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摘 要： 摘要：為提升機組的安全和經濟，本文便對汽輪機轉子展開了深入的研究，并成立了汽輪機在線壽命管理的系統，以利于完善在線壽命統計的方面。同時還對汽輪機組優化啟動展開了詳細的研究，合理引導機組啟停，以充分實現優化運行的效果。 關鍵詞：汽輪機;在線壽
摘要：為提升機組的安全和經濟，本文便對汽輪機轉子展開了深入的研究，并成立了汽輪機在線壽命管理的系統，以利于完善在線壽命統計的方面。同時還對汽輪機組優化啟動展開了詳細的研究，合理引導機組啟停，以充分實現優化運行的效果。
關鍵詞：汽輪機;在線壽命管理;優化啟動
一、研究在線壽命管理系統的重要性
汽輪機在運行的時候，最為關鍵的參數指標就是溫度和壓力，通過對溫度和壓力的控制來保持穩定的應力以及較高的熱經濟性服務。通常應力會直接影響到汽輪機的使用時間，因為大容量的機組在調峰時，會頻繁的啟動，進而產生較大的負荷，使得機組零件的溫度變化非常大，最終就會導致汽缸和轉子產生大量的交變熱應力，造成零件過度消耗，從而減少機組的使用時間，由此必須合理的調配機組，并加強壽命管理。
二、汽輪機在線壽命管理的研究
(一)影響機組壽命的主要因素
通常影響機組壽命的因素有很多，主要包括：材料、應力以及結構尺寸等等。首先，材料。對于材料來說，其中影響最大的有三個方面，即化學成分、加工流程以及材料缺陷。因為化學成分會阻礙機械加工的強度以及韌度，進而導致材料出現疲勞特性，而且不同的材料其化學成分也都不同，這樣原子之間的結合屬性以及強度也就不同，便會影響使用壽命。其次，應力。通過比對零平均應力的對稱循環和具有平均應力的對稱循環，即便應力幅度一樣，但是對材料的損傷程度是不一樣的，經調查發現當平均應力變大時，到達破壞時的應力會逐漸變小。最后，結構尺寸。結構尺寸主要為：總體尺寸和形狀等等。因為性能與技術的要求，使得尖角、孔、鍵槽等結構都會產生較大的局部應力，進而給機組的運行安全帶來影響。
(二)在線計算
在汽輪機啟停過程中，會產生大量的溫度，使轉子的交變熱應力很大，如果轉子長時間處于高溫中，就會加快損耗材料，進而產生裂紋，所以必須研究轉子的應力場，以找出轉子的薄弱之處，這也是研究汽輪機轉子壽命非常關鍵的一環。首先，找到有效統計載荷的方法。因為載荷形式非常多，大致可分成兩種，一種是確定的，另一種是隨機的。其中，確定的載荷屬于按照某種特定規律發生改變的，所以可通過數學來表示;而隨機載荷屬于沒有規則變化的荷載，所以無法對其計算，只能展開統計描述。一般隨機載荷的描述可采用兩種方法，即平穩法和非平穩法。然后，借助雨流法計算出轉子的壽命損耗情況。當前雨流法是處理循環載荷數據最常用的一種方法。雖然金屬材料的名義應力范圍非常大，但是在應力集中的部分其材料已經處于塑性狀態，因此便可對其應力采用應力——應變回線進行描述，而應力和的變化過程便是載荷譜。采用雨流法可有效地把實際載荷譜分解成一個一個的應力應變循環與半循環，然后分別算出每個應力應變循環所導致的壽命損耗情況，最后依據線性積累損傷標準，把由單個循環與半循環所導致的損耗相累積，從而得出總的壽命損耗情況。
三、中壓缸優化啟動研究
(一)汽輪機中壓缸啟動
為增強機組的熱經濟性，在改善進口參數的同時，還應使用中間再熱的方法，而中壓缸啟動就帶有中間再熱的功能，其采用的是大容量超高壓的凝汽式汽輪發電機組，在啟動的時候汽輪機高壓缸不進汽，而是通過中壓調節汽門，從而實現沖轉，等到機組產生負荷以后，再變成常規高中壓缸的進汽形式，繼續產生負荷，一直到帶滿負荷才停止。要想使中壓缸啟動大量應用，就必須對機組的中壓缸啟動形式展開詳細的研究。機組要想發揮出中壓缸啟動的功能就必須符合這幾個方面：首先，具有高低壓串聯的旁路系統，容量需大于30%。其次，能夠單獨控制和調節汽門。最后，具備高壓缸抽真空系統以及能夠反流預暖高壓缸的逆止門或者旁路系統。
(二)設計研究
因為中間再熱汽輪機的結構非常特殊，在機組啟動和運行方面和一般的汽輪機具有很大的不同之處，所以必須保證機組每個汽缸進汽量的均衡性，而中間再熱機組都是單獨的機組，不像一般汽輪機可統一管控。而且中間再熱機組的熱力系統必須安裝旁路系統或者排汽系統，因為當機組啟動時，溫度會不斷升高，當溫度到達一定范圍時，新蒸汽就無法流過汽輪機，這時便需要旁路系統將其排到凝汽器當中。另外，中壓缸啟動對旁路系統的要求特別高，要求旁路系統能夠自動運行，并且在高壓調門漸漸開啟的時候，旁路系統漸漸關閉，為此它們必須良好的配合，以促使在切換過程中，不會產生壓力和負荷的突變。旁路系統對機組運用方式給予了良好的優化，很大程度的增強了機組熱力系統的安全，發揮著非常重要的效果。經過旁路系統的應用，首先，顯著減少了機組的啟動時間，并延長了汽輪機的使用壽命。其次，使再熱器得到了冷卻保護。因為機組在運行過程中，汽輪機的高壓缸排汽會經過再熱器把蒸汽再加熱至固定的溫度，所以使再熱器有了冷卻保護。再次，降低噪聲。因為單元式機組啟停時鍋爐蒸發量和汽輪機需要的蒸汽量不一樣，一般鍋爐最小的穩供負荷是額定負荷的15%-30%，而汽輪機空載汽耗是額定的5%-7%，所以如果將多余的蒸汽直接排進大氣中，就會嚴重浪費熱量，同時造成嚴重的噪聲污染。而安裝旁路系統以后，不僅可以把工質有效的回收進凝汽器中，而且還保護了環境，具有良好的作用。最后，顯著增強了機組的運行安全和經濟。
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四、總結
通過上述內容我們可知：對汽輪機進行優化啟動非常的重要，既能夠有效減少啟動時間，又能夠顯著延長機組的使用壽命。其中應以汽輪機的轉子為主要研究內容，因為轉子是汽輪機非常重要的一個部分，所以必須對轉子進行詳細的研究。通過對轉子應力以及壽命損耗在線計算系統的深入研究，能夠有效找到汽輪機啟動過程所存在的主要問題，并找到優化的方法。一般可采用如下的優化方法，首先汽輪機轉子壽命管理方法從粗放式變為了精細式，不僅使轉子壽命得到了良好的延長、操作人員的能力水平的得到了顯著的提升，而且還使汽輪機的高、中壓轉子在危險截面時候的應力以及壽命損耗得到了良好的監視，這便是系統最大的亮點，發揮了良好的作用。其次，找到了影響疲勞壽命的主要因素，主要包括材料、應力和結構尺寸，并分別對它們進行了詳細的研究。然后，借助雨流法可把實測載荷譜分離成單獨、完整的應力循環，這屬于在線應力譜統計的關鍵之處。然后，試用轉子壽命管理系統，通過高中壓轉子應力以及壽命損耗在線計算系統的使用，有效找到了優化中壓缸啟動的方法，并采用了仿真計算，結果非常準確。最后，借助電廠計算機系統的機組實時信息，使得系統運算非常快。而且軟件還能直接體現出汽輪機的運行狀況，并隨時監控汽輪機轉子的應力以及壽命損耗變化，該系統有效的保障了汽輪機的運行安全。——論文作者：張金