汽轮机转子应力分析研究

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汽轮机转子的传热分析和热应力计算_唐军

( 1. Automation Department, School of Electr onics, Informati on and Electrical Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200030, China;
2. Shanghai Electrical Power Generation Equipment Co., Ltd. Shanghai Turbi ne Plant, Shanghai 200240, China)
计算的方程个数 n。子表面的轴向和切向热应力 S 的大小正比于转子表面温度 T S
与体积平均温度T 的差值, 即:
S=
-
E 1-
v(T S-
T)
( 8)
其中, E 为弹性模量, 为热膨胀系数, v 为泊松
比。
在上节中推导了各体积单元的温度计算式, 由此不难得到体积平均温度T 。
=2
rS -
r 2
l, l 为选取的某段转子长度, 代入
( 5) 式有:
t
c ( r rS - r 2/ 4) 2 hrS + k( r S / r- 0. 5)
( 6)
用( 6) 可以计算出满足要求的 r 和 t 。
n= ( r S - rB ) / r
( 7)
由( 7) 计算出所转子分层的个数即计算机要
第 39 卷第 3 期 2010 年 9 月
热力透平
THERMAL TURBIN E
V ol. 39 N o. 3 Sept. 2010
汽轮机转子的传热分析和热应力计算
唐军1, 2 , 季佳2 , 刘慧2

汽轮机转子应力论文

汽轮机转子应力分析摘要：转子中心孔的裂纹多为径向裂纹，促使其发展的主应力为切向应力，因此在启动过程中，汽轮机转子中心孔处是转子受力的最大部位，要防止该初出现脆断和裂纹。

关键词：汽轮机转子应力分析汽轮机转子是主轴和叶轮的组合部件，转子是汽轮机设备的心脏。

随着高温高压大容量锅炉汽轮机机组的发展，汽轮机转子的重量和尺寸也愈来愈大。

高压蒸汽喷射到工作叶片后，转动力矩由叶轮传到主轴。

主轴不但承受扭矩和由自重引起的弯矩作用，而且因为主轴较长，过热蒸汽自第一级至最末级叶轮其温度是逐渐在降低的，由于这种不均匀的温度分布，主轴还要承受温度梯度所造成的热应力。

此外，主轴还要受到因振动所产生的附加应力和发电机短路时产生的巨大扭转应力及冲击载荷的复杂作用。

叶轮是装配在主轴上的，在高速旋转时，圆周线速度很大，出于离心力的作用产生巨大的切向和径向应力，其中轮毂部分受力最大。

叶轮也要受到振动应力和毂孔与轴之间的压缩应力。

高参数大功率机组的转子因在高温蒸汽区工作，还要考虑到材料的蠕变、腐蚀、热疲劳、持久强度、断裂韧性等问题。

1 汽轮机转子的材料要求(1)严格控制钢的化学成分。

钢中含硫量不大于0．035％(酸性平炉钢)或0．030％(碱性电炉钢)；铜的含量应低于0．25％；含锡的钢材，钼的含量不允许低于下限，钢中的气体(如氢等)应尽量低。

(2)综合机械性能要好。

既要强度高，又要塑性、韧性好。

沿轴向和径向的机械性能应均匀一致，要求轮毂与轮缘之间的硬度偏差不超过hb40，轮毂或轮缘本身各点的硬度差不得超过hb30，而且主抽两端面硬度值的偏差不超过hb40。

此外，还要求材料的缺口敏感性小。

(3)有一定的抗氧化、抗蒸汽腐蚀的能力；对于在高温下运行的主铀和叶轮，还要求高的蠕变极限和持久强度，以及足够的组织稳定性。

(4)不允许存在白点、内裂、缩孔、大块非金属夹杂物或密集性细小夹杂物等缺陷。

(5)有良好的淬透性，良好的焊接性能等工艺性能。

2 汽轮机转子用钢介绍汽轮机转子的材料是按不同的强度级别选用的。

汽轮机转子缺陷分析和安全性评估

汽轮机转子缺陷分析和安全性评估陈延强,杨灵,杨长柱,张元林(东方电气集团东方汽轮机有限公司,四川德阳,618000)摘要:文章以线弹性断裂力学为基础,结合国内外相关含缺陷转子安全性评估方面的研究,编制了汽轮机转子缺陷评估方法。

以某联合循环汽轮机高压转子为例进行安全性评估,结果表明在正常运行工况下,这些缺陷不会引起一次性断裂且缺陷的疲劳裂纹扩展次数远远大于机组要求的寿命次数。

关键词:缺陷,临界裂纹,裂纹扩展中图分类号:TK262文献标识码:A文章编号:1674-9987(2023)04-0001-04 Defect Analysis and Safety Assessment of Turbine Rotor CHEN Yanqiang,YANG Ling,YANG Changzhu,ZHANG Yuanlin(Dongfang Turbine Co.,Ltd.,Deyang Sichuan,618000)Abstract:Based on linear elastic fracture mechanics and domestic and foreign research on safety evaluation of defective rotors,a method of turbine rotor defects evaluation is developed in this paper.Taking a high pressure rotor of combined cycle turbine as an example,the safety evaluation results show that these defects will not cause one-time fracture under normal operation conditions and the fatigue crack propagation times of defects are far greater than the required life times of the unit.Key words:defects,critical crack,crack propagation第一作者简介:陈延强(1989-),男,硕士研究生,工程师,毕业于大连理工大学固体力学专业,现从事于转子轴承设计研发工作。

汽轮机的热应力、热变形、热膨胀分析

汽轮机的热应力、热变形、热膨胀主要内容：主要介绍汽轮机的热应力、热膨胀和热变形；汽轮机寿命及如何进行汽轮机的寿命管理。

Ⅰ汽轮机的受热特点一、汽缸壁的受热特点汽轮机启停过程是运行中最复杂的工况。

在启停过程中，由于温度剧烈变化，各零部件中及它们之间形成较大的温差。

导致零部件产生较大的热应力，同时还引起热膨胀和热变形。

当应力达到一定水平时，会使高温部件遭受损伤，最终导致部件损坏。

1．汽缸的受热特点（1）启动时，蒸汽的热量以对流方式传给汽缸内壁，再以导热方式传向外壁，最后经保温层散向大气，汽缸内外壁存在温差，内壁温度高于外壁温度，停机过程则产生相反温差。

（2）影响内外壁温差的主要因素：①汽缸壁厚度δ，汽缸壁越厚，内外温差越大。

②材料的导热性能；③蒸汽对内壁的加热强弱。

加热急剧：温度分布为双曲线型，温差大部分集中在内壁一侧，热冲击时；加热稳定：温度分布为直线型，温差分布均匀，汽轮机稳定运行工况；缓慢加热：温度分布为抛物线型，内壁温差较大，实际启动过程中；2．转子的受热特点蒸汽的热量以对流方式传给转子外表面，再以导热方式传到中心孔，通过中心孔散给周围环境，在转子外表面和中心孔产生温差，温差取决于转子的结构、材料的特性及蒸汽对转子的加热程度。

Ⅱ汽轮机的热应力一、热应力热应力概念：当物体温度变化时，热变形受到其它物体约束或物体内部各部分之间的相互约束所产生的应力。

①温度变化时，物体内部各点温度均匀，变形不受约束，则物体产生热变形而没有热应力。

当变形受到约束时，则在内部产生热应力。

②物体各处温度不均匀时，即使没有外界约束条件，也将产生热应力；在温度高的一侧产生热压应力，在温度低的一侧产生热拉应力。

二、汽缸壁的热应力1．启动时，汽缸内壁为热压应力，外壁为热拉应力，且内外壁表面的热压和热拉应力均大于沿壁厚其他各处的热应力。

内壁；t E i ∆⋅-⋅-=μασ132 外壁：t E ∆⋅-⋅-=μασ1310 在停机过程中，内壁表面热拉应力，外壁表面热压应力。

基于差分法的3OOMW汽轮机转子热应力在线监测数学模型研究

基于差分法的３Ｍ轮机转子热应力ＯＷ汽Ｏ在线监测数学模型研究
吴勇刚
（北京国电京缘科技开发有限责任公司，北京１０４）００４【要］对３０摘针０ＭＷ机组汽轮机的转子热应力在线求解，给出了一种基于差分方法的计算模型。利用此种方法
３Ｃｌｌ耐热合金钢。０ｒＭｏＶ
蒸汽与转子表面的换热系数，单位／ ℃ ；）
需的精度。因此，解析法将是热应力分析最基本的，也是最
终的解决方法。
力机组参与调峰。由于调峰的负荷变动以及频繁启停经常使汽轮机组处于启动、变载、停机等非稳态工况下，因此汽轮
机的各个部件之间、部件内部温差变化大，容易产生较大的
温度梯度，而产生交变热应力，终导致汽轮机组的疲劳进最损伤。这对火电厂的安全生产和经济运行有很大的危害。
２１年７０２月
现代工业经济和信息化
ＭｏｅｎＩｄｓｒｌｃｎｍｙｎｆｒｔｎｚｔｎｄｒｎｕｔｉｏｏｄＩｏｍａｉｉａｉａＥａｎｏｏＪｌ，２１ｕｙ０２
Ｔｏｔｌｏｆ３ａ０
总第３期Ｏ学术探讨
在现实工况中，汽轮机转子是高速旋转的部件，目前的测量手段中并没有直接测量其温度场及热应力的可靠方法，
１有限元法．２有限元法是将汽轮机的转子考虑为一个轴对称的二维数
只能通过理论计算来实现，这就依赖于一个准确的数学模型的建立。因此，建立一个速度陕、精确度高的汽轮机转子热

汽轮机转子的应力分析

ＴｅＳｒｓａｙｉｏｔａＴｒｉｅＲｔｒｈｔｅｓＡｎｌｓｓｆＳｅｍｕｂｎｏｏ
Ｌｎ，ＡＧＪｍｎ，ＢＩｕＩＭｉｇＹＮｉｉｇＡｎ・Ｙ
（ｈｎｓａｎｅｉｃｎｅＴｃｎｌｙｔｓｔｅｆｎｒｄｏｅＥｇｅｒｇＣａｇａ１０６Ｃｉ）ＣａｇｈｉｒｔｏＳｉｃ＆ｅｈｏｇ，ｅｎｔｔｏＥｅａｗｒｎｉｅｎ，ｈｎｓ０７，ｈａＵｖｓｙｆｅｏｈＩｉｇｎＰｎｉｕｙｈ４ｎ
ＡｂｔａｔＢａｓｏｅｔｅｒｔａｎｌｓｓｏｅｅｅｙｓｒｓｆｔｅｓｅｍｕｂｎｏｏｎｔｅｏｅａｉｎ，ｔｅｓｒｓａｓｒｃ：ｙｍｅｎｆｔｈｏｅｉｌａａｙｅｆｈｖｒｔｅｓｏｔａｔｒｉｅｒｔｒｉｈｐｒｔｈｃｔｈｏｈｔｓｈｓｅｂｅａｃｌｔｄａｃｒｉｇｔｈｃｕｌｃｎｉｏｓｔｈｓｐｏｉｅｈｏｅｉａａｉｆｒｒｄｃｎｈｒｌｔｅｓｏｔａｅｎｃｕａｅｃｏｄｎｔｅａｔａｏｄｔｎ．Ｉａｒｖｄｄａｔｅｒｔｌｂｓｏｅｕｉｇｔｅｍａｓｒｓｆｓｅｍｌｏｉｃｓｔｒｉｅｒｔｒａｄｄｔｒｉｉｇｃｎｒｌｔｒｅｓｆｒｓａｔｎｎｔｐｎｈｔａｔｒｉｅｒｔｒｕｂｎｏｏｎｅｅｎｎｏｔａｇｔｏｔｒｇａｄｓｏｉｇｔｅｓｅｍｕｂｎｏｏ．ｍｏｉＫｅｒｓｓｅｍｕｂｎｏｏｔｅｒｔａｎｌｓｓｓｒｓｎｙｉｙｗｏｄ￣ｔａｔｒｉｅｒｔｒ；ｈｏｅｃｌａａｙｉ；ｔｅｓａａｓｓｉｌ

冷态滑参数启动方式下的汽轮机转子热应力分析

净态滑参数启动方式汔转孑应力分析术下的轮机
口甘霖口丁毓峰
武汉４０７３００武汉理工大学机电工程学院
摘要：以当前广泛应用的汽轮机冷态滑参数启动过程为重点研究工况，建立汽轮机转子的全尺寸有限元分析模
型．采用加载等效质量块的方法对其进行简化；用工程热力学及传热学知识对汽轮机转子边界蒸汽温度和各部位的并采对流放热系数进行计算．其作为边界条件加载到汽轮机转子有限元模型上。过有限元分析软件ＡＳＳ对转子进行温将通ＮＹ
Ａｂｔａｔｔｔｋｓｃｒｅｔｓｒｕｒｃｓｔｏｄｓｉｉｇｐｒｍｅｅｐｌｄｗｉｅｙｔｈｔａｔｒｉｅａｈｅｓｒｃ：Ｉａｅｕｒｎｔｔｐｐｏｅｓｗｉｃｌｌｎａａｔｒａｐｉｄｌｏｔｅｓｅｍｕｂｎｓｔｅｋｙａｈｄｅｗｏｋｎｏｄｔｎｆｒｏｒｓｕｙｔｓａｌｈａｆｌ－ｉｅｆｉｌｍｅｔａａｙｉｍｏｅｒｔｅｓａｔｒｉｅｒｔｒａｄｓｍｐｉｔｒｉｇｃｎｉｏｏｕｔｄｏｅｔｂｉｕｌｓｎｔｅｅｎｎｙｉｉｓｚｉｅｓｏｅｆｂｏｄｎｎｅｕｖｌｎｓ；ＡａｃｌｔｎｉｍａｅｆｒｔｅｓａｔｍｐｒｔｒｒｕｄｔｅｂｕｄｒｆｔｒｉｅｒｔｒａｄｆｒｙｌａｉｇａｑｉａｅｔｍａｓｃｌｕａｉｓｏｄｈｔｍｅｅａｕｅａｏｎｈｏｎａｙｏｕｂｎｏｏｎｏｅｏｃｅｃｅｔｏｏｖｃｉｅｈａｒｎｆｒａｌｌｃｔｎｔｈｎｗｌｄｅｏｎｉｅｒｇｔｅｍｏｙａｃｎｅｔｒｎｆｒｗｉｏｆｉｎｆｃｎｅｔｖｅｔａｓｅｔｌｏａｉｓｗｉｔｅｋｏｅｇｎｅｇｎｅｉｈｒｄｎｍｉｓａｄｈａａｓｅｈｌｉｔａｏｈｎｔｅｔｅｃｃｌｔｄｒｓｌｒｏｄｄｔｈｎｔｌｍｅｔｍｏｅｒｔｅｔｒｉｅｒｔｒａｏｎａｙｃｎｉｏｓＴｅｆｉｌｍｅｔｈａｕａｅｅｕｔａｅｌａｅｏｔｅｆｉｅｅｎｄｌｆｈｕｂｎｏｏｓｂｕｄｒｏｄｔｎ．ｈｎｔｅｅｎｌｓｉｅｏｉｉｅａａｙｉｓｆｒｎｌｓｓｏｔｅＡＮＹＳｗｌｈｌｏａｃｌｔｎｎｌｚｈｅｅａｕｅｆｌｎｔｅｏｏｏｐｅｅｔｔｅｅｅａｕｅｗａＳｉｅｐｔｃｌｕａｅａｄａａｙｅｔｅｔｍｐｒｔｒｅｄｉｈｒｔｒｔｒｓｎｈｔｍｐｒｔｒｌｉｄｓｒｕｉｎｔｅｍｏｎｎｈｏａｉｎａｉｈｔｅｍａ．ｅｅａｕｅｄｆｒｎｅａｐａ；Ｉｓｓｒｓｅｄｏｈｏｏｏｌｉｉｔ，ｈｍｅｔａｄｔｅｌｃｔｔｔｂｏｏｗｈｃｈｘｔｍｐｒｔｒｉｅｅｃｐｅｒｆｓｔｔｓｆｌｎｔｅｒｔｒｃｕｄｅｉｂａｃｌｔｄａｄａａｙｅｙｔｅａａｙｉａｔｏｆｉｄｒｃｏｐｉｇｏｅｔｔｅｓｔｂａｎｃａｇｓｏｔｓｉｔｉｕｉｎ，ｅｃｌｕａｅｎｎｌｚｄｂｈｎｌｔｌｃｍｅｈｄｏｉｅｔｕｌｆａｒｓｏｏｔｉｈｎｅｎｓｒｓｄｓｂｔｎｃｎｈｓｅｒｏｔｅｍａｉｍｑｉａｅｔｓｅｓａｄｔｎｏａｉｎａｈｃｈｘｑｉａｅｔｓｅｓａｐａｓＴｅｒｐｒｌｏｇｖｓｈｘｍｕｅｕｖｌｎｔｓｎｉｒｍｅａｄｌｃｔｔｗｉｈｔｅｍａ．ｅｕｖｌｎ￣ｓｐｅｒ．ｈｅｏｔａｓｉｅｏｃｍｐｔｎｏｎｅｓｏｅｋｙｉｓｅｅｐｌｉｇａａｙｅｎａｃｌｔｄｒｓｌｏｔｅｓｅｍｒｉｅｏｅｅｔｕｓｌｎｔｅｓｕｓｗｈｎａｐｙｎｎｚｄａｄｃｌｕａｅｅｕｔｔｔａｔｂｎ．ｃｈｌｓｈｕ

发电机甩负荷,转子表面承受应力原因分析

WORD格式发电机甩负荷，转子表面承受应力原因分析机组甩负荷也要分多种情况，所以转子表面在不同情况不同时间所受应力也有不同，有时是受到交变应力的影响：(1)当由电气原因造成机组甩负荷时，则发电机甩去全部或大部分负荷（仅剩下厂用电负荷），这时机组最显著的特征是转速升高，若汽轮机调速系统的动态特性不理想，就会造成汽轮机超速保护动作而停机。

这时由于转速上升，使汽缸内鼓风摩擦热量增加，同时转子内部受到泊桑效应影响收缩变短，再加上转子表面暂时受热膨胀，所以瞬间是受到压应力。

但是后期由于汽机调门的关小，转速下降且蒸汽量减少的同时转子又受到冷却，故此时转为收缩受阻，所以承受拉应力。

(2)当由汽轮机保护动作造成机组甩负荷时，则发电机组会甩去全部负荷，此时机组转速与甩负荷前相比基本不变。

由于高中压自动主汽门的关闭，切断了进入汽轮机的所有蒸汽，此时机组得以维持稳定转速全靠电网的返送电，即发电机组变为电动机运行模式，称为逆功率运行，在逆功率运行期间由于鼓风摩擦热量的存在，转子表面冷却影响不大。

但目前大型机组一般都有逆功率保护联跳发电机，此时由于转速的下降再加上无蒸汽进入汽轮机，通过汽轮机通流部分的蒸汽温度将发生大幅度的降低，使汽缸、转子表面受到急剧冷却，致使其中产生很大的热应力，这时转子表面主要应该是受拉应力。

(3)当由部分主汽门或部分调门突关造成机组甩负荷时，则发电机组仅甩去部分负荷，机组转速保持不变。

其甩负荷量视突然关闭的主调门的通流量，占机组当时进汽量的份额而定，同时也与主调门的类别有关。

此类甩负荷后机组负荷发生了大幅度的变化，则进入汽轮机的蒸汽量随之而减小，由于调速汽门的节流作用，通过汽轮机通流部分的蒸汽温度将发生大幅度的降低，使汽缸、转子表面受到急剧冷却，转子表面收缩受阻，故无疑同样是受拉应力。

专业资料整理。

汽轮机启动过程中转子的三热分析及控制方法

汽轮机启动过程中转子的三热分析及控制方法摘要：蒸汽在汽轮机内膨胀做功，将热能转变为机械能，同时又以对流传热的方式，将热量传递给转子等金属部件的表面。

由于热量与转子接触，在转子内产生温差，从而产生热应力后导致转子的热膨胀和热变形。

本文就目前600MW汽轮机在不同方式启动过程中转子三热的原因及所暴露的问题和控制方法问题分析得到一些三热对转子的影响及控制方法，以保证汽轮机组的正常运行。

关键词：汽轮机；转子；三热；自动控制一、汽轮机转子的受热特点1.1 600MW汽轮机高中低压缸蒸汽温度当汽轮机冷态启动时，温度较高的蒸汽与冷的汽缸内壁接触，这是蒸汽的热量主要以凝结放热的形式传给金属壁（现代大型汽轮机的一、二次汽温高，一般为535〜650C,）高压缸调节级和中压缸调节级第一级的热降都不大，因此调节级后和中压缸第一级后的汽温仍然很高，必须选用合适的耐热合金钢。

由于凝结放热的系数很高，且越高，放热系数越大，传热量也就越大，汽缸内壁温度很快就上升到该蒸汽压力下的饱和温度，当汽缸内壁的金属温度高于该蒸汽压力下的饱和温度时，凝结放热阶段结束，此后蒸汽主要以对流放热的方式向转子传热。

1.3转子的工作特点汽轮机转子的工作条件相当复杂，工作时转子受高压、高温气流冲击，除承受巨大的扭矩外，还要承受高速旋转的巨大离心力。

受热不均时引起的热应力和热变形，轴系振动时产生动应力，因此，要求转子必须具有很高的结构强度和优秀的工作特性。

1.3转子所用材料】油封环；2轴封若；3-轴；4-动叶5-叶轮：图1转子的结构例如，某600MW汽轮机高、中压转子采用30Cr1Mo1V耐热合金钢制成，能在590C 下安全工作。

低压转子材料采用30Cr2Ni4MoV，高、中压转子脆性转变温度（FATT）W 80 C,低压转子脆性转变温度（FATT）W- 10C，保证了转子良好的性能。

1.4受热方式及产生的危害现代汽轮机的转子，虽然其受热条件比汽缸好些，它的外周面和叶轮两侧均能与蒸汽接触，仅转子中心的热量仍然是由它的外周以热传导的方式传递的。

汽轮机转子热应力在线监测与疲劳寿命分析

Ａｂｓｒｃ：ｎｔｓｐａｅ，ｆｒｔｅｕｎｔａｙｔｒｌｃｎｃｉｎｄｆｅｅｉｑｔｏｔｈｈｉｄｂｏｎｄｒｏｉｉｎ，ｔｅｆ— ｔａｔＩｈｉｐｒｏｈｓｅｄｈｅｍａｏｄｕｔｏｉｒｎｔａｅｕａｉｎｗｉｈｔｅｔｒｕａｙｃｎｄｔｏｌｈｉｎｔｄｆｒｎｃｔｏｓｍｏｅｌｄａｏｕａｅｏｍｏｔｒｔｅｒｔｒｔｅａｉｅ— ｉｆｅｅｍｅｈｄｉｄｌｅｎｄｆｒｌｔｄｔｎｉｏｈｏｏｈｒｌ— ｓｒｓｎｉｅ．ＴｈｕｖｌｎｒｉｔｏｅｍｍｔｅｓｏｌｎｅＥｑｉａｅｔＳｔａｎｍｅｈｄｉｅｓｕｓｄ，ｔｅｍｕｌ — ｘａｔｅｓｓａｅｍｏｅｓｓｍｐｉｉｄ，ａｄｔｅｍｕｌ — ｘａｏｃｃｅｆｔｇｓｔａｌｔｄｉｔｉｉｌｆ — ｈｔａｉｓｒｓｔｔｄｌｉｉｌｆｅｉｌｎｈｔａｉｌｌｗｙｌａｉｕｅｉｒｎｓａｅｎｏｕｎａａａｉｘ
（尔滨工业大学能源科学与工程学院，尔滨１００）哈哈５０１
摘要：对第三类边界条件转子非稳态导热微分方程，采用有限差分格式分析计算，实时在线监测转子应力变化。采用等效应变法，简化转子多轴应力状态模型，转子多轴低周疲劳转化为单轴疲劳问题，于线性损伤累积模型，将基
ｔｅｍｏｅ，ｂｓｄｌｅｒｃｍｕａｉｅｄｍａｅｍｏｅ，ｔｅｒｉ — ｏｔｏｓａｏｔｄｔｎｌｓｎａｃｌｔｈｏｏｗｉｄｌａｅｉａｕｌｔａｇｄｌｈａｎｆｗｍｅｈｄｉｄｐｅｏａａｙｅａｄｃｕａｅｔｅｒｔｒｌｕｇｎｖｌｌｏ

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４离心力对转子的影响汽轮机转子是一个高速旋转的部件。由于转子自身的离心力作用，得使中心孔产生很大的切向应力。所有制造厂在进行转子设计时，都要进行此项应力的计算，以此作为转子强度校核的主要依据。其计算方法采用二次计并算法，即先将转子看作外半径为Ｒ的等厚度转轴（厚壁圆筒）计算该轴旋转离，心力引起的应力值，叠加作用在该轴外表面上的叶轮离心力产生的应力值。再转轴的外表面由于承受着各个叶轮离心力产生的径向负荷，转轴上受到各个叶轮产生的若干段均布负荷作用。计算转轴应力时，以分别对每一段可负荷进行应力计算。然后，把各段负荷对轴内孔表面上同一点引起的切向应力相加之总和，即求得由各个径向负荷所引起的轴内孔表面的切向应力。５启动过程中对转子加热引起的热应力对于大功率汽轮机组来说，转子半径较汽缸壁厚度大。因此在汽轮机启停过程中，子成为热应力相当高的部件。为了计算转子的热应力，先要确转首定转子的温度场。转予温度场的建立，有赖ｊ学模型的建立。由此根据初数始条件和边界条件，解出转子温度场。求汽轮机在起停过程中，转子受燕汽流的冲刷强烈，换热强度大，因而径向温度有相当大的变化。由于转子的旋转，外表面受汽流冲刷的机会均等，其因而
沿周向可以说温度没有变化。即鬲 பைடு நூலகம் ０汽轮机启停以及正常运行时，汽在蒸
集中的材料经常处于塑性状态。在这种情况下，统的汽轮机转子应力分析传方法就显得有些落伍了。由上可见，日前广泛使用的汽轮机转子应力分析模型的误差主要来源于：（）１温度场分布求解过程：２材料参数不随温度发生变化假设：３热塑性简化（）（）为热弹性假没：４实际问题的＝维简化、应力集中等。（）：上述４种来源的误差中，果温度场计算使用有限差分方法，如则第（）类１误差就能在最大程度上得到减小，然以全温差方法为基础的应力计算模型难显以避免后而３种素导致的误差。为消除上述误差来源，高应力分析精度，文尝试采用差分方法对转子提本的热应力场进行分析，用模拟的方法，采控制升速率、升负荷率和暖机时间。２汽轮机的热应力高温、高压大功率汽轮机的启动和带负荷，别是冷态启动过程要求十特分严格，转子和汽缸的热应力要进行严密监视。因为在机组启动和带负荷对过程中，轮机转子及汽缸温度变化将产生很大的热应力。如果启动过程汽控制不好，影响汽轮机的使用寿命，将甚至损坏设备。除了汽轮机冷态启动和带负荷，生热应力外，产其热态启动和主蒸汽温度变化同样对汽轮机热应力产生良影响。凶此加强机炉的配合，高锅炉的运行可靠性是一个非常重提要的问题。汽缸和转子在启动和负荷变化过程中，本身的温度分布是不均匀的，蒸受汽冲刷的表而温度高，金属内部温度低，、中压转子进汽部分表面温度较高高，中心孔温度较低，沿着转子半径存在着一个由里向外温度逐步增高的温度梯度。这个温度梯度使金属各部分膨胀不同，因而产生机械应力，这种由热产生的机械应力定义为热应力。众所周知，由转子附近蒸汽参数变化所引起的热应力，由下式描述：可：识一半１，占）（一，）（）Ｉ
１前言汽轮机转子是大型热力发电机组的核心部件，是影响机组安全性的重要因素之一。通常，组的启动方式有两种：种是经验启动曲线，机一由运行人员设立目标值、变化率、暖机时间。另一种是按条件启动，目标值由运行人员依据汽轮机转子的应力安全裕度设定其变化率和暖机时间。这样既能保证机组的寿命，又能科学合理的确定机组的启动时间。单机容量２０Ｗ以下的０Ｍ机组，常采用第一种启动方式。３０Ｍ以上的大机组采用第二种启动方通０Ｗ式。传统汽轮机转子应力分析采用的分析模型是表面光滑的厚壁圆筒体（对ｊ袖称模型）通过边界传热过程分析得到温度分布，，应用总温差法计算转子体上的热应力，加离心应力以后得到总应力结果。转子危险部位温度场的求解，迭是热应力简化计算模型的重要步骤。目前通用在线求解温度场主要采用３种方法：析法、控制模型法、数值法（解差分法）。目前，随着越来越多的高参数机组成为电网发电的主力，些机组设计运行温度高、载荷大，这部分应力
科学论坛
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汽轮机转子应力分析研究
贺军曹世勇苏志刚
７０３）５３６（内蒙古目电能源投资有限公司乌斯太热电厂内蒙古［摘要］文以汽轮机转子应力计算为依据，用差分的方法进行模拟，制升速率、升负荷率和暖机时间，而大大提高了在线应力计算模型分析的精本采控从确度。［关键词］轮机转于应力汽中图分类号：Ｋ６Ｔ２文献标识码：Ａ文章编号：０９９４（００００２ｌ１０ｌＸ２１）５０１ＩＯ