1000MW火电机组深度调峰对汽轮机转子寿命损耗影响分析.pdfVIP

可燃物发电运维

CombustiblePowerGenerationOperationandMaintenance

1000MW火电机组深度调峰对汽轮机转子

寿命损耗影响分析

隆飞

（山东能源集团灵台火力发电有限公司）

摘要：由于风电、光伏发电的随机性、间歇性较强，其大规模入网对电力系统安全稳定构成严重威胁，火电

机组深度调峰无疑是提升新能源消纳水平、保障电网安全运行的重要举措。深度调峰使得各发电厂降出

力、发电机组超过基本调峰范围进行调峰，这也导致汽轮机的辅助设备运行状况与设计工况不符，易引起

给水流量波动、泵转子热弯曲等问题，严重影响机组寿命及运行安全。为解决汽轮机转子在深度调峰过程

中面临的寿命损耗问题，本文分析了影响汽轮机转子寿命的主要因素，包括热疲劳损伤、蠕变损伤、低周疲

劳和振动问题，并提出了相应的解决措施，提高了汽轮机转子的运行可靠性和寿命。

关键词：1000MW机组；深度调峰；汽轮机转子；寿命损耗

度调峰是受电网负荷峰谷差较大影响，而可以明显观察到裂纹从表面开始向内扩展，这便是典

深导致各火电厂降出力，发电机组超过基本型的热疲劳现象。实际中，汽轮机在3000次启停循

调峰范围进行调峰的运行方式，一般深度环后，多数合金材料的强度会下降约15%。表明，即

调峰的负荷率多为40%至30%。但频繁的启停和负便是经过优化设计和制造工艺处理的材料，也无法完

[1]

荷变化对汽轮机尤其是其核心部件转子的寿命带来全避免在深度调峰条件下因热疲劳而造成的损耗。

了较大影响。因此，深入探讨深度调峰对汽轮机转1.2蠕变损伤

子寿命的影响，并制定相应措施以减缓损耗，对于蠕变损伤是指材料在高温高压环境下，长期承受

保障发电设备安全、延长使用寿命以及提升经济效载荷而发生缓慢、持续变形的现象。在深度调峰中，

益具有重要意义。尽管运行时间不长，但每次负荷波动都会使汽轮机

处于不同的压力和温度状态，这种压力和温度的交

1深度调峰影响汽轮机转子寿命的原因分析

替变化加速了蠕变过程。通常情况下，蠕变速度与

1.1热疲劳损伤温度成正比关系。当转子处于常规负荷状态时，其

深度调峰汽轮机频繁启停时，转子周边温度会工作温度可达到500℃以上。在此条件下，会显著加

快速变化引发热疲劳损伤。热疲劳指每次启动或停[2]

快蠕变速率。

机时，转子材料反复承受热应力和冷却过程中内部1.3低周疲劳

产生温度应力，使得转子内部产生不同程度的膨胀低周疲劳主要发生在大幅应力波动情况下，是

和收缩，导致材料微观结构破坏的过程。汽轮机转由较少循环次数但较大应力幅值引起的机械损伤。

子在工作过程中，表面温差可以达到100℃以上，这在深度调峰中，由于频繁调整负荷，使得转子经常

种剧烈的温差变化使得金属表面和内部出现应力集经历从静止到全速再回到静止这一过程，在此过程

中区域。对某些使用多年的汽轮机进行金相分析时，中施加的大幅周期性机