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电站锅炉高温受热面寿命在线监测技术的研究与应用

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电站锅炉高温受热面寿命在线监测技术的研究与应用

作者：王捷华北电力大学（北京）

学位级别：硕士

本文主要对电站锅炉高温受热面寿命在线监测技术进行了研究。首先以过热器为对象,分析了寿命损耗的机理以及寿命损耗评估方法。接着对过热器壁温和等效应力的计算方法进行了分析。然后运用以θ参数法修正方程为基础的寿命预测模型,并考... 详细信息

本文主要对电站锅炉高温受热面寿命在线监测技术进行了研究。首先以过热器为对象,分析了寿命损耗的机理以及寿命损耗评估方法。接着对过热器壁温和等效应力的计算方法进行了分析。然后运用以θ参数法修正方程为基础的寿命预测模型,并考虑汽水分离器等炉外承压部件的寿命在线监测技术,开发了电站锅炉承压部件寿命在线监测系统。最后运用本监测系统,对沁北电厂#2机组的屏式过热器和高温过热器进行了寿命损耗的计算。在线监测系统程序的编制,采用了基于数据库的系统结构,使用了Delphi编程工具和SQL数据库语言。该寿命在线监测系统,较好的实现了对锅炉承压部件重要参数的实时监测和寿命的在线管理。

关键词：电站锅炉过热器寿命损耗在线监测

汽轮机低压缸零出力运行安全性分析及寿命评价

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汽轮机低压缸零出力运行安全性分析及寿命评价

作者：刘天文山东大学

学位级别：硕士

综合国内能源发展形式,火力发电仍占据主导的地位,其仍作为我国最主要的发电方式。但随着“双碳”政策的提出和可再生能源的大规模利用,火力发电行业受到冲击,提升机组运行灵活性,大规模参与电网深度调峰将是大势所趋。低压缸“零出力... 详细信息

综合国内能源发展形式,火力发电仍占据主导的地位,其仍作为我国最主要的发电方式。但随着“双碳”政策的提出和可再生能源的大规模利用,火力发电行业受到冲击,提升机组运行灵活性,大规模参与电网深度调峰将是大势所趋。低压缸“零出力”改造,即低压缸内通入少量蒸汽,但低压转子仍然保持额定的转速,中压排汽全部用于供热,以提高供热能力,同时可以提高机组的调峰能力,减少煤耗,实现少碳排放的目标。但低压缸切缸运行使低压转子处于高真空的环境下保持额定转速高速旋转,进汽流量较小会使此工况下机组运行产生一系列的安全问题,对机组的运行寿命产生损耗。低压缸零出力改造对机组安全和寿命损耗的影响缺乏系统的研究,因此本文采用数值模拟计算和理论分析的方法,以某电厂300MW低压缸零出力供热机组为分析对象,研究基于现场测试数据的低压缸切缸运行时通流部分鼓风状态的确定方法,确定适应于低压缸切缸运行工况的低压缸换热模型和鼓风热计算方法,简化转子和汽缸的物理模型,利用有限元热力耦合计算方法,计算不同工况下的温度场和应力场,获得冷却蒸汽和末级喷水对于转子和汽缸温度及应力分布的影响规律,确定转子的危险点。提出适应于低压缸切缸运行时转子的低周疲劳寿命损耗率计算方法。主要内容如下:(1)根据某电厂300MW机组低压缸零出力运行参数,对切缸运行参数变化分析,提出低压缸切缸运行时鼓风状态的确定方法。根据现场数据,低压前四级蒸汽温度压力逐渐减小,末两级蒸汽温度与压力升高,确定末两级处于鼓风状态。(2)确立适应于低压缸切缸运行时通流部分的换热计算模型和鼓风热计算方法,获得切缸运行时的热边界条件。(3)对低压缸转子和汽缸模型简化分析,建立二维转子简化模型和三维汽缸简化模型,对转子与汽缸进行典型工况下温度、应力计算。结果表明,转子危险点出现在末级叶根处,汽缸危险点出现在结构复杂的三四级连接处。(4)进行不同冷却蒸汽流量下转子和汽缸温度场与应力场计算,随冷却蒸汽流量的下降,转子和汽缸的温度与应力逐渐升高;进行不同末级喷水流量下转子和汽缸温度场应力场计算,随末级喷水流量的减小,转子危险点处温度与应力逐渐上升,汽缸危险点处温度逐渐升高。但汽缸末级处应力在喷水流量1 t/h至4 t/h时逐渐下降,喷水流量4 t/h变为5 t/h时,综合热应力的影响,应力会有所升高。(5)提出适应于低压缸切缸运行时转子寿命的分析方法,结合应变-寿命计算公式,获得频繁切缸时转子的寿命损耗率。切缸运行时,通入冷却蒸汽与末级喷水的措施,使末级产生的鼓风热领被带走,转子末级热应力变化小,低周疲劳产生的寿命损耗较小。对不同冷却蒸汽流量和喷水流量工况下转子寿命损耗进行计算,结果表明冷却蒸汽流量的增加和喷水流量的提升能够减小转子的疲劳寿命损耗,进一步保障机组的运行寿命。

关键词：低压缸“零出力” 热力耦合鼓风状态鼓风热量寿命损耗

1025t/h锅炉冷态启动汽包寿命有限元计算

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1025t/h锅炉冷态启动汽包寿命有限元计算

作者：刘文会长沙理工大学

学位级别：硕士

随着电力工业的快速发展,电网峰谷差也不断增大,大容量火电机组参与调峰任务的要求也日益紧迫,在机组启停过程中,锅炉汽包承受交变的机械应力和热应力,频繁交变的应力将加大锅炉汽包的低周疲劳损伤,缩短其使用寿命。因此通过计算冷态启... 详细信息

随着电力工业的快速发展,电网峰谷差也不断增大,大容量火电机组参与调峰任务的要求也日益紧迫,在机组启停过程中,锅炉汽包承受交变的机械应力和热应力,频繁交变的应力将加大锅炉汽包的低周疲劳损伤,缩短其使用寿命。因此通过计算冷态启动不同温升率锅炉汽包瞬态温度场和瞬态应力场,并在此基础上对锅炉汽包的寿命和冷态启动过程的燃料的损失量进行研究,对电厂锅炉的安全、经济运行具有重要意义。本文以某电厂1025t/h锅炉汽包作为研究对象,通过有限元理论和实际经验对锅炉汽包结构进行简化,在有限元分析软件ANSYS前处理器中建立锅炉汽包的三维实体模型,采用映射网格建立了锅炉汽包的有限元模型,并对关键部位纵向截面内转角处进行细化,通过施加了约束条件、边界条件和初始条件计算了冷态启动不同温升率该锅炉汽包的瞬态温度场、瞬态热应力、瞬态机械应力和瞬态总应力,指出了热应力的最大值的位置,机械应力与压力成正比关系,通过理论公式确定最危险点修正后的循环应力幅,查BS5500设计疲劳曲线确定循环次数,指出了影响汽包寿命的主要因素。在计算出不同温升率的寿命损耗的基础上,建立冷态启动的燃料损失量的计算公式,通过理论计算出不同温升率的损失量,经过比较确定了冷态启动的最佳温升率,并进一步得出了温升率—温差、温升率—寿命、应力—寿命、温升率—损失量之间的关系,同时通过对某电厂一台1025t/h锅炉汽包一次冷态启动的寿命损耗和燃料损失量的计算,对优化启动方案的制定提出了合理化建议。为机组安全、经济运行提供了有效依据,同时也为锅炉汽包在其他工况下的寿命损耗的研究提供了一定的参考。

关键词：热应力低周疲劳寿命损耗燃料损失量温升率循环次数

基于价值损耗的混合动力有轨电车能量管理策略研究

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基于价值损耗的混合动力有轨电车能量管理策略研究

作者：陈超西南交通大学

学位级别：硕士

随着全球经济的快速增长,人类社会对能源需求急剧增加,能源紧缺、环境污染、全球变暖已经成为社会发展的瓶颈和全球共同面临的巨大挑战。对新能源的开发和利用已经成为世界各国研究的热点。其中,质子交换膜燃料电池具有效率高、绿色环... 详细信息

随着全球经济的快速增长,人类社会对能源需求急剧增加,能源紧缺、环境污染、全球变暖已经成为社会发展的瓶颈和全球共同面临的巨大挑战。对新能源的开发和利用已经成为世界各国研究的热点。其中,质子交换膜燃料电池具有效率高、绿色环保、低噪声、燃料来源丰富等优点,已被广泛应用于分布式发电厂、便携式电源、轨道交通等领域。其中,燃料电池混合动力有轨电车由于车载电源系统,摆脱了线路接触网供电、实现了运营全程无接触网运行,在城市轨道交通领域具有广阔的应用前景。本文通过对燃料电池混合动力机车的参数匹配、建模和系统价值损耗等方面展开了研究。主要工作和研究成果总结如下:(1)搭建了计及DC/DC效率的混合动力系统模型。对燃料电池、锂电池、单向DC/DC换流器关键部件进行了建模,建立了混合动力系统模型。(2)构建了一个价值损耗评价函数。基于燃料电池单体电压衰减模型求得燃料电池寿命损耗和利用雨流计数法计算锂电池寿命损耗,通过燃料电池寿命损耗、锂电池寿命损耗、氢耗量构建一个价值损耗评价函数,能够直观地对混合动力系统的价值损耗进行分析。(3)设计了三种燃料电池混合动力系统能量管理方法。基于燃料电池混合动力模型对设计的能量管理方法的合理性、有效性进行了仿真验证。(4)通过粒子群优化算法对能量管理方法的控制参数进行了优化。利用价值损耗评价函数,对混合动力系统价值损耗进行了分析。在系统价值损耗分析的基础上,应用粒子群优化算法对控制参数进行了优化,减小了混合动力系统的价值损耗。

关键词：有轨电车燃料电池动力电池能量管理策略寿命损耗价值损耗粒子群

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发电机组超铭牌出力时经济补偿的研究

华东电力 2002年第10期30卷 9-10页

作者：申景双蒋传文侯志俭上海交通大学上海200030

针对发电机组实际运行情况,从机组寿命损耗和煤耗等技术因素考虑建立发电机组超铭牌出力时经济补偿模型,并对实际电厂的数据进行模拟计算,结果表明该模型具有可操作性,为经济补偿提供了有益的参考。

关键词：发电机组经济补偿电力市场调峰运行寿命损耗数学模型电网

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300MW机组锅炉部件寿命管理系统

华东电力 2005年第10期33卷 66-69页

作者：陆云徐俊段鹏华东电力试验研究院上海200437

介绍了国产300MW机组锅炉关键性部件寿命评估的方法,运用电厂原有的历次检验、检修的数据,结合金属材料各方面的材料性能,并辅以机组投运以来启停记录和运行方式的统计,对锅炉关键性部件进行寿命评估;该系统对指导电厂合理运行、延长机... 详细信息

介绍了国产300MW机组锅炉关键性部件寿命评估的方法,运用电厂原有的历次检验、检修的数据,结合金属材料各方面的材料性能,并辅以机组投运以来启停记录和运行方式的统计,对锅炉关键性部件进行寿命评估;该系统对指导电厂合理运行、延长机组寿命及提高效益有着重要意义。

关键词：锅炉关键性部件蠕变寿命损耗寿命评估

运用θ函数法实现锅炉承压部件寿命的在线监测

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现代电力 2013年第1期30卷 81-84页

作者：章科庞力平华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206

θ函数法是锅炉承压部件寿命评估发展到第四阶段的评估方法,与Larson-Miller相比具有精度高、外推时间长等优点。为了实现锅炉承压部件寿命的在线监测,本文以θ函数法作为基础算法,在VC编程环境下,将寿命预测步骤设计编写成计算机程序,... 详细信息

θ函数法是锅炉承压部件寿命评估发展到第四阶段的评估方法,与Larson-Miller相比具有精度高、外推时间长等优点。为了实现锅炉承压部件寿命的在线监测,本文以θ函数法作为基础算法,在VC编程环境下,将寿命预测步骤设计编写成计算机程序,实现了θ函数的数据拟合,并将拟合结果用于蠕变损耗分析;同时,给出了蠕变损耗的计算方法与步骤;最后,结合现场运行数据,运用θ函数法,对某电厂中材料为P91的高温过热器出口联箱进行蠕变寿命损耗的在线估算与预测,实现了θ函数法与现场实际的结合。

关键词：锅炉承压部件蠕变 θ函数法寿命损耗在线监测

基于线性累积损伤的汽轮机转子疲劳寿命评估与预测研究

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基于线性累积损伤的汽轮机转子疲劳寿命评估与预测研究

作者：邵明扬江苏科技大学

学位级别：硕士

汽轮机机组在启停或调峰运行过程当中,转子主要承受的力是交变应力。汽轮机机组在经过一定周期的循环工作后,转子表面将产生低周疲劳裂纹,与此同时,当转子长时间处于额定工况下运行时,将受到恒定的应力作用,转子材料将会发生蠕变损伤,... 详细信息

汽轮机机组在启停或调峰运行过程当中,转子主要承受的力是交变应力。汽轮机机组在经过一定周期的循环工作后,转子表面将产生低周疲劳裂纹,与此同时,当转子长时间处于额定工况下运行时,将受到恒定的应力作用,转子材料将会发生蠕变损伤,从而导致转子裂纹的产生。裂纹在低周疲劳与蠕变损伤的交互作用下将随着机组的运行而不断扩展,直至断裂。并将对汽轮机的服役造成严重后果。因此,汽轮机转子进行寿命损伤预测对机组的安全、稳定运行有着重大意义。本文以某国产135MW汽轮机高中压转子在冷态滑参数启动状态作为研究对象,运用有限元软件ANSYS模拟机组启动过程中的温度场和应力场,运用Miner线性累积损伤法和Manson-Coffin公式对转子进行低周疲劳寿命预测,并考虑转子稳态运行时的蠕变损伤,运用线性累积法求出转子蠕变致断时间。本文研究工作如下所示:(1)以冷态滑参数启动为主要研究工况,制定了汽轮机机组冷态启动方案。分析汽轮机转子在运行过程中有可能产生的疲劳失效形式,并研究了低周疲劳寿命损耗和寿命预测方法。(2)建立汽轮机转子有限元模型。本文使用Solidworks三维有限元软件建立汽轮机转子三维全尺寸模型,转子在运行过程中,由于旋转叶片而产生的离心力,本文运用加载等效质量块的方法对其进行化简;基于传热学和工程热力学知识,计算了汽轮机转子各级的蒸汽温度和对流放热系数,建立了汽轮机转子的热边界条件。(3)分析计算转子温度场和应力场的分布。运用有限元软件ANSYS模拟了汽轮机转子在冷态滑参数启动过程中温度场和应力场的分布。采用间接耦合法求解转子应力场,把汽轮机转子的瞬态温度场作为汽轮机转子应力场求解的温度载荷,并考虑汽轮机叶片的离心力作用。(4)转子寿命预测。运用Manson-Coffin公式和Miner线性累积损伤理论,预测汽轮机机组在冷态滑参数启动过程中产生的疲劳寿命损耗,并提出了对汽轮机转子寿命管理的措施。(5)求解转子蠕变损伤。对转子施加稳态温度场和额定转速,求得转子应力分布情况,通过实验数据获取转子材料的蠕变致断时间,求取转子蠕变损耗。(6)蠕变与低周疲劳交互作用下的寿命预测。通过线性累积法求出转子在冷态启动和额定工况长期运行下总的寿命损耗。通过本文的研究,求得了国产135MW机组冷态滑参数启动的寿命损耗和转子蠕变致断时间,并计算出了机组安全使用寿命,提出了机组冷态滑参数启动优化建议,为保障汽轮机机组的安全、经济运行提供了有效依据,同时也为该机型转子在其它启动方式下的寿命损耗研究提供了一定的参考。

关键词：低周疲劳寿命损耗有限元法温度场应力场蠕变损伤

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电网次同步谐振下汽轮发电机组轴系扭振分析

电网次同步谐振下汽轮发电机组轴系扭振分析

作者：叶菁华北电力大学（北京）

学位级别：硕士

随着国内外多起次同步谐振事故的发生,次同步谐振问题已经引起广泛关注和重视。目前国内外已对机电扰动作用下的轴系次同步谐振特性、响应、监测保护及疲劳寿命等方面进行了广泛的研究。本文建立了汽轮发电机组发生次同步谐振时的故障... 详细信息

随着国内外多起次同步谐振事故的发生,次同步谐振问题已经引起广泛关注和重视。目前国内外已对机电扰动作用下的轴系次同步谐振特性、响应、监测保护及疲劳寿命等方面进行了广泛的研究。本文建立了汽轮发电机组发生次同步谐振时的故障辨识及响应计算模型,给出了寿命损耗、寿命分配模型。编写了实用的计算程序,计算上都电厂600MW汽轮发电机转子的次同步谐振特性。将发生次同步谐振后的轴系的寿命损耗与冷态启动的寿命损耗进行对比,为次同步谐振跳机标准的制定提供理论依据。

关键词：扭振响应寿命损耗次同步谐振