超超临界600 MW汽轮机调节级温度场的分析

孟召军，王光定，孟 帅

(沈阳工程学院 a.能源与动力学院；b.研究生部，辽宁 沈阳 110136)

随着电力工业的发展，用电结构发生了重大变化，各大电网的峰谷差日益突出，由峰谷差所引起的矛盾也进一步加重，原先按基本负荷设计和运行的大、中容量机组将不再按照额定负荷运行，而是经常参与调峰运行，由于启停频繁，负荷变化大，机组零部件在剧烈的温度变化和交变热应力的影响下严重受损，严重影响机组的使用寿命。因此，要想延长转子的使用寿命，就必须研究转子在启停过程中温度场的分布规律。由于汽轮机转子处于高温高压环境中工作，其本身结构复杂，所以很难直接测得其表面温度以及中心温度。目前，只能通过理论解析和有限元数值计算的方式得到。

1 建立有限元模型

1.1 基本参数的选取

以600 MW单轴，双缸双排汽，反动式，高中压合缸，一次中间再热，凝汽式汽轮机为例，主蒸汽压力为24.2 MPa，主蒸汽温度为 566℃，再热蒸汽温度为566℃。汽轮机转子材料为30Cr1Mo1V，该钢具有较好的淬透性、抗腐蚀性和抗氧性，是国内外汽轮机转子通常采用的材料。转子材料的物性参数随温度的改变而改变，物性参数详见表1。

表1 转子金属的物性参数表

1.2 有限元几何模型的建立和网格划分

由于汽轮机转子实体结构复杂，有限元计算方法难度大，所以在建立模型时，忽略对计算影响甚微的部件，并且在计算分析时将其视为无内热源的轴对称问题。假设转子材料各项同性，材料物性是随温度变化的函数，并认为转子初始温度均匀。……