汽轮机毕业设计文档格式.docx

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　　1.2高压加热器的作用介绍及分类......................错误！

未定义书签。

　　1.3本课程研究的主要内容和任务.......................错误！

　　2高压加热器停运的热经济性分析........................................................3

　　2.1概述.......................................................................................................3

　　2.2回热系统常见故障分析.....................................................................5

　　2.3高压加热器停运的热经济性计算分析.............................................5

　　2.4与没有切除高压加热器是全厂热经济性指标对比........................15

　　3高压加热器的运行对安全性的影响分析..........................................17

　　3.1高压加热器的启停及运行原理........................................................17

　　3.2高压加热器的停运故障分析............................................................18

　　3.3高加设计、运行及维护的注意要点................................................23

　　3.4降低高压加热器停运率的途径.......................................................25

　　3.5用汽轮机变工况法分析汽轮机的安全性.......................................26

　　4.结论与展望..........................................................................................29

　　4.1结论....................................................................................................29

　　4.2展望....................................................................................................29

　　1绪论

　　1.1课题背景和意义

　　近年来，我国的电力工业发展十分迅速，供电能力大幅度提高，电网容量不断增大，用电结构也相应变化，电力供求之间矛盾也日益突出，电网峰谷差也日益加剧，迫使大型火电机组频繁的参与调峰运行。

而调峰过程中，机组的工作条件恶化，机组的寿命损耗和安全性成为影响调峰运行能力的重要因素。

近年来针对大中型火电机组参与调峰运行的可行性，各种不同调峰运行方式的经济型和安全性，都进行广泛的实验和研究，取得了一定的成果，但由于实际机组运行工况的复杂性，但目前许多问题还需进一步深入研究。

对机组过渡工况下的状态进行研究，提高机组调峰运行的经济型和适应性，是当前需要解决的主要问题。

　　现在国产大型机组，多数是以带基本负荷设计的，主辅机均难以适应大幅度调峰运行的要求，限制了调峰运行中负荷变化的幅度和速率。

机组在调峰运行的启动、停机和变负荷过程中，各处蒸汽参数不断变化，其转子和汽缸的金属温度和应力随之变化。

对于汽缸这个厚壁部件，由于机组高压缸的设计普遍采用了双层结构，而且汽缸壁的金属厚度较转子薄，蒸汽对汽缸内壁的换热系数也远比转子小，因而启动时的径向温差及热应力都远比转子小，且转子长期在高温区工作，受力情况很复杂，除热应力外，还承受着各种机械应力，因而监视转子应力情况更具有必要性。

参与调峰运行的机组，在工况变化的过程中，其工作状态不断发生变化，使蒸汽与金属之间产生剧烈变化的换热，造成部件受热不均匀，形成不均匀的温度场，使汽轮机的气缸和转子内产生很大的热应力。

这种频繁启停或大幅度负荷变动的非稳定工况，将导致金属材料的低周疲劳损伤，缩短机组的使用寿命。

汽轮机转子是工作条件最艰苦、受力情况最复杂的汽轮机部件，其寿命基本代表了整台汽轮机组的寿命。

已成为人们关注的焦点。

只有准确了解机组在不同运行工况下的寿命，制定合理的运行模式，才能确保火电机组的安全经济运行。

　　1.2国内外研究发展状况

　　由于目前转子的温度和应力尚不能直接进行测量，只能通过间接方法，建立相应的数学模型，测量相关参数，求出转子金属温度和应力的变化及寿命损耗。

现在转子

　　应力的数学模型大多数是采用一维温度场理论解的简化式，其计算精度较低，只能反映应力的变化趋势，而不能得到应力的精确值。

若在此基础上计算转子在启停和变负荷过程中的寿命损耗，将会产生较大的误差。

国外机组寿命管理的应用在日本、美国和欧洲较为普遍。

美国自60年代Gollin电站汽轮机失事以后，一些大的公司和研究机构GEWESTINGHOUSE、EPRI等对转子的安全性更为重视；

进行了深入的研究。

他们将有限元等先进数值方法用于汽轮机转子的分析计算，对转子材料的低周疲劳、高温蠕变、低温脆性和裂纹扩展规律等诸多方面的问题进行了大量的研究，并在汽轮发电机组上安装了应力及寿命损耗指示器以指导机组运行。

　　日本在汽轮机寿命管理方面也做了很多工作，除了预测可能出现裂纹的寿命外，还对转子剩余寿命做出计算。

日本的KagawaUniversity的Ebara等对汽轮机动叶片采用的12Cr钢和Ti．6AI．4V合金的疲劳特性进行研究，Fujiyama，Kazunari；

Takaki，Keisuke；

Nakatani，Yujiro等根据统计损伤和随机损伤仿真研究，对汽轮机设备进行寿命评估，采用先进技术设计汽轮机流通部分，以提高机组的性能和设备的可靠性。

另外，日本在无损探伤的研究方面处于世界先进水平，日立、三菱重工、东芝、富士机电等著名大公司相继提出脆化一腐蚀法、硬度法、金属组织法、电极化法等无损探伤方法作为改进转子寿命评估的手段豫¨

3¨

141。

德国的Wichtmann，Andreas研究了高温对汽轮机部件的蠕变损伤；

Zaviska，Reichel研究了汽轮机冷态启动过程中的转子温度变化，在此基础上建立了冷态启动仿真模型；

Scheefer，M；

Knodler；

Scarlin，B等对电厂抗高温、高压材料进行了探讨，一方面是发展新的材料，一方面是在已有的材料表面喷涂抗氧化性能强的图层；

以及关于机组安全经济运行方面也进行了大量的研究。

　　1．2．2国内研究现状

　　目前有关机组调峰运行过程中的热应力变化和寿命管理方面还有若干问题没有彻底解决。

例如在进行机组非稳态温度状态和热应力计算中蒸汽参数和换热系数的确定，寿命预测中我国转子用钢高温疲劳曲线的确定，都有待进一步的研究和完善。

汽轮机在高温、高压和高转速的条件下工作，实际运行中参数的变动、负荷的波动与设计工况差别很大，若用理论值和设计值来分析汽轮机的热应力和寿命损耗，很难真实的反映机组的实际状况。

只有用实测参数来进行分析计算，才能保证其结果的真实可信。

但计算中许多所需要的参数，实地的测取有一定的困难，必须根据运行的实际情况来进行合理的处理。

　　我国从80年代初开始进行转子寿命损耗预测和寿命分配研究。

多年来，我国有关研究机构、高等院校以及制造部门、电厂针对机组调峰的需要，以国产机组为对象，研究了汽轮机主要零部件在非稳态下的温度及热应力分布、变化规律、金属材料的疲劳特性以及部件的寿命损耗。

对国产大容量机组参与调峰运行的可行性、调峰运行的安全性和经济性、调峰幅度进行了深入的探讨，对低负荷、少汽无功和两班制等不同的调峰方式在经济性和安全性方面进行了理论分析和实验研究，很多单位都相继开展了汽轮机转子应力监测和寿命损耗计算的研究工作。

　　1．3本文工作简述

　　1、以哈汽600MW汽轮机的启动过程为研究对象，分析与探讨了启动过程中蒸汽温升率的计算方法，并在此基础上研究了蒸汽初温与转子金属温度的匹配问题，使得

　　汽轮机启动过程优化。

　　2、对哈汽600MW汽轮机转子冷态启动过程中的换热系数进行了研究。

由于不同国家和公司的换热系数计算公式不同，本文对常用的美国西屋、前苏联和阿尔斯通公司的换热系数计算公式进行了计算和比较，并综合不同的计算结果，采用最小二乘法对数据进行处理，得到不同部位换热系数的计算公式。

　　3、建立了汽轮机转子温度场在线计算模型。

本文针对目前汽轮机转子温度场的在线求解问题，给出了克兰克．尼科尔森差分计算模型，并对600MW汽轮机冷态启动过程进行了仿真计算，并验证该模型计算准确度的可靠性。

　　2转子寿命损耗的研究

　　2.1概述

　　汽轮机运行过程中，转子承受交变应力：

启动过程加热转子表面承受压应力，停机过程为拉应力。

经过一定周次的交变应力循环，金属表面将出现疲劳裂纹并逐渐扩展以致断裂。

其特点是交变周期长，频率低，疲劳裂纹萌生的循环周次少，称为低周疲劳，不仅发生在机组的启动和停机过程，在机组大负荷变化时也会发生。

另外，由于转子长期工作在高温环境下，转子也会产生高温蠕变。

因此，转子通常处在疲劳和蠕变交互耦合作用之下。

　　2.2转子裂纹形成机理

　　金属弹塑性理论表明零部件热应力与内部温度梯度成正比，交变的温度场引起交变的应力场，循环周期取决于机组启停或负荷变化过程时间，相对于振动等高周波机械应力，成为低周应力。

应力或应变反复作用使得材料性能发生变化，以致出现裂纹。

篇二：

12MW汽轮机毕业设计

　　目

　　目录--------------------------------------------------------------------------------------------21前言------------------------------------------------------------------------------------------3

　　1.1当前汽轮机设计方向-------------------------------------------------------------31.2本设计中遵循的几个原则------------------------------------------------------3

　　2原始数据及设计任务---------------------------------------------------------------------4

　　2.1原始数据---------------------------------------------------------------------------42.2设计任务---------------------------------------------------------------------------43设计流程及结果---------------------------------------------------------------------------5

　　3.1热力系统计算---------------------------------------------------------------------5调节级的计算----------------------------------------------------------------------压力级的计算----------------------------------------------------------------------1.4.1速度三角形的计算--------------------------------------------------------1.4.2校核功率------------------------------------------------------------------各级计算结果及参数汇总表-------------------------------------------------------------

　　4.1叶片强度计算----------------------------------------------------------------------第4级的计算--------------------------------------------------------------------

　　叶根和轮缘强度计算------------------------------------------------------------叶片振动计算---------------------------------------------------------------------5结论与体会--------------------------------------------------------------------------------致谢-----------------------------------------------------------------------------------

　　参考文献---------------------------------------------------------------------------------英文翻译---------------------------------------------------------------------------------

　　1前言

　　1.1当前汽轮机设计的方向

　　本世纪七十年代以后的能源短缺，给世界经济带来了极大的冲击，根据世界当前的经济发展情况，许多实力雄厚的大厂家为了寻求市场，缓解生产过剩，遂把最精锐的技术力量转到了中等容量机组的改进和完善上，达到了明显的效果，所以中等容量的机组反映出了当前国外汽轮机设计中，以达到和力求发展的真正技术水平。

　　机组的经济性和安全可靠性成为设计任务制造中的最重要的原则。

为了在设计中达到这两项，不可能仅仅依靠设想和计算，唯一可行的途径是实验研究。

　　在提高经济性方面，大都从以下几个方面着手：

1、改善通流条件。

2、改进叶片型线，减少损失。

3、改善末级叶片和相应考虑排气面积。

在安全性方面：

1、改善振动条件。

2、提高轴系热疲劳强度，同时，加装了转子应力指示器，以显示转子在不同工况下热应子和热循环疲劳中转子寿命的消耗程度。

　　比如三菱重工在提高效率方面采取了以下措施：

A、按源流理论设计低压长叶片。

　　B、在低压排气室采用了高性能的扩压汽道。

C、在中、高压透平的排汽部分采用扩压汽道。

D、改善主蒸汽入口处的汽封、减少漏气损失。

　　另外他们也比较重视低压末级的研究和高压级振动的研究，以及轴系振动的计算。

以上为当前设计的一些情况，下面就要谈到本设计中遵循的主要原则。

　　1.2本设计中遵循的几个原则

　　在本设计中安全可靠为考虑的第一因素，尽管我们设计的不是很大的机器，然而作为学习设计的人员，学会如何把安全思想贯穿于我们所负责的设计中，这一点无论如何是非常重要的。

安全与否，直接影响汽机的正常运行，如果由于设计因素导致事故，小则停机，大则危及生命财产，损失巨大，在本设计中采取了以下措施。

　　1、精心计算，防止由于计算失误，而发生实际工况严重偏离计算工况的可能性，提高设计的可信度程度。

　　2、在结构方面，本设计要以上汽N12为母机，参照该机进行设计，尽量采用了N12的结构，以期提高安全性，对于这一点，设计者本身也持一定的怀疑态度，因为本设计并没有参考上汽N12的运行情况，不了解该机的事故情况，同是作为五十年代的设计，某些部分可能也已落后了，例如N12采用了薄型叶轮，该机型叶轮的轮系振动问题很可能导致叶片事故，但限于时间，本设计在结构上还是照抄了N12（上汽1955）。

　　我们大量的时间和精力是化在如何提高汽轮机的效率上，在保证安全可靠的前提下，如何使汽轮机更有效率的工作，为此，本设计对以下几个方面给予了相当的重视，最后设计结果刚刚达到要求，但是我们以为在以下几个方面所做的工作仍是有益的，为此，在这一部分的第四节，将谈到本设计中所遇的困难。

　　1、在高压部分和中压部分，采用了尽量减少直径变化幅度的通道，以期获得较为光滑的流道，以减少对气流的扰动，降低损失。

　　2、较好地组织气流，使流动适应汽道的变化，减少冲角损失，以提高叶栅的效率。

　　为了获得较低的制造成本，本设计中不少环节进行了大量试算，由此，本设计得到了以下的好处，1、第二级和第三级，第四级和第五级的叶轮完全一样可以互换。

2、第二级和第三级，第四级和第五级的静叶除了高度不同，其叶型完全一样，NO1-NO5级动叶除高度外完全一样，这样大大减少了机器制造的加工量，工艺上也带来了不少好处。

同时，不难想到，由于许多级均采用完全一样的叶片，也不可避免的给效率带来一定的影响。

　　2.原始数据和设计任务

　　2.1原始数据

　　蒸汽初参数：

P0=3.43Mpat0=435oC凝汽器进口处压力：

Pc=5.4KPa给水温度tfw=170oC

　　汽轮机相对内效率：

ηoi=0.82?

1%汽轮机发电经济功率：

Pe=1XXKW?

1%汽轮机转速：

n=3000r/min

　　2.2设计任务

　　1）热力系统设计及计算。

拟定具有三级抽汽的热力热力系统，其中第2级抽汽供除氧器加热用；

做原则性系统图；

计算系统的热好率。

　　2）汽轮机的热力设计及计算。

调节级与非调节级的焓降分配；

调节级的方案比较及详细热力计算；

非调节级的热力设计及计算；

按比例绘出各级的三角形及汽轮机在i-s图上的热力膨胀过程曲线图。

　　3）第四级动叶的强度、振动计算、叶跟强度计算和叶轮的强度计算。

　　4）绘制转子图、第四级动叶和叶轮图。

绘制一张汽轮机的纵剖面图。

　　3.设计流程及结果

　　3.1热力系统设计

　　根据设计要求，参照同类机型设计，其系统用图2-1来描述为了对系统进行热平衡计算。

首先应做出汽轮机蒸汽膨胀近似过程曲线。

第二，确定各加热器的湿度，抽汽压力等有关数据，见表2-1.第三，根据能量守恒计算每一个加热器的抽汽量，同时对功率进行平衡（　　图1.热力系统简图

　　3.1.1热力系统计算

　　1.理想状态点参数

　　P0，T0对应的焓值ho=3305.04kJ/kgPc,t0对应的焓值hc=2134.20kJ/kgHs=h0-hc=1170.84kJ/kg

　　2.考虑到进气和排气节流损失后为：

　　?

p0=（0.03-0.05）p0在此取：

?

p0=0.04p0=0.1372mpa

　　Po’=p0-?

p0=3.2928mpah0’=3305.04kj/kg

c?

pc=?

2?

pc

100?

　　2

　　在此处个参数取值为：

=0.05c2=100m/s

pc=0.27kpa

　　实际焓降等熵焓降为3305.04-2145.50=1159.54kj/kg3.出口点参数：

　　Hi=Hs?

oi=1170.84*0.82=960.09kj/kgHout=h0-hi=3305.04-960.09=2344.95kj/kg出口点压力为：

0.00567mpa温度为：

35.16℃

　　3.1.2初定调节级

　　1.参考母型，选中径：

dm=1.1m2.选双列复数级：

最佳速比xa=0.24Ca=（2*hs）＾0.53.由dm,xa,u确定hs

篇三：

300mw汽轮机毕业设计论文

　　1绪论..................................................................1

　　1.1汽轮机简介...............................................................................................................1

　　1.2电站高参数大容量汽轮机技术研究和国内外发展现状.......................................1

　　1.3本课题设计意义.......................................................................................................2

　　1.4论文研究内容...........................................................................................................2

　　2热力系统设计..........................................................4

　　2.1机组的主要技术规范......