论文部分内容阅读
目前在研发的35MPa/600℃国产超超临界新设计机组,它具有进汽参数高、热效率高,二氧化碳排放低,污染小的特点。由于超高压模块进汽参数提高到35MPa/600℃,大幅度超越现有超超临界高压模块限制值。为了满足蒸汽压力的提高,超高压缸部件增加了内缸壁厚,更改了结构设计尺寸,这些势必对机组的启动及停机瞬态应力及疲劳寿命造成影响。因此,十分有必要对新设计的超高压内缸启停瞬态及蠕变疲劳损伤进行计算,并根据计算结果对内缸结构以及启动过程温度上升速率进行改进和优化,保证机组在规定的服役期内安全运行。本文以国产某超超临界1000MW机组超高压内缸为分析对象,以通用有限元分析软件ABAQUS为平台,对比分析新设计内缸与现役某电厂运行的高压内缸在稳态工况以及启停工况下的稳态蠕变行为以及低周疲劳损伤,对新机组进行高温强度考核,对结构及启动曲线提出改进意见。通过引入Norton-Bailey材料蠕变本构方程和Cocks-Ashby多轴韧度系数,对比分析新设计内缸与现役内缸在额定工况下稳定运行20万小时的蠕变温度场、应力场、C-A蠕变等效应变分布,研究结果表明,蠕变主要存在于内缸进汽流道,蠕变的存在影响了内缸原有应力场,使得应力重新分布。通过对比现有高温蠕变强度的考核结果,新内缸结构设计合理,可以满足正常工作要求。但由螺栓的应力松弛可能导致的新内缸密封性能的下降应当引起生产厂商的重视。通过采用相同的启停曲线,对新设计和已服役内缸的启停过程应力应变场进行分析,以基于应变的Manson-Coffin公式和Miner法则为依据得出内缸的低周疲劳强度校核结果,通过结果的对比我们发现,新设计内缸低周疲劳损伤远远大于已服役内缸,为保证新设计机组的安全运行,对启动曲线进行改进,缩短保温时间,降低温升率为0.524℃/min,对降低新机组的疲劳损伤起到显著作用,延长机组使用寿命。最后通过ABAQUS编程语言Python进行计算结果分析,运用连续损伤力学的有关理论,对内缸寿命期内的蠕变与疲劳耦合损伤结果进行计算,考核机组使用寿命。保证机组在规定的服役期内安全运行。