超(超)临界火电机组高中压转子技术的发展

火电机组采用高参数(压力、温度)、大容量(功率)技术,可以提高发电效率,降低煤耗,控制CO2排放,减少环境污染,是目前国内外火电生产的发展方向。本文对高参数火电机组的国内外发展现状和前景,火电机组的关键零部件高中压转子材料及成形制造技术的发展状况,做了简要的叙述。

超临界高中压转子用12%Cr钢的研究现状

对国内外超临界高中压转子材料的发展及研究现状进行了综述。对高中压转子用钢12%Cr的发展、现状、性能进行了介绍,并初步探讨了化学成分对性能的影响,可为我国12%Cr钢的工艺开发提供参考。

核电汽轮机高中压转子弯曲故障评估及处理系统

研究HN1089型百万千瓦级核电半转速饱和蒸汽汽轮机轴系的动不平衡响应特性,首次建立高中压转子现场弯曲故障的评估及处理系统。采用转子动力学专业分析软件ARMD,先计算支撑轴承的静、动特性的性能参数,其次采用应变能法对轴系的带空腔焊接转子进行模化,并计入减振弹簧基础的参振质量和刚度,建立基础-轴承-转子的动力学模型计算轴系的动态特性。现场实测轴系固有频率结果与计算结果基本一致,证明模型正确。计算高中压转子加配重时轴系的振动响应与自身一阶振型弯曲时的振动响应,发现加重响应敏感性远低于同容量的火电机组,仅当高中压转子重心处弯曲值不超过0.06mm时,可以采取不揭缸在线安装最大质量配重螺钉的方式处理弯曲故障,但此时在线偏心传感器已无法正确评估该类弯曲故障的影响。借助该型汽轮机高中压缸特有的中间轴封体连接管孔,通过电涡流传感器可以测量转子实际弯曲度,并建立评估现场不揭缸动平衡处理可行性的系统,为快速决策高中压转子现场弯曲故障的处理提供重要参考。

核电1000MW机组汽轮机高中压转子弯曲振动特性

以某核电1 000 MW机组HN1089型半速汽轮机为研究对象,采用高级旋转机械动力学软件ARMD,对8个支撑轴承分别进行建模计算,得到其静、动态特性参数;然后将轴系4根转子模化,并计入减震弹簧基础的影响,建立基础-可倾瓦轴承-转子的动力学模型;通过动力学计算分析获得轴系动力学特性,并通过现场实测轴系临界转速与计算值的对比验证了计算模型的准确性;基于此,计算了该高中压转子加配重时轴系的振动响应与一阶振型弯曲时的振动响应,并与同容量火电机组汽轮机转子的振动特性进行比较。结果表明:相比于同容量1 000 MW等级火电机组,核电机组汽轮机转子的加重响应敏感性仅为其1/6;核电高中压转子重心处弯曲值<0.06mm时,理论上从高中压缸的动平衡通道在转子轮毂专用加重螺孔处安装动平衡螺钉,即可满足机组运行要求,但当弯曲值超过>0.06mm后,需要揭缸检查并根据实际故障程度决定在高中压转子中部轮毂燕尾槽处加重处理或返厂维修,这将导致工期延长,给电厂带来较大经济损失。因此,建议核电机组的日常运行及启停机过程操作应更加严格规范,严防转轴发生弯曲事故。

超超临界汽轮机中压转子高温蠕变强度分析

对某超超临界汽轮机组中压转子稳定运行过程中的高温蠕变强度进行了有限元分析,得到了转子在稳定运行工况下的温度场、应力场和应变场,并考虑了多轴效应对蠕变强度的影响,分析了特征点连续蠕变损伤度演化规律.结果表明:多轴效应对蠕变强度有明显的影响;在稳定运行工况下的初期,转子发生了明显的应力重新分配现象;应力重新分配因素对连续蠕变损伤度演化规律有影响.

长期服役后高中压转子30Cr1Mo1V钢的性能研究

通过室温拉伸、高温拉伸和冲击等试验研究了经过长期服役后的高中压转子30Cr1Mo1V钢不同位置的性能变化,并分析了转子强度和韧性变化的原因.结果表明:转子服役温度高的部位碳化物的形貌、分布和大小均发生变化,贝氏体和铁素体中的碳化物析出、聚集或长大,而原奥氏体晶界和贝氏体与铁素体边界处碳化物析出增多,碳化物颗粒变得粗大;不同位置的拉伸性能差别不大,服役温度最高位置的拉伸强度最低,冲击韧性下降;不同部位总冲击能量的降低主要表现为裂纹形成能的降低,而裂纹扩展能区别很小;高中压转子30Cr1Mo1V钢服役时高温位置的韧脆性转变温度(FATT50)比低温位置明显升高.

超临界汽轮机高中压转子弯曲及异常振动的分析与处理

针对部分660 MW超临界汽轮机在试生产阶段发生的高中压转子永久性弯曲事故,通过研究各机组的异常振动特征及其发展趋势,分析了高中压转子残余内应力的形成机理及其分布规律,确定了转子弯曲的主要原因是:热处理不当导致部分轴段形成残余内应力,并进而引发强烈轴振.为此,对转子再次采取适当的去应力回火技术,并结合机械切削加工和高速动平衡技术,消除了弯曲与振动异常.此外,还提出了一些合理的建议.

300MW汽轮发电机组轴系不稳定振动原因分析及控制处理

国电太原第一热电厂13号机组运行中频繁发生振动大幅波动现象,通过对振动试验数据以及机组升速过程振动记录等的全面分析,确定机组振动为摩擦振动,振动为中压转子弯曲、高压侧联轴器瓢偏过大以及轴系标高偏差过大引起动静碰磨所致。经调整运行参数和消除联轴器对轮瓢偏,振动有所改善。

国产600MW汽轮机高中压转子弯曲的动平衡策略

基于转子弯曲振动的加重响应模型,对国产600 MW高中压转子弯曲振动的加重方法和响应特征进行分析,继而总结出该转子弯曲振动的现场动平衡补偿策略,为类似振动故障的处理提供参考。

1000MW超超临界汽轮机高温部件的冷却设计

高温材料选择是高参数超超临界机组关键技术之一,合理设计高温部件冷却结构,可降低高温部件的使用温度、降低材料的使用等级、改善汽机内部的温度分布、提高机组运行的灵活性和可靠性。

350MW超临界机组高中压转子振动问题研究与治理

分析了350MW超临界机组高中压转子振动问题的共性影响因素,按照与运行工况的相关度将高中压转子振动问题进行分类诊断,并给出相应治理措施;推算了高中压转子动平衡首次配重质量和滞后角取值范围。给出了油挡积碳碰摩和汽流激振故障治理方法,并介绍了临界转速区与工作转速区振动超标问题的动平衡处理案例,为类似故障的处理提供了参考。

东方亚临界参数汽轮机高中压转子自激振动研究

通过几起东方汽轮机厂生产的亚临界参数300 MW、600 MW汽轮机低频振动故障实例,分析了高中压转子振动特性及稳定性问题,提出了运行、检修和设计中防范低频振动应注意的问题和措施。

摩合在汽流激振处理中的应用

文章描述了某超临界机组汽流激振发生的历史、检修状况,分析了机组出现汽流激振的原因是由于缸受外力导致热态下动静间隙不均匀造成的,大修中通过间隙调整,修后采用高负荷下摩合方式进行处理取得了理想的效果。文章归纳了摩合过程中汽流激振的振动特点,对后续机组运行监视、汽流激振处理具有一定的借鉴意义。

基于BP神经网络的异步电机转子磁链定向矢量复合控制

针对异步电机在传统PI控制策略中,参数固定且容易超调,IP控制策略跟踪响应慢的特点,提出神经网络矢量PI-IP复合控制策略。在转子磁链定向矢量控制中,转速环引入新型的PI-IP控制器,同时利用神经网络进行参数整定,综合PI-IP控制器,神经网络以及转子磁链定向矢量控制的优点,完成神经网络矢量PI-IP控制器对异步电机的优化控制,提高系统的动、静态性能。最后基于仿真效验,仿真结果表明,与常规控制方法相比,该方法能有效提高控制精准性,抑制扰动,神经网络矢量PI-IP复合控制器具有更强的稳态精度和应对负载扰动能力。

300MW合缸汽轮机高中压转子现场直轴

300MW合缸汽轮机组的高中压转子是国内目前运行汽轮机的较大转子之一,此类转子轴的直径大、跨距长,校直难度较大。本文论述了华北电科院使用可移动式直轴设备,采用目前较先进的松弛法直轴,在电厂厂房检修场地内成功地完成了某电厂6号机组高中压转子的直轴工作,为机组的抢修节约了时间,其经济效益和社会效益巨大。

1000MW超超临界汽轮机中压转子冷却耦合换热数值模拟研究

通过采用CFD和CHT(共轭换热)的数值方法,对超超临界1 000MW汽轮机中压转子冷却进行了数值模拟,研究了有无流体与固体耦合换热的温度场分布差别,冷却蒸汽温度对中压转子冷却效果的影响,中压二级半转子冷却的温度分布,较真实地模拟了流体、固体区域温度场的分布特性。

330MW汽轮机组中压转子振动大故障诊断及处理

自2007年起,湖北西塞山发电有限公司1号汽轮机组2号、3号轴振较大,特别是3Y振动突出,为123,严重超标(报警值100μm,停机值130μm),一直到2009年,3Y振动仍然为116μm。通过对机组振动数据全面分析,进行故障诊断,确认2号、3号瓦轴振较大的主要原因是2号、3号瓦联轴器存在质量不平衡。2009年6月22~23日,通过1次动平衡,使机组振动降到合格范围。

9FA燃气轮机高中压转子碰摩振动的分析与处理

介绍了9FA燃气轮机高中压转子碰摩振动的原因、振动特征及处理措施。通过对1台燃气轮机高中压转子碰摩振动的原因分析,提出了避免动静碰摩的具体措施,可供同类机组参考。

汽轮机高、中压转子振动的有限元法模态分析

针对汽轮机高、中压转子的共振问题,结合某亚临界300 MW机组汽轮机高、中压转子的结构特点,对该转子振动进行模态分析,采用数值仿真有限元软件ANSYS,计算得出该转子的前6阶固有频率及其临界转速。结果显示:汽轮机的工作转速(3 000r/min)一般不会达到转子的后3阶临界转速,因此转子在后3阶不会出现共振现象;在实际运行中,当转子工作转速经过前3阶时,应快速通过并远离此时的临界转速避免转子发生共振。

汽轮机高中压转子材质因素引起的弯曲故障

针对近几年频发的600 MW等级汽轮发电机组高中压转子在运行中逐渐弯曲的故障,结合2台超临界600 MW等级机组高中压转子的同类弯曲实例,通过弯曲特征分析了引起弯曲的原因和机理,得出转子材质缺陷是引起弯曲的关键因素,转子材料组织不均匀使转子受到高温蒸汽加热后产生弹性弯曲,转子残余内应力过大和分布轴不对称使转子受到高温蒸汽加热后发生应力松弛,产生永久性弯曲。总结了该类转子弯曲给机组安全、经济运行带来的一系列问题,并探讨了该类弯曲故障的处理方法及预防对策。