Rotor heating conditions influence on the thermostructural state and lifetime of the 325 MW steam turbineduring start-ups

Abstract

Thermal and thermostructural study for the 325 MW steam turbine high pressure cylinder rotor during pre-warming phase and cold start-up has been performed. To determine rotor transient thermal state with highest accuracy, the improved methodology was developed. According the approach, steam characteristics in rotor flow path and end seals regions have been calculated taking into the account leakages through drainages and specificity of turbine heating through exhaust hood. The highest accuracy of the method was provided by realistic prediction of the condensation process on rotor surfaces and simulation of the convection heating conditions taking to the account condensation influence. Based on the study, the front-end seals design changes and pre-warming process modification have been proposed. The thermostructural and lifetime analyses results for the baseline and modified designs have been presented and discussed in the article.

Виконано розрахункове дослідження теплового і термонапруженого стану ротора циліндра високого тиску парової турбіни потужністю 325 МВт на етапах прогріву і пуску із холодного стану. Для визначення нестаціонарного теплового стану, розроблена методика, що дозволяє визначити граничні умови теплообміну з високою точністю завдяки врахуванню процесу конденсації пари на поверхнях ротора і ступеня дискретизації теплових зон для призначення граничних умов. Врахування процесу конденсації у мiжкорпусному просторі дозволило точніше визначити параметри пара на елементах ущільнень ротора. Базуючись на результатах дослідження, запропоновано зміну конструкції і умов прогріву ротора в області переднього кінцевого ущільнення на етапі підготовки до пуску з холодного стану. Показана можливість зниження рівня термічних напружень і вплив умов прогріву на ресурс турбіни.