【摘 要】
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综合国内能源发展形式,火力发电仍占据主导的地位,其仍作为我国最主要的发电方式。但随着“双碳”政策的提出和可再生能源的大规模利用,火力发电行业受到冲击,提升机组运行灵活性,大规模参与电网深度调峰将是大势所趋。低压缸“零出力”改造,即低压缸内通入少量蒸汽,但低压转子仍然保持额定的转速,中压排汽全部用于供热,以提高供热能力,同时可以提高机组的调峰能力,减少煤耗,实现少碳排放的目标。但低压缸切缸运行使低压
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综合国内能源发展形式,火力发电仍占据主导的地位,其仍作为我国最主要的发电方式。但随着“双碳”政策的提出和可再生能源的大规模利用,火力发电行业受到冲击,提升机组运行灵活性,大规模参与电网深度调峰将是大势所趋。低压缸“零出力”改造,即低压缸内通入少量蒸汽,但低压转子仍然保持额定的转速,中压排汽全部用于供热,以提高供热能力,同时可以提高机组的调峰能力,减少煤耗,实现少碳排放的目标。但低压缸切缸运行使低压转子处于高真空的环境下保持额定转速高速旋转,进汽流量较小会使此工况下机组运行产生一系列的安全问题,对机组的运行寿命产生损耗。低压缸零出力改造对机组安全和寿命损耗的影响缺乏系统的研究,因此本文采用数值模拟计算和理论分析的方法,以某电厂300MW低压缸零出力供热机组为分析对象,研究基于现场测试数据的低压缸切缸运行时通流部分鼓风状态的确定方法,确定适应于低压缸切缸运行工况的低压缸换热模型和鼓风热计算方法,简化转子和汽缸的物理模型,利用有限元热力耦合计算方法,计算不同工况下的温度场和应力场,获得冷却蒸汽和末级喷水对于转子和汽缸温度及应力分布的影响规律,确定转子的危险点。提出适应于低压缸切缸运行时转子的低周疲劳寿命损耗率计算方法。主要内容如下:（1）根据某电厂300MW机组低压缸零出力运行参数,对切缸运行参数变化分析,提出低压缸切缸运行时鼓风状态的确定方法。根据现场数据,低压前四级蒸汽温度压力逐渐减小,末两级蒸汽温度与压力升高,确定末两级处于鼓风状态。（2）确立适应于低压缸切缸运行时通流部分的换热计算模型和鼓风热计算方法,获得切缸运行时的热边界条件。（3）对低压缸转子和汽缸模型简化分析,建立二维转子简化模型和三维汽缸简化模型,对转子与汽缸进行典型工况下温度、应力计算。结果表明,转子危险点出现在末级叶根处,汽缸危险点出现在结构复杂的三四级连接处。（4）进行不同冷却蒸汽流量下转子和汽缸温度场与应力场计算,随冷却蒸汽流量的下降,转子和汽缸的温度与应力逐渐升高;进行不同末级喷水流量下转子和汽缸温度场应力场计算,随末级喷水流量的减小,转子危险点处温度与应力逐渐上升,汽缸危险点处温度逐渐升高。但汽缸末级处应力在喷水流量1 t/h至4 t/h时逐渐下降,喷水流量4 t/h变为5 t/h时,综合热应力的影响,应力会有所升高。（5）提出适应于低压缸切缸运行时转子寿命的分析方法,结合应变-寿命计算公式,获得频繁切缸时转子的寿命损耗率。切缸运行时,通入冷却蒸汽与末级喷水的措施,使末级产生的鼓风热领被带走,转子末级热应力变化小,低周疲劳产生的寿命损耗较小。对不同冷却蒸汽流量和喷水流量工况下转子寿命损耗进行计算,结果表明冷却蒸汽流量的增加和喷水流量的提升能够减小转子的疲劳寿命损耗,进一步保障机组的运行寿命。
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