發(fā)布時(shí)間：2020-10-30所屬分類：電工職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：為提升機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)，本文便對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子展開(kāi)了深入的研究，并成立了汽輪機(jī)在線壽命管理的系統(tǒng)，以利于完善在線壽命統(tǒng)計(jì)的方面。同時(shí)還對(duì)汽輪機(jī)組優(yōu)化啟動(dòng)展開(kāi)了詳細(xì)的研究，合理引導(dǎo)機(jī)組啟停，以充分實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行的效果。 關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);在線壽
摘要：為提升機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)，本文便對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子展開(kāi)了深入的研究，并成立了汽輪機(jī)在線壽命管理的系統(tǒng)，以利于完善在線壽命統(tǒng)計(jì)的方面。同時(shí)還對(duì)汽輪機(jī)組優(yōu)化啟動(dòng)展開(kāi)了詳細(xì)的研究，合理引導(dǎo)機(jī)組啟停，以充分實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行的效果。
關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);在線壽命管理;優(yōu)化啟動(dòng)
一、研究在線壽命管理系統(tǒng)的重要性
汽輪機(jī)在運(yùn)行的時(shí)候，最為關(guān)鍵的參數(shù)指標(biāo)就是溫度和壓力，通過(guò)對(duì)溫度和壓力的控制來(lái)保持穩(wěn)定的應(yīng)力以及較高的熱經(jīng)濟(jì)性服務(wù)。通常應(yīng)力會(huì)直接影響到汽輪機(jī)的使用時(shí)間，因?yàn)榇笕萘康臋C(jī)組在調(diào)峰時(shí)，會(huì)頻繁的啟動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生較大的負(fù)荷，使得機(jī)組零件的溫度變化非常大，最終就會(huì)導(dǎo)致汽缸和轉(zhuǎn)子產(chǎn)生大量的交變熱應(yīng)力，造成零件過(guò)度消耗，從而減少機(jī)組的使用時(shí)間，由此必須合理的調(diào)配機(jī)組，并加強(qiáng)壽命管理。
二、汽輪機(jī)在線壽命管理的研究
(一)影響機(jī)組壽命的主要因素
通常影響機(jī)組壽命的因素有很多，主要包括：材料、應(yīng)力以及結(jié)構(gòu)尺寸等等。首先，材料。對(duì)于材料來(lái)說(shuō)，其中影響最大的有三個(gè)方面，即化學(xué)成分、加工流程以及材料缺陷。因?yàn)榛瘜W(xué)成分會(huì)阻礙機(jī)械加工的強(qiáng)度以及韌度，進(jìn)而導(dǎo)致材料出現(xiàn)疲勞特性，而且不同的材料其化學(xué)成分也都不同，這樣原子之間的結(jié)合屬性以及強(qiáng)度也就不同，便會(huì)影響使用壽命。其次，應(yīng)力。通過(guò)比對(duì)零平均應(yīng)力的對(duì)稱循環(huán)和具有平均應(yīng)力的對(duì)稱循環(huán)，即便應(yīng)力幅度一樣，但是對(duì)材料的損傷程度是不一樣的，經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)當(dāng)平均應(yīng)力變大時(shí)，到達(dá)破壞時(shí)的應(yīng)力會(huì)逐漸變小。最后，結(jié)構(gòu)尺寸。結(jié)構(gòu)尺寸主要為：總體尺寸和形狀等等。因?yàn)樾阅芘c技術(shù)的要求，使得尖角、孔、鍵槽等結(jié)構(gòu)都會(huì)產(chǎn)生較大的局部應(yīng)力，進(jìn)而給機(jī)組的運(yùn)行安全帶來(lái)影響。
(二)在線計(jì)算
在汽輪機(jī)啟停過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的溫度，使轉(zhuǎn)子的交變熱應(yīng)力很大，如果轉(zhuǎn)子長(zhǎng)時(shí)間處于高溫中，就會(huì)加快損耗材料，進(jìn)而產(chǎn)生裂紋，所以必須研究轉(zhuǎn)子的應(yīng)力場(chǎng)，以找出轉(zhuǎn)子的薄弱之處，這也是研究汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子壽命非常關(guān)鍵的一環(huán)。首先，找到有效統(tǒng)計(jì)載荷的方法。因?yàn)檩d荷形式非常多，大致可分成兩種，一種是確定的，另一種是隨機(jī)的。其中，確定的載荷屬于按照某種特定規(guī)律發(fā)生改變的，所以可通過(guò)數(shù)學(xué)來(lái)表示;而隨機(jī)載荷屬于沒(méi)有規(guī)則變化的荷載，所以無(wú)法對(duì)其計(jì)算，只能展開(kāi)統(tǒng)計(jì)描述。一般隨機(jī)載荷的描述可采用兩種方法，即平穩(wěn)法和非平穩(wěn)法。然后，借助雨流法計(jì)算出轉(zhuǎn)子的壽命損耗情況。當(dāng)前雨流法是處理循環(huán)載荷數(shù)據(jù)最常用的一種方法。雖然金屬材料的名義應(yīng)力范圍非常大，但是在應(yīng)力集中的部分其材料已經(jīng)處于塑性狀態(tài)，因此便可對(duì)其應(yīng)力采用應(yīng)力——應(yīng)變回線進(jìn)行描述，而應(yīng)力和的變化過(guò)程便是載荷譜。采用雨流法可有效地把實(shí)際載荷譜分解成一個(gè)一個(gè)的應(yīng)力應(yīng)變循環(huán)與半循環(huán)，然后分別算出每個(gè)應(yīng)力應(yīng)變循環(huán)所導(dǎo)致的壽命損耗情況，最后依據(jù)線性積累損傷標(biāo)準(zhǔn)，把由單個(gè)循環(huán)與半循環(huán)所導(dǎo)致的損耗相累積，從而得出總的壽命損耗情況。
三、中壓缸優(yōu)化啟動(dòng)研究
(一)汽輪機(jī)中壓缸啟動(dòng)
為增強(qiáng)機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性，在改善進(jìn)口參數(shù)的同時(shí)，還應(yīng)使用中間再熱的方法，而中壓缸啟動(dòng)就帶有中間再熱的功能，其采用的是大容量超高壓的凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組，在啟動(dòng)的時(shí)候汽輪機(jī)高壓缸不進(jìn)汽，而是通過(guò)中壓調(diào)節(jié)汽門，從而實(shí)現(xiàn)沖轉(zhuǎn)，等到機(jī)組產(chǎn)生負(fù)荷以后，再變成常規(guī)高中壓缸的進(jìn)汽形式，繼續(xù)產(chǎn)生負(fù)荷，一直到帶滿負(fù)荷才停止。要想使中壓缸啟動(dòng)大量應(yīng)用，就必須對(duì)機(jī)組的中壓缸啟動(dòng)形式展開(kāi)詳細(xì)的研究。機(jī)組要想發(fā)揮出中壓缸啟動(dòng)的功能就必須符合這幾個(gè)方面：首先，具有高低壓串聯(lián)的旁路系統(tǒng)，容量需大于30%。其次，能夠單獨(dú)控制和調(diào)節(jié)汽門。最后，具備高壓缸抽真空系統(tǒng)以及能夠反流預(yù)暖高壓缸的逆止門或者旁路系統(tǒng)。
(二)設(shè)計(jì)研究
因?yàn)橹虚g再熱汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)非常特殊，在機(jī)組啟動(dòng)和運(yùn)行方面和一般的汽輪機(jī)具有很大的不同之處，所以必須保證機(jī)組每個(gè)汽缸進(jìn)汽量的均衡性，而中間再熱機(jī)組都是單獨(dú)的機(jī)組，不像一般汽輪機(jī)可統(tǒng)一管控。而且中間再熱機(jī)組的熱力系統(tǒng)必須安裝旁路系統(tǒng)或者排汽系統(tǒng)，因?yàn)楫?dāng)機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，溫度會(huì)不斷升高，當(dāng)溫度到達(dá)一定范圍時(shí)，新蒸汽就無(wú)法流過(guò)汽輪機(jī)，這時(shí)便需要旁路系統(tǒng)將其排到凝汽器當(dāng)中。另外，中壓缸啟動(dòng)對(duì)旁路系統(tǒng)的要求特別高，要求旁路系統(tǒng)能夠自動(dòng)運(yùn)行，并且在高壓調(diào)門漸漸開(kāi)啟的時(shí)候，旁路系統(tǒng)漸漸關(guān)閉，為此它們必須良好的配合，以促使在切換過(guò)程中，不會(huì)產(chǎn)生壓力和負(fù)荷的突變。旁路系統(tǒng)對(duì)機(jī)組運(yùn)用方式給予了良好的優(yōu)化，很大程度的增強(qiáng)了機(jī)組熱力系統(tǒng)的安全，發(fā)揮著非常重要的效果。經(jīng)過(guò)旁路系統(tǒng)的應(yīng)用，首先，顯著減少了機(jī)組的啟動(dòng)時(shí)間，并延長(zhǎng)了汽輪機(jī)的使用壽命。其次，使再熱器得到了冷卻保護(hù)。因?yàn)闄C(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中，汽輪機(jī)的高壓缸排汽會(huì)經(jīng)過(guò)再熱器把蒸汽再加熱至固定的溫度，所以使再熱器有了冷卻保護(hù)。再次，降低噪聲。因?yàn)閱卧綑C(jī)組啟停時(shí)鍋爐蒸發(fā)量和汽輪機(jī)需要的蒸汽量不一樣，一般鍋爐最小的穩(wěn)供負(fù)荷是額定負(fù)荷的15%-30%，而汽輪機(jī)空載汽耗是額定的5%-7%，所以如果將多余的蒸汽直接排進(jìn)大氣中，就會(huì)嚴(yán)重浪費(fèi)熱量，同時(shí)造成嚴(yán)重的噪聲污染。而安裝旁路系統(tǒng)以后，不僅可以把工質(zhì)有效的回收進(jìn)凝汽器中，而且還保護(hù)了環(huán)境，具有良好的作用。最后，顯著增強(qiáng)了機(jī)組的運(yùn)行安全和經(jīng)濟(jì)。
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四、總結(jié)
通過(guò)上述內(nèi)容我們可知：對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行優(yōu)化啟動(dòng)非常的重要，既能夠有效減少啟動(dòng)時(shí)間，又能夠顯著延長(zhǎng)機(jī)組的使用壽命。其中應(yīng)以汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子為主要研究?jī)?nèi)容，因?yàn)檗D(zhuǎn)子是汽輪機(jī)非常重要的一個(gè)部分，所以必須對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行詳細(xì)的研究。通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)子應(yīng)力以及壽命損耗在線計(jì)算系統(tǒng)的深入研究，能夠有效找到汽輪機(jī)啟動(dòng)過(guò)程所存在的主要問(wèn)題，并找到優(yōu)化的方法。一般可采用如下的優(yōu)化方法，首先汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子壽命管理方法從粗放式變?yōu)榱司?xì)式，不僅使轉(zhuǎn)子壽命得到了良好的延長(zhǎng)、操作人員的能力水平的得到了顯著的提升，而且還使汽輪機(jī)的高、中壓轉(zhuǎn)子在危險(xiǎn)截面時(shí)候的應(yīng)力以及壽命損耗得到了良好的監(jiān)視，這便是系統(tǒng)最大的亮點(diǎn)，發(fā)揮了良好的作用。其次，找到了影響疲勞壽命的主要因素，主要包括材料、應(yīng)力和結(jié)構(gòu)尺寸，并分別對(duì)它們進(jìn)行了詳細(xì)的研究。然后，借助雨流法可把實(shí)測(cè)載荷譜分離成單獨(dú)、完整的應(yīng)力循環(huán)，這屬于在線應(yīng)力譜統(tǒng)計(jì)的關(guān)鍵之處。然后，試用轉(zhuǎn)子壽命管理系統(tǒng)，通過(guò)高中壓轉(zhuǎn)子應(yīng)力以及壽命損耗在線計(jì)算系統(tǒng)的使用，有效找到了優(yōu)化中壓缸啟動(dòng)的方法，并采用了仿真計(jì)算，結(jié)果非常準(zhǔn)確。最后，借助電廠計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的機(jī)組實(shí)時(shí)信息，使得系統(tǒng)運(yùn)算非�？�。而且軟件還能直接體現(xiàn)出汽輪機(jī)的運(yùn)行狀況，并隨時(shí)監(jiān)控汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的應(yīng)力以及壽命損耗變化，該系統(tǒng)有效的保障了汽輪機(jī)的運(yùn)行安全。——論文作者：張金
