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汽轮机运行过程安全性问题分析和多目标优化方法研究

杨科技

（耀华（濮阳）玻璃有限公司，河南濮阳457100）

摘要：针对余热发电系统汽轮机的启动、停机及运行过程中出现的胀差、疲劳损伤等，采用多目标优化方法深

入阐述安全性与寿命损耗问题，并提出不同优化目标和准则，以提升机组运行安全性和延长使用寿命。

关键词：汽轮机；安全性；多目标优化方法

中图分类号：TK248文献标识码：BDOI：10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2025.06D.42

0引言分析这种非对称性对汽轮机疲劳寿命和损伤的影响。

随着玻璃行业余热利用技术水平的不断发展提1.3高温蠕变损伤

高，余热发电已成为玻璃行业降低用电成本关键技术。长时间接触高温、高压蒸汽，汽缸和转子易产生高

汽轮机作为余热发电的核心设备，其运行安全性与稳温蠕变象，导致过量塑性变形甚至部件失效。蠕变

定性显得尤为重要。然而，在汽轮机的启动、停机和运象会受到温度和应力的影响，显著程度随二者升高而增

行过程中，由于热应力、胀差、疲劳损伤以及高温蠕变加。蠕变断裂时间t与材料温度、能量有关，如下式：

r

等多种因素，机组的安全性和寿命损耗问题日益凸显。U

kt

-m

t=A滓e

因此，深入分析汽轮机运行过程中的安全性问题，并研r

其中，U为蠕变激活能；k为玻尔兹曼常数，本文取

究有效的多目标优化方法，对于提升机组运行性能、保

8.3144J/（mol·K）；A、m为与温度有关的材料常数。

障发电系统稳定运行具有重要意义。

1.4疲劳—蠕变耦合损伤

1汽轮机运行过程中的不安全性因素

在汽轮机的运行过程中，疲劳和蠕变相互促进，会

1.1胀差

加剧损伤和缩短设备使用寿命。疲劳产生裂纹，高温蠕

胀差是指在汽轮机运转过程中，气缸和转子在轴

变加速裂纹形成和生长，裂纹又促进蠕变扩展，因此需

向方向上的相对膨胀。转子与蒸汽的接触面积大、转速

分析汽轮机的疲劳—蠕变耦合损伤。

高，使其内部的对传热更加强烈，所以在启动过程

[2]

损伤可分为线性和非线性累积两大类。Miner线

中，转子的膨胀比气缸大，形成正胀差；停机时转子冷