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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。