文）摘要汽轮机是发电厂三大主要设备，汽轮机的启动是指汽 轮机转子从静止状态升速至额定转速，并将负荷加到额定负荷 的过程。在启动过程中，汽轮机各部件的金属温度将发生十 分剧烈的变化，从冷态或温度较低的状态加热到对应负荷下 运行的高温工作状态。因而汽轮机启动中零部件的热应力和 热疲劳、转子和汽缸的胀差、机组振动都变化很大，将严重 威胁汽轮机的安全，并使整个电厂发电负荷降低，经济损失 严重。分析汽轮机启动中的特点，并及时采取相应对策和正 确的运行方式对保证设备健康水平和安全、经济运行有深刻 的意义。本文以哈汽 600MW 汽轮机的启动过程为研究对象,分析 与探讨

2、了启动过程中蒸汽温升率的计算方法 ,并在此基础上 研究了蒸汽初温与转子金属温度的匹配问题 ,使得汽轮机启 动过程优化。同时对启动过程中的换热系数进行了计算与比 较。关键词：启动；寿命分配；安全性；目录 I1绪论 . 11.1课题背景和意义 . 11.2 高压加热J、器的作用介绍及分类 .错误！未定义书签。1.3 本课程研究的主要内容和任务 .错误未定义书签。2 高 压加热J、器TIR停运的热经济性分析 32.1 概述 2.2 回 热 系 统 常 见 故 障 分析 52.3 高压加热器停运的热经济性计算分析 52.4 与没有切除高压加热器是全厂热经济性指标对 比 153 高压加热器的运行对安全性

3、的影响分析 173.1 高 压 加 热 器 的 启 停 及 运 行 原理 173.2 高 压 加 热 器 的 停 运 故 障 分析 183.3 高 加 设 计 、 运 行 及 维 护 的 注 意 要点 八、233.4 降 低 高 压 加 热 器 停 运 率 的 途径 253.5 用汽轮机变工况法分析汽轮机的安全性 264. 结 论 与 展望 294.1 结论 294.2 展望 291绪论1.1 课题背景和意义近年来，我国的电力工业发展十分迅速，供电能力大幅 度提高，电网容量不断增大，用电结构也相应变化，电力供 求之间矛盾也日益突出，电网峰谷差也日益加剧，迫使大型 火电机组频繁的参与调峰运行。而

4、调峰过程中，机组的工作 条件恶化，机组的寿命损耗和安全性成为影响调峰运行能力 的重要因素。近年来针对大中型火电机组参与调峰运行的可 行性，各种不同调峰运行方式的经济型和安全性，都进行广 泛的实验和研究，取得了一定的成果，但由于实际机组运行 工况的复杂性，但目前许多问题还需进一步深入研究。对机 组过渡工况下的状态进行研究，提高机组调峰运行的经济型 和适应性，是当前需要解决的主要问题。现在国产大型机组，多数是以带基本负荷设计的，主辅 机均难以适应大幅度调峰运行的要求，限制了调峰运行中负 荷变化的幅度和速率。机组在调峰运行的启动、停机和变负 荷过程中，各处蒸汽参数不断变化，其转子和汽缸的金属温 度和

5、应力随之变化。对于汽缸这个厚壁部件，由于机组高压 缸的设计普遍采用了双层结构，而且汽缸壁的金属厚度较转 子薄，蒸汽对汽缸内壁的换热系数也远比转子小，因而启动 时的径向温差及热应力都远比转子小，且转子长期在高温区 工作，受力情况很复杂，除热应力外，还承受着各种机械应 力，因而监视转子应力情况更具有必要性。参与调峰运行的 机组，在工况变化的过程中，其工作状态不断发生变化，使 蒸汽与金属之间产生剧烈变化的换热，造成部件受热不均匀 形成不均匀的温度场，使汽轮机的气缸和转子内产生很大的 热应力。这种频繁启停或大幅度负荷变动的非稳定工况，将 导致金属材料的低周疲劳损伤，缩短机组的使用寿命。汽轮 机转子是工

6、作条件最艰苦、受力情况最复杂的汽轮机部件， 其寿命基本代表了整台汽轮机组的寿命。已成为人们关注的 焦点。只有准确了解机组在不同运行工况下的寿命，制定合 理的运行模式，才能确保火电机组的安全经济运行。1.2国内外研究发展状况由于目前转子的温度和应力尚不能直接进行测量，只能 通过间接方法，建立相应的数学模型，测量相关参数，求出 转子金属温度和应力的变化及寿命损耗。现在转子应力的数学模型大多数是采用一维温度场理论解的简 化式，其计算精度较低，只能反映应力的变化趋势，而不能 得到应力的精确值。若在此基础上计算转子在启停和变负荷 过程中的寿命损耗，将会产生较大的误差。国外机组寿命管 理的应用在日本、美国

7、和欧洲较为普遍。美国自 60 年代 Gollin 电站汽轮机失事以后，一些大的公司和研究机构 GEWESTINGHOUSE、EPRI等对转子的安全性更为重视；进行了 深入的研究。他们将有限元等先进数值方法用于汽轮机转子 的分析计算，对转子材料的低周疲劳、高温蠕变、低温脆性 和裂纹扩展规律等诸多方面的问题进行了大量的研究，并在 汽轮发电机组上安装了应力及寿命损耗指示器以指导机组 运行。日本在汽轮机寿命管理方面也做了很多工作，除了预测 可能出现裂纹的寿命外，还对转子剩余寿命做出计算。日本 的Kagawa University的Ebara等对汽轮机动叶片采用的 12Cr钢和Ti.6AI.4V合金的疲

8、劳特性进行研究，Fujiyama, Kazunari； Takaki， Keisuke； Nakatani, Yujiro 等根据统 计损伤和随机损伤仿真研究，对汽轮机设备进行寿命评估， 采用先进技术设计汽轮机流通部分，以提高机组的性能和设 备的可靠性。另外，日本在无损探伤的研究方面处于世界先 进水平，日立、三菱重工、东芝、富士机电等著名大公司相 继提出脆化一腐蚀法、硬度法、金属组织法、电极化法等无 损探伤方法作为改进转子寿命评估的手段豫3 - 141。德国 的 Wichtmann，Andreas 研究了高温对汽轮机部件的蠕变损 伤；Zaviska, Reichel研究了汽轮机冷态启动过程中的

9、转子 温度变化，在此基础上建立了冷态启动仿真模型；Scheefer, M；Knodler；Scarlin，B 等对电厂抗高温、高压材料进行了 探讨，一方面是发展新的材料，一方面是在已有的材料表面 喷涂抗氧化性能强的图层；以及关于机组安全经济运行方面 也进行了大量的研究。122 国内研究现状 目前有关机组调峰运行过程中的热应力变化和寿命管 理方面还有若干问题没有彻底解决。例如在进行机组非稳态 温度状态和热应力计算中蒸汽参数和换热系数的确定，寿命 预测中我国转子用钢高温疲劳曲线的确定，都有待进一步的 研究和完善。汽轮机在高温、高压和高转速的条件下工作， 实际运行中参数的变动、负荷的波动与设计工况差

10、别很大， 若用理论值和设计值来分析汽轮机的热应力和寿命损耗，很 难真实的反映机组的实际状况。只有用实测参数来进行分析 计算，才能保证其结果的真实可信。但计算中许多所需要的 参数，实地的测取有一定的困难，必须根据运行的实际情况 来进行合理的处理。我国从 80 年代初开始进行转子寿命损耗预测和寿命分 配研究。多年来，我国有关研究机构、高等院校以及制造部 门、电厂针对机组调峰的需要，以国产机组为对象，研究了 汽轮机主要零部件在非稳态下的温度及热应力分布、变化规 律、金属材料的疲劳特性以及部件的寿命损耗。对国产大容 量机组参与调峰运行的可行性、调峰运行的安全性和经济性 调峰幅度进行了深入的探讨，对低负

11、荷、少汽无功和两班制 等不同的调峰方式在经济性和安全性方面进行了理论分析 和实验研究，很多单位都相继开展了汽轮机转子应力监测和 寿命损耗计算的研究工作。13 本文工作简述1、以哈汽 600MW 汽轮机的启动过程为研究对象，分析 与探讨了启动过程中蒸汽温升率的计算方法，并在此基础上 研究了蒸汽初温与转子金属温度的匹配问题，使得汽轮机启动过程优化。2、对哈汽 600MW 汽轮机转子冷态启动过程中的换热系 数进行了研究。由于不同国家和公司的换热系数计算公式不 同，本文对常用的美国西屋、前苏联和阿尔斯通公司的换热 系数计算公式进行了计算和比较，并综合不同的计算结果， 采用最小二乘法对数据进行处理，得到

12、不同部位换热系数的 计算公式。3、建立了汽轮机转子温度场在线计算模型。本文针对 目前汽轮机转子温度场的在线求解问题，给出了克兰克尼 科尔森差分计算模型，并对600MW汽轮机冷态启动过程进行 了仿真计算，并验证该模型计算准确度的可靠性。2 转子寿命损耗的研究2.1 概述汽轮机运行过程中，转子承受交变应力：启动过程加热 转子表面承受压应力，停机过程为拉应力。经过一定周次的 交变应力循环，金属表面将出现疲劳裂纹并逐渐扩展以致断 裂。其特点是交变周期长，频率低，疲劳裂纹萌生的循环周 次少，称为低周疲劳，不仅发生在机组的启动和停机过程， 在机组大负荷变化时也会发生。另外，由于转子长期工作在 高温环境下，

13、转子也会产生高温蠕变。因此，转子通常处在 疲劳和蠕变交互耦合作用之下。2.2 转子裂纹形成机理金属弹塑性理论表明零部件热应力与内部温度梯度成 正比，交变的温度场引起交变的应力场，循环周期取决于机 组启停或负荷变化过程时间，相对于振动等高周波机械应力 成为低周应力。应力或应变反复作用使得材料性能发生变化 以致出现裂纹。篇二：12MW汽轮机毕业设计目目录31.1 当 前 汽 轮 机 设 计 方 向3 1.2 本 设 计 中 遵 循 的 几 个 原 则-32 原 始 数 据 及 设 计 任 务-42.1 原 始 数 据4 2.2 设 计 任 务43 设 计 流 程 及 结 果53.1 热 力 系 统

14、 计 算5 调 节 级 的 计 算压力级的计算1.4.1 速 度 三 角 形 的 计 算1.4.2 校 核 功 率各级计算结果及参数汇总表4.1 叶 片 强 度 计 算第 4 级 的 计 算叶根和轮缘强度计算叶片振动计算5 结 论 与 体 会致谢参考文献英文翻译1 前言1.1 当前汽轮机设计的方向本世纪七十年代以后的能源短缺，给世界经济带来了极 大的冲击，根据世界当前的经济发展情况，许多实力雄厚的 大厂家为了寻求市场，缓解生产过剩，遂把最精锐的技术力 量转到了中等容量机组的改进和完善上，达到了明显的效果 所以中等容量的机组反映出了当前国外汽轮机设计中，以达 到和力求发展的真正技术水平。机组的经

15、济性和安全可靠性成为设计任务制造中的最 重要的原则。为了在设计中达到这两项，不可能仅仅依靠设 想和计算，唯一可行的途径是实验研究。在提高经济性方面，大都从以下几个方面着手： 1、改 善通流条件。2、改进叶片型线，减少损失。3、改善末级叶 片和相应考虑排气面积。在安全性方面：1、改善振动条件。 2、提高轴系热疲劳强度，同时，加装了转子应力指示器， 以显示转子在不同工况下热应子和热循环疲劳中转子寿命 的消耗程度。比如三菱重工在提高效率方面采取了以下措施：A、按 源流理论设计低压长叶片。B、 在低压排气室采用了高性能的扩压汽道。 C、 在 中、高压透平的排汽部分采用扩压汽道。 D、 改善主蒸汽 入口处的汽封、减少漏气损失。另外他们也比较重视低压末