一、汽轮机的转子损伤与优化启动(论文文献综述)
董超[1](2021)在《火电汽轮机转子应力控制问题研究》文中指出汽轮机在火力发电和核能发电设备中是主要设备之一,汽轮机的性能和整个汽轮机的系统调节都能够对整个机组的安全经济运行起着至关重要的作用。而汽轮机的转子又是整个汽轮机机组最重要的部件之一,汽轮机转子的寿命直接关系到整个机组的寿命,汽轮机转子是运行部件中的核心部件,所以对汽轮机转子进行研究是非常有必要且非常重要的。以往对汽轮机转子的分析都是通过简单的理论模型进行分析,或者是通过二维的有限元模型进行分析,这些方法的分析结果误差相对较大,在该背景下,通过对以往的模型进行分析和改进,建立了能够非常接近实际转子的三维有限元分析模型,使得分析结果更精确,本文做了汽轮机转子的启动模型启动优化应力控制等相关内容。论文的主要研究工作为:(1)以国产某300MW汽轮机为研究对象,依据其实际工况中的运行导则,设计了带有约束条件的300MW汽轮机转子的冷态启动数学模型,经过后续对该模型的使用,明确了该数学模型的可用性。(2)基于某国产300MW汽轮机转子的实际工作状态,使用ANSYS有限元分析软件对该转子进行三维建模,根据转子材料的物理属性进行边界条件的设定,最后通过实际工况的启动数据对该模型进行验证分析。(3)所用的t1、t2、t3、t4、t5、t6代表该阶段的启动时间,并建立了一个最优函数,目标函数表示最短的启动时间。优化结果是在实际约束条件下进行的。建立了15种冷起动工况,利用ANSYS软件对转子应力场进行了分析。基于15种启动方案的有限元分析结果,采用BP神经网络和两种支持向量机建立了启动时间和转子表面最大热应力的预测模型。(4)为了研究汽轮机转子的应力控制问题,对汽轮机转子的启动时间进行优化,并且通过三维有限元模型进行验证,找到启动时间及启动规则与转子的应力之间的关系,利用ANSYS对转子的温度和应力进行了计算和分析,实验结果表明,在最大应力可接受范围内,利用ANSYS对启动参数进行了验证。在对汽轮机启动时间优化的过程中使得汽轮机转子应力在合理范围之内启动时间大大缩短,提高了机组启动的效率。(5)对汽轮机转子的温度场和应力场进行建模,使用系统辨识方法拟合出输入输出数据的传递函数模型,同时将传递函数模型离散化,使用输入数据进行验证,验证模型合理后,将模型转为状态空间模型的形式,使用MPC模型预测控制算法对汽轮机转子的应力控制问题进行研究。首先对温度模型进行辨识,精度为99.73%,然后对应力模型进行辨识,应力模型的精度为98.2%。然后对传递函数进行离散化,并将数据输入离散后的传递函数中,验证系统辨识的准确性。在对传递函数进行准确验证后,将传递函数转化为动态矩阵控制模型,然后设计应力反馈控制器,实现了转子模型的应力预测控制(MPC),同时,分别比较了添加控制器前后系统和控制器的输出响应。最后,验证了控制模型的合理性。本文建立的三维有限元模型大大提高了仿真计算精度,结合数学模型及温度场、应力场的函数模型以及模型预测控制算法对汽轮机转子的应力控制问题进行研究,在新的应力控制思路下最终的控制效果比传统的控制效果更好。
慕昀翰[2](2021)在《基于燃煤机组深度调峰安全性条件下负荷优化分配》文中研究表明为实现我国2030年碳达峰、2060年碳中和、构建以新能源为主体的新型电力系统的战略目标,以风电和太阳能等可再生能源为主的新型电力系统需要一部分灵活、高效、安全和环保的火电机组进行运行支撑。灵活性越好、安全可靠性越高的机组在这种新型电力系统中所担负的调峰任务就更多。在保障燃煤机组深度调峰安全性的条件下,按照机组的设计和运行特性优化并安排最佳的调峰负荷就成为一个十分重要的工作。随着电力辅助服务市场的推广,火电机组调峰的积极性得以提升,许多火电厂进行机组灵活性和节能改造以承担调峰任务。本文旨在对电厂各机组进行负荷优化分配,在降低煤耗的同时考虑机组寿命损耗与辅助服务市场收益,以期提升电厂经济性并保障安全性,提升企业综合竞争力。首先,本文对负荷优化分配的目标函数模型以及模型各项约束条件作了简述。运用能量经济学方法将机组参与调峰时的燃料损耗和寿命损耗定义为金钱流,考虑机组调峰运行时参与辅助服务市场的获得收益,建立了新的目标函数模型。其次,考虑了机组煤耗特性变化这一现象,基于大数据分析理念,结合灰色关联分析法和神经网络算法,对历史运行数据进行筛选和训练,选取与机组供电煤耗率关联度较高的参数投入神经网络计算模型,实现对机组煤耗的动态计算。选取样本的动态计算结果与样本实测值最大绝对误差为1.1 g/kW·h,平均绝对误差为0.48g/kW·h,计算结果较为准确。最后,考虑机组运行安全性问题,对汽轮机高压转子进行建模计算,获得了转子在典型启动工况下的温度场和应力场,确定了应力集中现象最严重部位,简化了计算模型,并对不同变负荷幅度下转子的寿命损耗进行了计算。简述了电力辅助服务市场的运营机制和收益模式,确定收益计算方法。将各项约束编入遗传算法用以求解厂级机组负荷优化分配问题,并进行了实例计算。计算结果表明,机组参与调峰会加大对关键设备的寿命损耗,但考虑参与辅助服务市场的获得收益而言,其总体收益是向增加的方向发展的。
陈林[3](2021)在《9FB联合循环机组快速启动分析与运行策略优化》文中研究表明为优化某型9FB联合循环机组启动过程,对全机组启动过程顺序控制逻辑进行梳理,着重分析机组串级旁路系统控制逻辑、常规控制方式及汽轮机启动过程,得到各态不同部件启动曲线。该机组余热锅炉启动过程中存在蒸汽升压控制不准确,等待蒸汽参数合格时间过长等问题。造成汽轮机部件启动过慢的直接原因是冲转暖机耗时过长、低负荷暖机耗时过长及胀差超限,最根本原因为进汽参数过高、轴封参数不匹配、升温升负荷速率不合理等。基于柱坐标系中汽轮机转子温度场及应力场数学模型,本文利用参数化程序设计语言APDL建立9FB联合循环机组汽轮机转子空间轴对称二维模型,并进行有限元网格划分。使用APDL设计程序接口读取各态机组启动数据,利用程序计算温度载荷及离心力载荷施加于转子有限元模型。载荷成功加载后启动有限元热-结构顺序耦合分析各态启动转子温度场及应力场,通过后处理技术得到各态启动关键时刻温度云图及应力云图。依据温度云图评估汽轮机转子启动过程各暖机过程效果,结合关键点应力结果进行应力-应变及应变-寿命分析,得到汽轮机启动过程转子关键点损伤及转子预期循环寿命。最后,基于分析结果完善旁路系统压力控制逻辑,有效节约余热锅炉启动时间约56min。优化机组冷态及温态启动冲转暖机时长约30min,提升中速暖机转速至1900-2000r/min,降低冷态启动过程轴封蒸汽参数至260℃。提出一种针对无调节级转子冷态启动过程进汽参数匹配及多目标约束优化分析方法,经现场操作验证,有效减少汽轮机冷态启动时间约138min,温态启动时间约60min,控制启动过程胀差始终低于3mm。
刘盛龙[4](2020)在《汽轮机转子损伤分析与启动过程优化研究》文中研究指明燃气-蒸汽联合循环发电近年来凭借高效率、低污染等优势得到了迅速发展。汽轮机是电厂中的重要设备,在机组启停和额定状态运行过程中,交变应力疲劳和高温蠕变给汽轮机的关键部件转子的强度和使用寿命带来了较大的影响。有必要对转子使用过程中的损伤进行分析计算,并优化改进现有的机组启动过程,在满足机组调峰性能的同时满足机组的安全要求。本研究以某联合循环机组中的汽轮机为研究对象,建立转子二维轴对称有限元模型,求解了转子在机组典型启动过程中和额定状态稳定运行时的温度和应力分布。结合连续介质损伤力学的相关理论,计算了疲劳蠕变交互作用下转子的损伤,并和损伤线性累计法则得到的结果进行了比较。结果发现,不同应力水平引起的疲劳之间的相互作用以及疲劳-蠕变的耦合作用加剧了转子的损伤,损伤非线性累计法则相比损伤线性累计法则能够更加合理地描述转子的损伤演变过程。针对现有的启动过程,通过调整升温升负荷速率的方式进行了改进优化。为提高优化效率、节约试算时间,并增强优化方案选择的合理性,本研究以编写寻优程序的方式,设置一定的参数范围来改变负荷与蒸汽温度上升速率和暖机时间,进行转子温度场和应力场的循环求解,并比较各种方案中转子关键区域的温度和应力变化情况。根据减小应力、加快启动、两者兼顾的多种优化目标,分别提出适用于各自情况的多种优化方案。多目标的启动优化方案具有很好的灵活性,在发电机组调峰运行时可以更多选用缩短启动时间、增加效益的方案。随着材料性能的退化,可以选用启动过程应力较小、转子使用寿命较长的方案。这样能够满足机组多样化的启动需求,获取更多经济收益的同时保证机组的安全运行。
王家鋆[5](2020)在《660MW汽轮机高中压模块灵活性调峰能力提升研究》文中研究说明随着能源与社会用电结构的进一步转变,峰谷差日益扩大。同时,可再生能源所占发电比例逐年增加,给我国电网的调峰和消纳工作带来了严峻考验,造成了经济损失和社会资源的浪费,这就要求火电机组关键设备具有更为快速的启动和变负荷能力。对机组的冷态启动和变负荷过程进行优化,在满足设备安全运行的必要前提下,提高机组的响应速度,对于提升大容量火电机组参与调峰的灵活性和解决新能源发电所产生的消纳问题具有积极作用。本文以某660MW超超临界汽轮机的高中压模块为研究对象,选择具有针对性的网格划分方法,建立转子的二维有限元模型和内缸的三维有限元模型。对汽轮机在冷态启动过程中的边界条件进行合理假设和分析。采用Workbench有限元软件计算在原冷态启动过程中转子和内缸的温度以及应力变化情况,选定在启动过程中六个应力较大部位(转子和内缸各三个)作为数值计算的应力监测点。结合汽轮机运行规程、各监测点温度和内缸应力水平,确定暖机时间和升负荷率的调整范围,初步拟定四种对比方案。对采取不同方案的冷态启动过程进行有限元模拟,得出超超临界汽轮机高中压转子和内缸应力水平随暖机时间和升负荷率的变化规律。基于以上结果,为进一步降低转子和内缸应力水平,对高速暖机和初负荷暖机的时间以及升负荷率再次进行调整。通过多次数值试验,确定最终优化方案。结果显示各监测点的应力水平与原冷态启动方案相比无显着上升,而启动时间可缩短近17%。最后对汽轮机高中压转子和内缸在变负荷调峰过程中的应力变化情况进行了分析,对变负荷率给出了优化意见,使机组在维持现有寿命损耗基本不变的情况下有效缩短了变负荷运行时间,提高了火电机组参与调峰的机动性。
洪辉[6](2020)在《灵活运行工况下汽轮机转子结构强度与损伤分析》文中研究说明灵活运行是火电机组在未来一段时期内不可避免的运行模式。在灵活运行工况下机组将经历频繁的启动停机和不同程度的负荷变化,随之而来的蠕变疲劳交互作用,对以汽轮机转子为代表的高温部件寿命强度评估带来极大的考验。为了深入了解灵活运行对机组高温部件的影响,促进机组在灵活运行工况下的安全运行,本文基于黏塑性统一本构模型研究了灵活运行工况下汽轮机转子不同位置的损伤机制,并通过数值计算结合实验分析的方法研究了退役汽轮机转子在实际全历史灵活运行工况下的力学响应和损伤特性。同时,提出了新的物理神经网络框架,实现了服役工况下转子关键位置蠕变行为的实时预测。主要的研究工作和结论如下:(1)应用复杂黏塑性统一本构模型于X12Cr Mo WVNb N10-1-1转子钢高温力学行为仿真,并通过单轴、多轴、热机循环实验等多方面证明了其在机组运行工况下仿真结果的可靠性。(2)基于黏塑性统一本构模型研究了灵活运行对汽轮机不同载荷区域的力学及损伤行为的影响。结果表明,灵活运行过程中累积的黏塑性应变改变了转子稳定运行过程中的应力状态,并增大了变工况运行过程中应力交变程度。对于蒸汽入口区域,黏塑性应变的累积主要来源于启停工况中的交变热应力。对于叶根槽区域,稳态运行过程累积的粘塑性应变占比更高。随着叶片级数的增加,疲劳作用越发显着,但蠕变疲劳总损伤也逐渐降低。由于蠕变疲劳的交互作用,在灵活运行工况中高温段转子的损伤累积速度要远高于低温段转子。(3)实验测量了退役转子的力学性能并计算损伤,对该转子全历史灵活运行过程进行了仿真计算与损伤评估。结果表明,降出力工况主要影响转子高温段应力集中位置,且仅当功率变化范围较大时才需要考虑降出力工况造成的疲劳损伤。启停工况仍为塑性应变累积的主要来源,同时冷态启动产生的塑性应变极大的增加了后续稳态运行过程中的最大应力等级。服役近10年的亚临界汽轮机转子的寿命损耗约为20%,相比于该数值,ASME和DIN EN标准对损伤的评估结果过于保守,EPRI标准和CDM方法的计算在实验结果±2.5倍范围内。(4)通过将描述应力松弛的唯象模型嵌入前馈神经网络,建立了一种新颖的物理模型指导神经网络(Model-guided Neural Network,MGNN),并成功应用于高温段叶根槽内应力在服役工况下的在线计算。在此过程中,发现LRe LU比Re LU及Sigmoid类激活函数更适用于蠕变行为的外推问题,利用神经网络结构特性提出了分布式的权重初值赋予方法。MGNN模型在蠕变行为外推上的表现优于前馈神经网络及NARX神经网络,并且能够跟踪服役工况下由于蒸汽参数波动导致的叶根槽内应力变化,为灵活运行工况下转子的在线强度评估提供了一种新的思路。
邵明扬[7](2019)在《基于线性累积损伤的汽轮机转子疲劳寿命评估与预测研究》文中提出汽轮机机组在启停或调峰运行过程当中,转子主要承受的力是交变应力。汽轮机机组在经过一定周期的循环工作后,转子表面将产生低周疲劳裂纹,与此同时,当转子长时间处于额定工况下运行时,将受到恒定的应力作用,转子材料将会发生蠕变损伤,从而导致转子裂纹的产生。裂纹在低周疲劳与蠕变损伤的交互作用下将随着机组的运行而不断扩展,直至断裂。并将对汽轮机的服役造成严重后果。因此,汽轮机转子进行寿命损伤预测对机组的安全、稳定运行有着重大意义。本文以某国产135MW汽轮机高中压转子在冷态滑参数启动状态作为研究对象,运用有限元软件ANSYS模拟机组启动过程中的温度场和应力场,运用Miner线性累积损伤法和Manson-Coffin公式对转子进行低周疲劳寿命预测,并考虑转子稳态运行时的蠕变损伤,运用线性累积法求出转子蠕变致断时间。本文研究工作如下所示:(1)以冷态滑参数启动为主要研究工况,制定了汽轮机机组冷态启动方案。分析汽轮机转子在运行过程中有可能产生的疲劳失效形式,并研究了低周疲劳寿命损耗和寿命预测方法。(2)建立汽轮机转子有限元模型。本文使用Solidworks三维有限元软件建立汽轮机转子三维全尺寸模型,转子在运行过程中,由于旋转叶片而产生的离心力,本文运用加载等效质量块的方法对其进行化简;基于传热学和工程热力学知识,计算了汽轮机转子各级的蒸汽温度和对流放热系数,建立了汽轮机转子的热边界条件。(3)分析计算转子温度场和应力场的分布。运用有限元软件ANSYS模拟了汽轮机转子在冷态滑参数启动过程中温度场和应力场的分布。采用间接耦合法求解转子应力场,把汽轮机转子的瞬态温度场作为汽轮机转子应力场求解的温度载荷,并考虑汽轮机叶片的离心力作用。(4)转子寿命预测。运用Manson-Coffin公式和Miner线性累积损伤理论,预测汽轮机机组在冷态滑参数启动过程中产生的疲劳寿命损耗,并提出了对汽轮机转子寿命管理的措施。(5)求解转子蠕变损伤。对转子施加稳态温度场和额定转速,求得转子应力分布情况,通过实验数据获取转子材料的蠕变致断时间,求取转子蠕变损耗。(6)蠕变与低周疲劳交互作用下的寿命预测。通过线性累积法求出转子在冷态启动和额定工况长期运行下总的寿命损耗。通过本文的研究,求得了国产135MW机组冷态滑参数启动的寿命损耗和转子蠕变致断时间,并计算出了机组安全使用寿命,提出了机组冷态滑参数启动优化建议,为保障汽轮机机组的安全、经济运行提供了有效依据,同时也为该机型转子在其它启动方式下的寿命损耗研究提供了一定的参考。
赵文辰[8](2019)在《超超临界汽轮机多结构在服役工况下区域强度及变形研究》文中研究指明目前某厂在役的超超临界汽轮机组高压模块多结构的进汽参数已经高达26.25MPa/600℃,在性能上有了很大地提升。但现役机组的高温高压的工作环境,使得材料的物理性能下降。在实际工厂的操作过程中发现,在平衡活塞及密封区域会径向碰磨的现象,大大缩短了机组的服役寿命。所以,对汽轮机高压模块多结构进行强度分析是十分有必要的,并进行启停工况下蠕变疲劳耦合损伤分析,同时考核平衡活塞及密封区域的径向间隙变化情况,以保证机组满足规定的服役要求。本文以某厂超超临界汽轮机高压模块多结构区域为研究对象,利用有限元计算手段,分析了其在服役工况下的结构强度和间隙变化规律。计算分析了高压模块各部件在服役工况下的温度场、应力场、位移场等结果,并对蠕变强度、蠕变-疲劳耦合损伤进行校核。同时分析了平衡活塞及密封区域的径向间隙变化情况,对该模块的碰磨安全性进行评估。引入N-B材料蠕变的本构方程,对高压模块在实际稳态运行工况下2880小时的温度场、位移场、应力场、等效蠕变应力场进行研究。结果得出:温度场、应力场都存在较小波动;会产生应力松弛,应力重新分配。根据对应的实际工况下的启停曲线,对高压模块多结构的温度、应力、位移场进行分析,通过结果发现在启动阶段温度、应力都有剧烈波动,平衡活塞及密封区域在启动阶段出现最小间隙,但未产生碰磨现象。最后利用连续损伤力学理论,用Python进行疲劳-蠕变耦合损伤后处理程序编译,对损伤结果和预测寿命进行校核,保证机组满足规定的服役要求。
庄乾才[9](2018)在《某型汽轮机高压转子寿命评估与结构优化》文中进行了进一步梳理近年来,发电企业不断扩大电网装机容量,高参数大容量汽轮机组被广泛投入。高参数、大容量超超临界汽轮机组成为必然发展趋势,其具有进汽参数高,污染小、热耗低、热效率高等特点,而机组安全及稳定运行是保证其高效发电的前提,转子的寿命及安全运行是机组运行的关键,因此汽轮机转子寿命的评估研究具有重要的理论意义与工程价值。汽轮机转子寿命损伤主要是与其运行工况恶劣、运行人员技术水平参差不齐、产品加工质量等有直接关系。本文从汽轮机转子设计的角度出发,通过对汽轮机转子设计工况下的冷态启动、温态启动、热态启动及额定运行寿命限值的低周疲劳寿命及蠕变变形寿命的核算,对转子整个服役期内的寿命损伤进行评估,同时,在现有额定运行寿命的范围内最大限度挖掘转子材料潜能,提出转子结构优化方法及优化方案,在保障机组额定运行寿命的基础上,最大限度发挥汽轮机组效率,提高机组经济性。本文以某型国产汽轮机组高压转子为研究对象,通过大型商用有限元分析软件ABAQUS为平台,以实际转子为模型建立高压转子有限元模型,基于热力学理论中蒸汽与转子表面间的换热计算,得到转子温度场;根据转子实际运行情况,近似真实模拟转子运行环境,分别得到转子稳态应力场、20W小时下蠕变应变及转子启-停机过程中的转子瞬态过程受力情况。基于Manson-Coffin理论及蠕变应变寿命损伤理论对高压转子危险截面进行了寿命评估,同时提出一种基于计算机辅助应力优化方法,提出高压转子优化结构,并核算该转子在额定运行寿命范围的寿命损耗,大大提升机组运行寿命。此评估寿命的方法可应用于其他机组转子结构设计及转子寿命评估,为后续机组实现快速启停机及变负荷运行提供安全保障。
苏虎[10](2018)在《超超临界汽轮机平衡活塞处动静结构启停工况下局部变形及强度研究》文中研究表明现役汽轮机进汽参数已达到26.25MPa/600℃,相比亚临界机组等运行效率都有了极大提高,但同时高温、高压的环境使材料强度降低、韧性下降。目前在某些现役超超临界机组运行中发现了高压缸平衡活塞区域密封结构与缸或转子间径向碰摩现象,严重影响了机组的正常运行,因此有必要对超超临界机组高压缸多结构强度进行分析,对平衡活塞区域动静结构间隙进行研究,并对启停工况下蠕变-疲劳耦合损伤展开研究,同时考核其使用寿命,保证高压缸多结构在服役期内的安全工作。本文以某超超临界机组高压缸(进汽参数为26.25MPa/600℃)为研究对象,采用ABAQUS有限元软件,建立热力耦合模型,分析稳态运行过程中高压缸各部件的蠕变强度及启动、停机过程利用连续损伤力学理论对蠕变-疲劳耦合作用下的寿命进行评估,并针对机组出现的碰摩现象重点分析平衡活塞区域动静结构之间径向间隙的趋势,了解此区域径向变形的情况,以此对服役工况条件进行评估。采用Norton-Bailey蠕变本构方程,分析了高压缸多结构在稳态运行20万小时条件下的温度场、应力场、单轴及多轴蠕变等效应变场,分析结果表明:高压缸结构蠕变过程中应力表现出松弛效应;多轴蠕变应变采用ASME规范进行考核,满足规范基准。依据一次启停曲线,对高压缸多结构启停过程的温度场、应力场、位移场等进行分析,发现启动阶段初期温度、应力等有很大波动。对启停过程中平衡活塞区域动静结构间隙进行分析,结果表明:平衡活塞进汽口附近末端间隙在稳态运行结束时刻有最小间隙,但尚未产生碰摩。高压缸蠕变疲劳耦合损伤分析采用连续损伤力学模型,采用Python后处理程序进行计算,对高压缸多结构蠕变-疲劳耦合损伤进行计算,并考核其安全寿命,保证证高压缸多结构的安全运行。
二、汽轮机的转子损伤与优化启动(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、汽轮机的转子损伤与优化启动(论文提纲范文)
(1)火电汽轮机转子应力控制问题研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 文章的研究内容及结构安排 |
第二章 汽轮机的工作过程及启动模型的建立 |
2.1 汽轮机的冷态启动及并网过程 |
2.2 汽轮机的停机过程及防护 |
2.3 汽轮机应力产生过程 |
2.4 汽轮机启动过程的数学模型 |
2.5 本章小结 |
第三章 300MW汽轮机启动优化研究 |
3.1 冷态启动过程的数学模型 |
3.2 有限元计算 |
3.2.1 转子模型及有限元分析 |
3.2.2 确定边界条件 |
3.3 汽轮机转子应力计算 |
3.4 汽轮机转子冷态启动优化 |
3.4.1 冷态启动样本数据 |
3.4.2 比较实验1:BP神经网络与laplace核函数支持向量机 |
3.4.3 比较实验2:RBF支持向量机 |
3.5 基于粒子群优化算法的启动优化 |
3.6 验证应力结果 |
3.7 本章小结 |
第四章 基于MPC的汽轮机转子应力控制 |
4.1 温度模型的建立 |
4.1.1 温度模型的离散化 |
4.1.2 温度模型验证 |
4.2 应力模型的建立 |
4.2.1 应力模型的系统辨识 |
4.2.2 应力输出系统的状态空间方程 |
4.3 应力控制 |
4.3.1 汽轮机的转速控制 |
4.3.2 汽轮机并网挂载负荷监控 |
4.3.3 应力-转速反馈模型预测控制 |
4.4 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 论文总结 |
5.2 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录 |
(2)基于燃煤机组深度调峰安全性条件下负荷优化分配(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 机组负荷分配研究现状 |
1.2.2 汽轮机暂态工况下寿命损耗研究现状 |
1.2.3 辅助服务市场研究现状 |
1.3 本文主要研究内容 |
第2章 负荷优化分配目标函数的确定 |
2.1 目标函数数学模型 |
2.1.1 负荷分配经济性指标 |
2.1.2 负荷分配快速性指标 |
2.2 机组运行约束条件 |
2.2.1 负荷平衡约束 |
2.2.2 机组输出功率上下限约束 |
2.2.3 机组变负荷速率约束 |
2.3 厂级机组负荷分配目标函数模型优化 |
2.4 本章小结 |
第3章 机组煤耗特性曲线的确定与动态计算 |
3.1 煤耗特性曲线的计算 |
3.1.1 机组标准煤耗率的确定 |
3.1.2 锅炉效率 |
3.1.3 汽轮机热耗率 |
3.1.4 最小二乘法拟合煤耗特性曲线 |
3.2 机组煤耗动态计算 |
3.2.1 煤耗特性变化 |
3.2.2 数据采集 |
3.2.3 关联分析 |
3.2.4 神经网络训练 |
3.3 本章小结 |
第4章 基于机组运行安全性与经济性的负荷优化分配 |
4.1 有限元计算模型 |
4.1.1 汽轮机概况 |
4.1.2 温度场计算模型 |
4.1.3 边界条件 |
4.2 转子寿命诊断方法 |
4.2.1 低周疲劳影响因素 |
4.2.2 疲劳寿命曲线 |
4.2.3 寿命损耗计算 |
4.3 温度场与应力场计算 |
4.3.1 启动过程 |
4.3.2 变负荷运行过程 |
4.3.3 寿命损耗分析 |
4.4 电力市场辅助服务 |
4.4.1 辅助服务市场的作用 |
4.4.2 辅助服务市场收益机制 |
4.5 智能优化负荷分配 |
4.5.1 遗传算法简介 |
4.5.2 基于遗传算法的多目标负荷分配优化 |
4.5.3 算例分析 |
4.6 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 工作成果与结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
(3)9FB联合循环机组快速启动分析与运行策略优化(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 研究意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 快速启动研究方法及模型 |
1.3.2 余热锅炉快速启动研究 |
1.3.3 汽轮机快速启动及转子损伤研究 |
1.4 本文主要研究内容 |
2 联合循环启动过程及旁路系统控制分析 |
2.1 联合循环机组概况及启动顺控逻辑 |
2.1.1 联合循环机组概况 |
2.1.2 联合循环启动顺序控制 |
2.2 旁路系统控制逻辑分析 |
2.2.1 余热锅炉启动过程分析 |
2.2.2 旁路系统常规控制方式分析 |
2.3 联合循环汽轮机启动过程及问题分析 |
2.3.1 推荐冷态启动 |
2.3.2 实际冷态启动 |
2.3.3 温态启动 |
2.3.4 热态启动 |
2.3.5 启动过程关键问题分析 |
2.4 本章小结 |
3 联合循环汽轮机转子建模分析 |
3.1 转子建模理论 |
3.1.1 转子温度场与热应力场 |
3.1.2 应力集中现象 |
3.1.3 转子离心力及等效 |
3.1.4 有限元热-结构耦合分析 |
3.2 转子模型及边界条件 |
3.2.1 转子建模 |
3.2.2 网格划分及无关性分析 |
3.2.3 转子边界条件 |
3.3 载荷加载 |
3.3.1 轴承处载荷施加 |
3.3.2 高中压轴封处载荷加载 |
3.3.3 高中压各级温度载荷 |
3.3.4 高中压各级换热系数 |
3.3.5 离心力载荷 |
3.3.6 应力温度监测位置分析 |
3.4 本章小结 |
4 各态启动转子温度应力及疲劳损伤分析 |
4.1 推荐冷态启动分析 |
4.1.1 推荐冷态启动温度场 |
4.1.2 推荐冷态启动应力场 |
4.2 实际冷态启动分析 |
4.2.1 冷态启动温度场 |
4.2.2 冷态启动应力场 |
4.3 温态及热态启动分析 |
4.3.1 温态启动温度场及应力场 |
4.3.2 热态启动温度场及应力场 |
4.4 疲劳损伤及高温蠕变分析 |
4.4.1 疲劳损伤分析 |
4.4.2 疲劳-蠕变耦合分析 |
4.4.3 非线性损伤力学理论 |
4.5 本章小结 |
5 联合循环快速启动过程优化策略研究 |
5.1 串级旁路系统优化 |
5.1.1 余热锅炉升压优化 |
5.1.2 旁路系统辅助暖管及疏水过程优化 |
5.2 冲转时长及转速优化 |
5.2.1 中速暖机时长及转速优化 |
5.2.2 高速暖机及低负荷暖机时长优化 |
5.3 无调节级转子进汽参数匹配优化 |
5.4 多目标约束启动过程优化 |
5.4.1 优化准则 |
5.4.2 冷态启动理论耗时较优曲线 |
5.5 现场优化启动过程分析 |
5.5.1 冷态启动现场优化曲线 |
5.5.2 温态启动现场优化曲线 |
5.5.3 优化后转子寿命分析 |
5.6 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
(4)汽轮机转子损伤分析与启动过程优化研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 汽轮机启动的主要限制条件 |
1.3 研究现状 |
1.4 研究内容 |
2 转子损伤的理论分析 |
2.1 转子有限元计算 |
2.2 疲劳相关理论 |
2.3 蠕变相关理论 |
2.4 损伤力学相关理论 |
2.5 本章小结 |
3 转子损伤的数值计算 |
3.1 转子的模型 |
3.2 边界条件 |
3.3 机组启动过程与转子疲劳损伤 |
3.4 转子的蠕变寿命 |
3.5 转子的蠕变-疲劳耦合损伤 |
3.6 本章小结 |
4 汽轮机启动优化 |
4.1 启动优化准则 |
4.2 寻优计算模型 |
4.3 启动优化过程 |
4.4 优化前后的转子损伤 |
4.5 本章小结 |
5 研究总结与展望 |
5.1 研究总结 |
5.2 研究展望 |
参考文献 |
作者简历 |
(5)660MW汽轮机高中压模块灵活性调峰能力提升研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 本文主要研究内容 |
第二章 汽轮机启动及变工况分析的数值计算理论 |
2.1 研究对象 |
2.1.1 汽轮机本体概况 |
2.1.2 汽轮机的启动与变工况过程分析 |
2.2 瞬态温度场的有限元计算 |
2.3 瞬态应力场的有限元计算 |
2.4 汽轮机强度有限元分析设计判据 |
2.5 高中压转子和内缸的有限元模型 |
2.6 网格划分 |
2.7 边界条件 |
2.7.1 转子边界条件 |
2.7.2 内缸边界条件 |
2.8 本章小结 |
第三章 汽轮机冷态启动工况的分析与优化 |
3.1 原冷态启动工况温度与应力场计算 |
3.1.1 高中压转子温度与应力场分析 |
3.1.2 高中压内缸温度与应力场分析 |
3.2 对比方案的拟定 |
3.3 对比方案温度与应力场分析 |
3.3.1 高中压转子温度与应力场分析 |
3.3.2 高中压内缸温度与应力场分析 |
3.4 优化方案的确定与分析 |
3.5 对其它可能影响计算结果因素的讨论 |
3.6 本章小结 |
第四章 汽轮机变负荷工况的分析与优化 |
4.1 汽轮机的调峰运行方式 |
4.2 降负荷过程的分析与优化 |
4.2.1 原降负荷工况温度与应力场计算 |
4.2.2 优化方案的确定与分析 |
4.3 升负荷过程的分析与优化 |
4.3.1 原升负荷工况温度与应力场计算 |
4.3.2 优化方案的确定与分析 |
4.4 寿命损耗估算 |
4.5 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间取得的研究成果及发表的学术论文 |
(6)灵活运行工况下汽轮机转子结构强度与损伤分析(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号说明 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 蠕变疲劳交互作用概述 |
1.2.1 高温蠕变 |
1.2.2 低周疲劳 |
1.2.3 蠕变疲劳交互作用 |
1.3 高温部件强度评估研究现状 |
1.3.1 基于非统一黏塑性的蠕变疲劳强度评估 |
1.3.2 基于黏塑性统一本构模型的蠕变疲劳强度评估 |
1.3.3 蠕变疲劳强度的在线评估 |
1.4 本文拟解决关键问题与研究内容 |
1.4.1 本文拟解决问题 |
1.4.2 研究内容 |
1.4.3 技术路线 |
第二章 蠕变疲劳强度评估方法与黏塑性统一本构模型 |
2.1 电站机组蠕变疲劳强度评估标准 |
2.1.1 蠕变损伤评估方法 |
2.1.2 疲劳损伤评估方法 |
2.1.3 蠕变疲劳耦合损伤评估方法 |
2.2 连续损伤力学评估方法 |
2.3 黏塑性统一本构模型 |
2.3.1 基本框架 |
2.3.2 随动硬化 |
2.3.3 各向同性硬化 |
2.3.4 蠕变疲劳损伤描述 |
2.4 黏塑性统一本构模型的实验验证 |
2.4.1 单轴实验结果与仿真对比验证 |
2.4.2 多轴实验结果与仿真对比验证 |
2.4.3 热机循环疲劳实验 |
2.5 本章小结 |
第三章 设计灵活运行工况下转子强度及损伤分析 |
3.1 有限元模型的建立 |
3.1.1 转子模型与边界载荷 |
3.1.2 换热系数计算 |
3.2 灵活运行工况条件 |
3.3 仿真结果与分析 |
3.3.1 热载荷区域分析 |
3.3.2 热机载荷区域分析 |
3.3.3 损伤分析 |
3.3.4 等效启动分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 实际运行历史工况下转子强度与损伤评估 |
4.1 机组运行历史工况 |
4.2 退役转子力学性能测试及损伤分析 |
4.2.1 退役转子取样 |
4.2.2 材料力学性能实验 |
4.2.3 老化与剩余寿命分析 |
4.3 全历史仿真有限元模型的建立 |
4.3.1 转子有限元网格与边界 |
4.3.2 转子材料与本构模型 |
4.4 仿真结果与分析 |
4.4.1 启停工况分析 |
4.4.2 降出力工况分析 |
4.4.3 关键点损伤分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 服役工况下应力响应的在线预测方法 |
5.1 服役工况下的黏塑性行为 |
5.2 训练数据及物理模型选择 |
5.2.1 训练数据 |
5.2.2 物理模型的选择 |
5.3 MGNN模型的建立 |
5.3.1 MGNN模型的基本结构 |
5.3.2 代价函数与基于BP算法的权重优化方法 |
5.3.3 激活函数的选择 |
5.3.4 权重初始化方法 |
5.4 蠕变行为的预测结果与讨论 |
5.4.1 不同激活函数的结果对比 |
5.4.2 MGNN模型与MGNN0模型的结果对比 |
5.4.3 不同神经网络模型的结果对比 |
5.5 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 主要创新点 |
6.3 课题展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士学位期间科研情况 |
(7)基于线性累积损伤的汽轮机转子疲劳寿命评估与预测研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 国内研究现状 |
1.2.2 国外研究现状 |
1.3 目前存在的问题 |
1.4 研究内容 |
1.5 研究方法 |
1.6 技术路线 |
1.7 本文创新点 |
第2章 有限元理论基础 |
2.1 有限元法理论 |
2.2 转子温度场数学模型 |
2.3 转子应力场数学模型 |
2.4 汽轮机转子启动过程中应力分析求解方法 |
2.5 本章小结 |
第3章 汽轮机转子温度场和应力场计算前处理 |
3.1 汽轮机转子几何模型处理 |
3.1.1 汽轮机组成及参数介绍 |
3.1.2 汽轮机转子几何模型结构特征简化 |
3.2 汽轮机机组启动方案的制定 |
3.3 转子有限元模型的建立 |
3.3.1 汽轮机叶片离心力的等效转换 |
3.3.2 有限元网格的划分 |
3.3.3 转子材料属性的确定 |
3.4 转子边界条件的确定 |
3.4.1 热边界条件的确定 |
3.4.2 计算转子各级蒸汽参数的方法 |
3.4.3 计算放热系数的基本公式 |
3.4.4 转子各级温度的计算分析 |
3.4.5 转子各级放热系数的计算分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 汽轮机转子温度场和应力场的计算与分析 |
4.1 转子温度场和应力场的计算 |
4.2 转子温度场的计算结果分析 |
4.2.1 初始温度场的计算 |
4.2.2 瞬态温度场的计算 |
4.2.3 转子温度场结果分析 |
4.3 转子应力场计算 |
4.3.1 施加载荷 |
4.3.2 转子应力场的计算 |
4.3.3 转子应力场的结果分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 135MW汽轮机转子寿命损耗评估与预测 |
5.1 汽轮机转子低周疲劳失效分析 |
5.1.1 疲劳失效的特征 |
5.1.2 转子裂纹形成的机理 |
5.1.3 影响低周疲劳因素 |
5.1.4 疲劳特性实验曲线 |
5.2 转子蠕变疲劳寿命分析 |
5.2.1 转子蠕变机理 |
5.2.2 高温蠕变疲劳寿命估算方法 |
5.3 转子低周疲劳寿命、损伤分析 |
5.3.1 线性累积损伤模型 |
5.3.2 135MW汽轮机转子低周疲劳寿命预测 |
5.4 转子的蠕变损伤计算与分析 |
5.5 蠕变与疲劳交互作用下的寿命损耗 |
5.6 蠕变与低周疲劳交互作用下寿命损耗预测 |
5.7 汽轮机的寿命管理 |
5.8 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
(8)超超临界汽轮机多结构在服役工况下区域强度及变形研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 汽轮机多结构的工作环境 |
1.3 汽轮机高压模块多结构高温强度研究现状 |
1.3.1 汽轮机高压模块高温蠕变强度研究 |
1.3.2 汽轮机高压模块高温疲劳强度研究 |
1.3.3 汽轮机高压模块多结构研究现状 |
1.4 本文研究内容 |
第二章 高温强度理论及有限元方法 |
2.1 汽轮机温度、应力场有限元计算 |
2.2 蠕变强度理论 |
2.3 疲劳强度理论 |
2.4 蠕变-疲劳耦合损伤理论 |
2.5 汽轮机多结构的有限元计算 |
2.5.1 有限元模型和网格划分 |
2.5.2 材料的物理性能参量 |
2.5.3 有限元边界条件 |
2.5.4 有限元计算过程 |
2.6 本章小结 |
第三章 汽轮机高压模块多结构区域稳态蠕变强度分析 |
3.1 稳态运行过程中温度场的分布 |
3.2 稳态运行过程中应力场的分布 |
3.3 稳态运行过程中位移场的分布 |
3.4 稳态运行过程中应变场的分布 |
3.5 本章小结 |
第四章 汽轮机平衡活塞及密封区域启停过程强度及变形分析 |
4.1 启停过程中的温度场分析 |
4.1.1 启动过程中的温度场分布 |
4.1.2 停机过程中的温度场分布 |
4.2 启停过程中位移场和应力场的分布图 |
4.2.1 启动过程中的应力场、位移场分布 |
4.2.2 停机过程中的应力场、位移场分布 |
4.3 启停工况下汽轮机多结构间隙变化分析 |
4.4 汽轮机多结构蠕变-疲劳耦合损伤分析 |
4.4.1 耦合损伤以及损伤模型 |
4.4.2 汽轮机多结构区域蠕变-疲劳耦合损伤 |
4.5 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 |
(9)某型汽轮机高压转子寿命评估与结构优化(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究目的和意义 |
1.2 国内外汽轮机转子事故案例 |
1.3 转子蠕变-疲劳问题研究现状 |
1.3.1 蠕变应变问题研究 |
1.3.2 低周疲劳寿命损耗问题 |
1.4 本文的主要研究内容 |
第2章 某型汽轮机高压转子稳态强度及蠕变强度分析 |
2.1 引言 |
2.2 高压转子有限元模型 |
2.2.1 几何模型 |
2.2.2 材料属性 |
2.2.3 边界条件 |
2.3 转子稳态强度分析 |
2.3.1 转子稳态温度场分析 |
2.3.2 转子稳态应力场分析 |
2.4 转子蠕变强度分析 |
2.4.1 蠕变损伤分析简介 |
2.4.2 转子蠕变强度考核 |
2.5 本章小结 |
第3章 某型汽轮机高压转子瞬态强度分析 |
3.1 引言 |
3.2 转子瞬态强度有限元分析 |
3.3 转子瞬态有限元结果 |
3.3.1 冷态启动温度场 |
3.3.2 冷态启动应力场 |
3.3.3 冷态启动最大应力分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 某型汽轮机高压转子寿命评估研究 |
4.1 引言 |
4.2 转子寿命评估研究 |
4.2.1 低周疲劳寿命评估 |
4.2.2 转子寿命评估方法 |
4.3 高压转子寿命评估 |
4.4 以往事故案例 |
4.5 本章小结 |
第5章 某型汽轮机高压转子结构优化 |
5.1 概述 |
5.2 结构优化理论方法 |
5.3 转子结构优化后瞬态分析 |
5.4 转子结构优化后寿命计算 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历 |
(10)超超临界汽轮机平衡活塞处动静结构启停工况下局部变形及强度研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 高压缸工作环境 |
1.3 高压缸高温强度研究现状 |
1.3.1 高温蠕变强度研究 |
1.3.2 高压缸疲劳强度研究 |
1.3.3 高压缸动静结构变形研究 |
1.4 本文研究内容 |
第二章 高温强度理论及有限元方法 |
2.1 温度场、应力场有限元计算 |
2.2 蠕变强度理论 |
2.3 疲劳强度理论 |
2.4 蠕变-疲劳耦合损伤理论 |
2.5 高压缸有限元计算模型 |
2.5.1 实体模型及网格划分 |
2.5.2 材料物性参数 |
2.5.3 有限元边界条件 |
2.5.4 有限元计算过程 |
2.6 本章小结 |
第三章 高压缸平衡活塞区域稳态蠕变强度分析 |
3.1 稳态温度场分布 |
3.2 稳态位移场分布 |
3.3 稳态应力场分布 |
3.4 稳态蠕变等效应变场分布 |
3.5 本章小结 |
第四章 高压缸平衡活塞区域启停过程强度及变形分析 |
4.1 启停过程温度场分布 |
4.1.1 启动过程温度场分布 |
4.1.2 停机过程温度场分布 |
4.2 启停过程应力场与位移场分布 |
4.2.1 启动过程应力场、与位移场分布 |
4.2.2 停机过程应力场与位移场分布 |
4.3 启停过程高压缸平衡活塞区域动静间隙变化趋势分析 |
4.4 蠕变疲劳耦合损伤分析 |
4.4.1 耦合损伤计算方法 |
4.4.2 高压缸平衡活塞区域蠕变-疲劳耦合损伤分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 |
四、汽轮机的转子损伤与优化启动(论文参考文献)
- [1]火电汽轮机转子应力控制问题研究[D]. 董超. 济南大学, 2021
- [2]基于燃煤机组深度调峰安全性条件下负荷优化分配[D]. 慕昀翰. 华北电力大学(北京), 2021(01)
- [3]9FB联合循环机组快速启动分析与运行策略优化[D]. 陈林. 浙江大学, 2021(07)
- [4]汽轮机转子损伤分析与启动过程优化研究[D]. 刘盛龙. 浙江大学, 2020(07)
- [5]660MW汽轮机高中压模块灵活性调峰能力提升研究[D]. 王家鋆. 上海发电设备成套设计研究院, 2020(08)
- [6]灵活运行工况下汽轮机转子结构强度与损伤分析[D]. 洪辉. 上海交通大学, 2020(01)
- [7]基于线性累积损伤的汽轮机转子疲劳寿命评估与预测研究[D]. 邵明扬. 江苏科技大学, 2019(03)
- [8]超超临界汽轮机多结构在服役工况下区域强度及变形研究[D]. 赵文辰. 上海交通大学, 2019(06)
- [9]某型汽轮机高压转子寿命评估与结构优化[D]. 庄乾才. 哈尔滨工业大学, 2018(01)
- [10]超超临界汽轮机平衡活塞处动静结构启停工况下局部变形及强度研究[D]. 苏虎. 上海交通大学, 2018(01)