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汽轮机毕业设计论文

汽轮机毕业设计论文

【篇一：

汽轮机毕业设计（论文）】

摘要

汽轮机是发电厂三大主要设备，汽轮机的启动是指汽轮机转

子从静止状态升速至额定转速，并将负荷加到额定负荷的过程。

在启动过程中，汽轮机各部件的金属温度将发生十分剧烈的变化，从冷态或温度较低的状态加热到对应负荷下运行的高温工作状态。

因而汽轮机启动中零部件的热应力和热疲劳、转子和汽缸的胀差、机组振动都变化很大，将严重威胁汽轮机的安全，并使整个电厂发电负荷降低，经济损失严重。

分析汽轮机启动中的特点，并及时采取相应对策和正确的运行方式对保证设备健康水平和安全、经济运行有深刻的意义。

本文以哈汽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。

同时对启动过程中的换热系数进行了计算与比较。

关键词：

启动；寿命分配；安全性；

摘要...........................................................................................................i

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

1.1课题背景和意义.................................................................................1

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！

未定义书签。

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

1.2.1国外研究状况

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。

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：

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...............................................................................................4

2.2给水回热加热系统及设备.......................................................................................5

2.2.1给水回热级数和给水温度的选取................................................................6

2.2.2回热加热器形式确定....................................................................................7

2.2.3热力系统的热力计算....................................................................................8

3通流部分设计.........................................................15

3.1透平的直径及级数确定（调节级除外）.............................................................15

3.1.1选定汽缸和排汽口数..................................................................................15

3.1.2确定第一压力级平均直径和末级直径......................................................15

3.1.3确定高压缸压力级的平均直径，速比和焓降的变化规律......................16

3.2高压缸焓降分配.....................................................................................................18

3.3中低压缸的级数确定和各级焓降的分配.............................................................19

3.4详细计算高压缸第一压力级.................................................................................20

3.4.1高压缸第一压力级计算过程......................................................................20

3.4.2高压缸第一压力级速度三角形..................................................................23

3.5各压力级详细计算表格.........................................................................................23

3.5.1调节级详细热力计算表格..........................................................................23

3.5.2高压缸末级详细计算表格..........................................................................27

3.5.3中压缸第一压力级详细计算表格..............................................................30

3.5.4中压缸末级详细计算表格..........................................................................33

3.5.5低压缸第一压力级详细计算表格..............................................................36

3.5.6低压缸末级详细计算表格..........................................................................39

3.6调节级、高压缸第一压力级、末级速度三角形图.............................................42

4汽轮机结构设计.......................................................43

4.1热力系统设计.........................................................................................................43

4.1.1主蒸汽及再热蒸汽系统..............................................................................43

4.1.2给水回热系统..............................................................................................44

4.2汽轮机本体结构设计.............................................................................................45

4.2.1蒸汽流程......................................................................................................45

4.2.2高中压阀门..................................................................................................46

4.2.3汽缸结构......................................................................................................46

4.2.4转子结构......................................................................................................48

4.2.5联轴器..........................................................................................................49

4.2.6叶片结构......................................................................................................49

4.2.7静叶环和静叶持环......................................................................................50

4.2.8轴承和轴承座：

..........................................................................................51

4.2.9汽封及汽封套..............................................................................................51

4.3调节保护系统（deh）.........................................................................................51

4.4供油系统.................................................................................................................52

结论....................................................................53

参考文献................................................................54

致谢..................................................................55

1绪论

1.1汽轮机简介

汽轮机是以水蒸气为工质，将热能转变为机械能的外燃高速旋转式原动机。

它具有单机功率大、效率高、运转平稳、单位功率制造成本低和使用寿命长等优点。

汽轮机是现代化国家中重要的动力机械设备。

汽轮机设备是火电厂的三大主要设备之一，汽轮机设备及系统包括汽轮机本体、调节保安油系统、辅助设备及热力系统等。

汽轮机本体是由汽轮机的转动部分（转子）和固定部分（静子）组成，调节保安油系统主要包括调节气阀、调速器、调速传动机构、主油泵、油箱、安全保护装置等；辅助设备主要包括凝汽器、抽气器、高低压加热器、除氧器、给水泵、凝结水泵、凝升泵、循环水泵等；热力系统主要指主蒸汽系统、再热蒸汽系统、旁路系统、凝汽系统、给水回热系统、给水除氧系统等。

汽轮机是现代火力发电厂应用最广泛的动力机械，并且通常在高温、高压和高转速的条件下工作，是一种较为精密的重型机械。

它的制造和发展涉及到许多工业部门和科学领域，如高强度耐热合金钢的研制，优质的大型锻铸件的供应，高效长叶片的设计和研制，在加工制造中，新工艺新技术的应用等。

因此，汽轮机制造业的发展是反映国家工业技术发展水平的标志之一。

目前，我国的汽轮机制造业还比较落后，还需要继续努力发展，将我国的汽轮机设计、制造水平提高上去。

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

随着我国工农业的日益发展，电力工业对汽轮机制造业提出的要求不断提高，汽轮机向大容量、高参数、低污染、高可靠性、负荷适应性高、自动化程度高、安全、经济方向发展。

现代大型汽轮机一般都采用级数多、多汽缸、多排汽的结构；汽缸采用内、外双层或者多层缸的结构。

汽轮机设计必须选择合理的热力循环，汽轮机的通流部分