深度调峰对汽轮机转子寿命损耗的影响及运行优化研究

电力市场对汽轮机组深度调峰和灵活性运行的要求不断提高。本文对某660 MW汽轮机高压转子在深度调峰工况下的瞬态温度场、应力和寿命损耗进行了计算,对比分析了改变负荷变化率、温度变化率、最低调峰负荷、主蒸汽温度降低幅度等措施对转子峰值应力的影响。基于上述分析结果,在保证转子安全性的前提下,提出了适应深度调峰和灵活性机组的优化运行方案。

汽轮机转子冷态启动过程的温度场和热应力研究

对汽轮机转子的冷态启动过程进行分析,编制对流换热系数计算程序并建立转子二维轴对称模型,应用有限元法模拟了转子冷态启动过程中的瞬态温度场和应力场,得到了转子温度场和应力场分布以及随时间的变化规律。通过对不同温升率下转子的应力场计算以及寿命损耗分析,得出了合理的温升率数值,优化了机组启动曲线,对汽轮机的长期安全运行具有实际意义。

电厂汽轮机转子在线监测系统设计研究

为进一步探究电厂汽轮机转子的高效监测方法,该文首先对电厂汽轮机转子在线监测系统整体框架进行设计,而后基于既有框架,分别对数据采集、数据分析、数据库等多个功能的技术要点进行详细探讨,最后对系统进行测试。测试结果显示,该系统在在线监测方面的性能相对较优,预计其在后续工作中具有潜在应用价值。

汽轮机转子锻件缺陷分析及改进措施

某材质为30Cr1Mo1V的汽轮机转子因无损检测不合格而报废,为了分析无损检测不合格的原因,对汽轮机转子进行解剖分析。针对缺陷部位定位取样、低倍分析、压断口,并对断口进行扫描电镜、能谱分析,确定缺陷的性质为裂纹性缺陷并伴随O-Al-Si-Mn类夹杂物。通过追溯冶炼过程缺陷的来源,优化了工艺参数并制定了一系列改进措施,减少该类缺陷产生,提高了产品质量。

基于LSTM网络的汽轮机转子热应力预测方法

在电厂灵活运行期间,转子内部因温度梯度较大而产生热应力,导致转子疲劳损伤。而传统有限元分析热应力的方法无法满足实时监测的需求。研究了一种基于数据驱动的LSTM神经网络模型。模型具有从历史序列数据中学习深度信息的能力。通过多组超参数对比实验,发现在神经元数量6,单元节点28,学习率0.005,Dropout比例0.5时网络预测效果较好;在冷态启动过程下使用LSTM神经网络模型的热应力预测数据与有限元样本数据相比,RMSE为7.8740MPa,最大热应力误差9.7480MPa。结果表明,上述模型相比传统有限元计算时间大大缩短,在保证较高精度同时,也能够满足未来实时在线监测的需要。

基于PSD的汽轮机转子轴振动传感器

针对汽轮机转子轴振动的测量需求,文章研制一款基于位置敏感器件(position sensitive detector,PSD)的振动传感器。建立传感器的灵敏度模型,根据模型得出传感器的最优结构参数,并设计低噪声的信号处理电路;通过实验对该传感器进行标定和测试,并与商用电涡流传感器进行对比测试。结果表明:振动传感器的灵敏度为0.33 V/mm,测量范围为2 mm,振幅分辨率为4μm,频率响应范围为10~325 Hz,重复实验标准差优于3μm;与商用电涡流传感器的测量结果具有良好一致性,可用于汽轮机转子轴振动的检测。

汽轮机转子有限元应力计算中网格划分的研究

由于升级改造后的汽轮机机组的蒸汽温度和压力都将明显提高,使得对汽轮机转子的应力计算精度要求也随之提高。在实际应用中,某些关键部位的应力情况对转子整体强度起着决定性作用,但有限元应力计算中,关于这些关键部位的局部网格划分方法的讨论不充分,为了在得到精确的计算分析结果的同时,又不影响计算效率,选择合理的局部区域和网格尺寸很关键。以计算某型号亚临界汽轮机高压转子在稳态额定负荷工况下的应力分布情况为例,应用Ansys Workbench软件按不同的网格划分方式进行有限元计算,得出该型号汽轮机高压转子应力集中的危险部位的应力值结果,进行比较分析。总结出一套适合汽轮机机组升温改造项目的有限元应力计算方法。

基于有限元分析的汽轮机转子疲劳损伤分析

汽轮机作为热能转换装置的关键部件,在能源领域发挥着重要作用。然而,长期高速旋转和复杂的工作条件使得汽轮机转子容易受到疲劳损伤的影响,从而威胁其安全性和可靠性。因此,文章介绍了基于有限元分析的汽轮机转子的疲劳损伤的分析,有助于揭示转子在不同工作状态下的受力特点,评估结构的疲劳寿命,为运行和维护提供科学依据。

基于LSTM网络汽轮机转子热应力预测及转子损伤在线评估研究

火电机组调峰过程中,频繁地启动和停机会导致转子内部温度分布不均,受到交变热应力影响,转子容易出现低周疲劳损伤。为解决这一问题,研究人员基于LSTM网络,对转子内部热应力进行预测,通过建立转子寿命模型的方式,对转子损伤进行在线评估,实时监控转子内部热应力分布情况,判断转子是否出现疲劳损伤,以期为保障火电机组安全运行提供技术保障。

基于小波包分析及神经网络的汽轮机转子振动故障诊断

根据Bently实验台所采集的碰摩、松动、不对中、不平衡4种典型汽轮机转子振动故障信号,运用小波包分析方法对其进行能量分析并提取故障特征.分析结果表明:小波包分析与信号能量分解的故障特征提取方法,可以获得汽轮机转子振动的故障状态,有较好的故障区分度;另外由于经过小波包分解再重构后所提取的故障特征参数浓缩了汽轮机转子振动故障的全部信息,而BP神经网络具有优良的非线性映射能力,对提取的故障特征参数应用BP神经网络映射,可对汽轮机转子振动故障进行进一步的诊断.诊断结果表明:基于小波包分析及神经网络的故障诊断方法,具有较高的故障识别能力.

基于ARMA的汽轮机转子振动故障序列的预测

汽轮机转子振动系统是一个确定性复杂系统,振动序列由多种频率成分的分量复合而成,建立尽可能完整与精确的系统振动数学模型是提取故障征兆信息及故障预测的保证.文中根据Bently实验台所采集的碰摩、松动、不对中和不平衡四种典型汽轮机转子振动故障水平方向与垂直方向的数据,剔除趋势项及周期项,所余的随机平稳噪声项经平稳性检验后,建立了汽轮机转子振动故障序列自回归滑移平均(ARMA)模型.计算结果表明,所建立的8个汽轮机转子振动故障ARMA模型一个半周期的预测值的平均误差μ均小于0.55μm,确定性因子r2均大于0.9915,具有较高的预测精度,为进一步提取故障征兆信息及故障发展趋势预测提供了条件.

支承刚度对汽轮机转子动力学特性的影响分析

从多体系动力学理论及有限元理论出发,研究了C50-8.83/0.98型汽轮机转子虚拟样机构建的原理,分析了支承刚度对转子临界转速的影响,并以支承刚度变化时的工况为条件,分析了转子-叶片蒸汽弯应力的变化情况,从而总结出支承刚度对转子动力学特性的影响规律。

加载速率对汽轮机转子钢低周疲劳损伤的影响

加载速率反映了汽轮机转子启停及运行时温度变化速度与负荷变化速率。对火电厂汽轮机转子30Cr1Mo1V钢在538℃温度下的低周疲劳损伤进行试验研究,研究加载速率对实际低周疲劳损伤和预测低周疲劳损伤的影响。结果表明:在相同的寿命分数下,加载应变速率越大,低周疲劳损伤越小;在同一加载速率下,总应变幅越大对应的低周疲劳损伤也越大;在同等应变幅条件下,转子钢高温低周疲劳预测损伤比实际损伤大,加载速率较低时,转子钢高温低周疲劳预测损伤比较大;加载速率对材料损伤有显著影响的取值范围为0.1%-s-1≤ε≤0.2%-s-1。

基于BP神经网络的汽轮机转子钢热脆化性能的预测

根据电化学极化法测定的10种热脆化程度不同的30Cr2MoV转子合金在不同钼酸钠电解液温度下的二次峰电流密度数据和合金的化学成分J参数数据,采用BP神经网络建立了转子合金脆性转变温度与二次峰电流密度、电解液温度、J参数之间的映射模型。通过对两种新30Cr2MoV转子合金的脆性转变温度进行预测,并将测算结果与线性回归方法得到的结果进行比较,结果表明网络训练误差和检验误差在±20℃以内,所建网络预测模型能较准确的预测新转子合金的脆性转变温度,BP神经网络用于转子合金的脆性转变温度的预测是有效、可行的。

国产超临界汽轮机转子钢低周疲劳特性的试验研究

为了解国产超临界汽轮机转子钢的静拉伸性能和低周疲劳特性,在540℃和593℃温度下对5种国产超临界汽轮机转子钢进行了静拉伸试验和总应变控制低周疲劳试验,给出了汽轮机转子钢的静拉伸力学性能参数,并拟合出其应变-疲劳寿命关系式.结果表明:在经过540℃和593℃低周疲劳试验后,5种转子钢的维氏硬度分别下降了约15和20,试验用超临界汽轮机转子钢均具有明显的循环软化特性.

电化学反向极化法检测汽轮机转子回火脆化的研究

首先通过合金冶炼以及热处理得到了模拟不同脆化程度的转子钢试样,然后采用反向极化法对各材料试样进行电化学测试。测试结果表明,极化曲线上的一个特征电流峰与材料的韧脆转变温度之间有良好的相关关系。通过对特征电流参数以及其它可以通过非破坏方法取得的有关材料参数的多元回归分析,得到了该材料韧脆转变温度的预测方程式,对试验材料以及新材料的电化学测试结果进行验证,预测值和实测值之差均在在±15℃之内。进而确立了一种该材料脆化程度高精度的无损检测方法。

激光再制造汽轮机转子的力学性能研究

针对激光再制造汽轮机转子轴颈,在汽轮机转子激光再制造后的综合跳动(TIR)控制在6.35μm以内的前提下,选用铁基粉末进行力学性能测试,研究了激光再制造层与基体复合材料的拉伸、冲击与弯曲等力学性能.结果表明:复合材料的抗拉强度和抗弯强度分别比基体材料28CrMoNiV的平均抗拉和抗弯强度提高11.29%和24.11%,复合材料的平均冲击吸收功为39J;根据并联力学性能模型的混合律,激光再制造层的力学性能优于基体材料28CrMoNiV;激光再制造层中一次晶轴与二次晶轴的数量远大于基体材料,高密度的位错阻碍了晶界滑移,使抗拉伸强度提高;再制造层晶粒相对基体材料小而密集,裂纹扩展路径曲折,裂纹萌生功的提高使韧性增强.

汽轮机转子高速动平衡技术研究

叙述了柔性转子影响系数法的平衡原理、平衡步骤和大型旋转机械振动烈度的品质评定标准,圆满完成了一个大修后的N102JHP汽轮机转子的高速动平衡试验,效果良好。研究表明:高速动平衡是降低汽轮机转子振动的一种有效方法。

材料硬度值下降对汽轮机转子寿命消耗计算的影响

对高温金属材料硬度值进行了研究,发现硬度值下降对计算汽轮机转子低周疲劳寿命和高温蠕变寿命影响较大,考虑硬度值变化对汽轮机寿命计算更接近实际寿命消耗。

基于排列熵与IFOA-RVM的汽轮机转子故障诊断

为了提高汽轮机转子故障诊断的识别准确率和效率,提出基于排列熵与改进的果蝇算法(IFOA)优化相关向量机(RVM)的汽轮机转子故障诊断方法。将实验数据进行自适应完备的集合经验模态分解(CEEMDAN),并选取故障特征敏感的IMF分量计算排列熵,以此构造特征样本集,进而建立"二叉树"IFOA-RVM故障分类器对特征集进行分类,其中IFOA通过两个阶段来定义果蝇群体的搜索范围来提高搜索效率,同时避免RVM核函数陷入局部最优。通过ZT-3汽轮机转子模拟试验台获得的故障数据进行实验研究,结果表明与模糊熵对比,排列熵获得的特征样本集的聚类效果明显;IFOA-RVM分类器在故障识别准确率和效率上优于FOA-RVM等其它分类器;证明了基于排列熵与IFOA-RVM汽轮机转子故障诊断方法的有效性和可行性。