【摘 要】
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汽轮机转子的寿命决定着汽轮机的使用寿命,而热应力始终是制约转子寿命的重要因素。因此,实现对汽轮机转子热应力的在线监测对机组的寿命管理显得尤为重要。本文利用有限元软
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汽轮机转子的寿命决定着汽轮机的使用寿命,而热应力始终是制约转子寿命的重要因素。因此,实现对汽轮机转子热应力的在线监测对机组的寿命管理显得尤为重要。本文利用有限元软件ANSYS建立了600MW超超临界汽轮机转子调节级的二维有限元计算模型,并对其在热态启动过程中的温度场和应力场进行了模拟分析。结果发现转子调节级叶轮根部过渡段出现了明显的应力集中。随后,根据传热学原理,利用数学解析的方法建立了汽轮机转子温度场及应力场的计算模型。为验证所建立的转子热应力数学模型的精度,利用MATLAB软件编程计算出了同工况下转子调节级叶轮根部的热应力的数值解,并将计算结果与有限元计算结果进行了对比,结果呈现很好的一致性。选取转子调节级应力集中部位作为监测点,利用传感器以及PLC等设备实现了对汽轮机转子热应力监测点处运行过程参数的采集与处理,结合所采集到的数据,在上位机中利用组态软件对所建立的转子热应力数学计算模型编写动作脚本程序,并利用牛顿插值法解决了转子材料的变物性问题。最终,以热应力为监测指标,开发了一套基于PLC和组态软件的汽轮机转子热应力在线监测系统,设计了系统硬件设备的接线图,并进行了离线仿真。所开发的汽轮机转子热应力在线监测系统很好的实现了对汽轮机转子热应力的实时监测,还具有自动报警以及打印历史数据等功能。为机组的启停优化以及安全运行提供了指导,延长了机组的使用寿命。
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