国产超临界1000MW汽轮机组主汽阀结构优化分析

赵树材， 王永旭， 谢长鸿

（通辽发电总厂，内蒙古通辽028000）

0 引言

近些年来，随着科学技术的不断发展以及国民经济的不断提速，能源的作用和地位已经不断为人们所重视。汽轮机组单机发电容量以及发电总装机容量都已经在不断地提高。汽轮机组是否能够长期、高效率和安全稳定地运行具有十分重要的意义[1-3]。

汽轮机主汽阀门是关乎机组是否能够安全启动、运行和停机的关键结构部件。主汽阀是汽轮机蒸汽流入机组的第一道阀门，它的主要作用是在特殊的紧急状况下能够快速自动关闭，阻断流入机组的主蒸汽通路，从而迫使汽轮机组打闸停机，避免事故进一步发生。此外，部分汽轮机主汽阀还能够控制带部分负荷，以及在汽轮机组启机时控制转子的转速。因此，主汽阀是否能够设计要求对机组的安全运行起着重要作用。

1 数值计算方法

1.1 物理模型的建立及网络划分

本文以主汽阀为研究对象，由于国产某型超临界1000 MW汽轮机组主汽阀原设计方案存在强度不达标情况，进而对主汽阀进行结构优化。根据超临界1000 MW机组主汽阀结构建立实体结构模型，并且分为优化前和优化后两种情况进行数值分析。优化前阀体结构如图1所示，优化后结构实体模型如图2所示，具体优化方案为主汽阀阀体加长400 mm。应用有限元软件Workbench分别对优化前和优化后的模型进行强度分析，其中网格尺寸划分选为40 mm，单元类型为SOLID186和SOLID187两种，材料属性选择D9TC，弹性模量设定为200 GPa，泊松比为0.3，网格划分如图3所示。……