125MW汽轮机低压转子温度场与应用力场计算.pdfVIP

v0119 第19卷增刊 Po、煞絮N高矗磊NG suppll999 125洲汽轮机低压转子温度场和应力场计算 程道来吴茜沈呜浩吴猛 2 (上海发电设备成套设计研究所 00240上海阔行) 【摘要】本文介绍了参与调峰的国产L25Mw汽轮机焊接低Hx转予温度场和应力场的有限元计算，对 计算结果进行了分析，为评估焊接低压转子的脆性断裂及寿命提供r依据。 关键词汽轮机转了温度场应力场 O 引言 随着我国电网容量‘的扩大，高参数、大容量机组的采用，国产125Mw汽轮发电机组开始 种转子的材料虽然能满足结构强度的要求，但是其断裂强度则较差，它的断口形貌转变温度 FATT可达90多度。机组在带基本负荷运行时，低压转子的末级叶轮和转子大部分均处于该温 度下，这是由于启动次数较少，缺陷尚未达到临界缺陷尺寸，因而裂纹扩展较慢。当125机 绀在参与调峰运行后，其脆一肚断裂问题就变得更加突出，这些机组能否满足调峰的需要是电 厂最为关心的。根据菜电厂的需要，对该电厂机组容量为125Mw，材料为17crMolv钢的焊接 低压转子的温度场、应力场进行了详细的计算，可以为评估焊接低压转于的脆性断裂和寿命 提供依据。 1 计算模型 1．1计算程序介绍 在计算转子温度场、应力场时，采用的是世界公认的大犁分析计算程序。该程序可以计 算出轴对称问题中的稳态温度场和应力场，也可以计算转子在启、停机过程每一瞬时转子温 度场和应力场，并能计算出应力最大的危险]一况。程序具有计算速度快、汁算结果正确、计 算精度高等特点。 1．2力学模型的选择 被计算的转子两端基本对称于中间截面，故敢整根转子包括3#、4#、5#焊缝的靠电机侧 的一半作为力学摸型。转子的外力有叶片的离心力及轮缘离心力，作为表面力作用在轮面上。 图I为125唧汽轮机焊接低压转子计算力学模型。 1，3计算网格图的划分 为了进行有限元计算，采用了二维八节点单元，将计算用的力学模型按轴对称划分为计 算所需的单元和节点。图2为125Mw汽轮机焊接低压转子有限元计算的网格图。 2 温度场的有限元计算 125Mw汽轮机焊接低压转子温度场的有限元计算内容包括：1)热态启动瞬态温度场：2) 冷态启动瞬态温度场：3)20％超速』：况瞬态温场；4)125MW满负荷运行稳态温度场。在计算 时，考虑了I转子的物性参数、放热系数以及蒸汽参数等随时问变化曲线，并按照计算程序的 39 使用要求进行，保证了计算结累的准确性。图3～图4分别给出了冷态、热态启动蠡i柬带满负 荷125Mw时刻等温线。 图1．转子计算力学模型图 图2转子有限元计算网格图 图3冷态启动结柬带满负苘时刻等温线 图4．热态启动结束带满负荷时刻等温线 3 应力场的有限元计算 ‘一勘一萤 125跚汽轮机低压转子是焊接转子，定速后离心应力不变，在启动过程转子上产生的应力 对转子上的脆性断裂也有直接的影响，温度变化越快，温差越大，在转子上产生的应力就越 大，对转子的脆性断裂影响也越大。 2)热 本文主要计算了：1)冷态启动过程不同瞬态温度场_卜‘的热应力场和综台应力场a 态启动过程不同瞬态温度场下的热应力场年¨综合应力场。3)超速试验20％工况下(汽沧机转 速为n：3600rpm)的热应力场和综合应力场。4)额定负荷运行时的稳态热应力场和综台应力 场。 32计算结果 应力计算是阻125Mw汽轮机焊接低压转子轴对称于第三道焊缝的。一。截面开始到低孕孽 l四个单 子的末端为止，在进行应力计算后发现：转子不同转轮母材中的46、168、227、282 元和焊缝中的138、254两个单元的综台成力比较大。为了便于对计算结