[发明专利]汽轮机部件热应力在线监视与控制装置及方法

权利要求书

1.一种汽轮机部件热应力在线监视与控制方法，采用由计算服务器、数据库服务器、网页服务器、用户端浏览器和厂级监控信息装置组成的汽轮机部件热应力在线监视与控制装置，网页服务器分别与用户端浏览器、数据库服务器和计算服务器连接，计算服务器与数据库服务器连接，数据库服务器通过厂级监控信息装置与汽轮机数字式电液控制装置连接，其特征在于，采用C语言编写汽轮机部件热应力的计算机软件，运行在计算服务器上，应用于汽轮机部件的热应力在线监视与控制，其具体步骤为：

第一步：读取汽轮机在线测点数据：数据库服务器每隔Δτ＝0.1分钟至5分钟，通过厂级监控信息装置从汽轮机数字式电液控制装置读取汽轮机转速、功率、主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽压力、再热蒸汽温度、调节级后蒸汽压力、调节级后蒸汽温度、一抽蒸汽压力、一抽蒸汽温度、高排蒸汽压力、高排蒸汽温度、中排蒸汽压力、中排蒸汽温度、高压内缸金属温度、中压内缸金属温度、五抽蒸汽压力、五抽蒸汽温度、六抽蒸汽压力、六抽蒸汽温度、七抽蒸汽压力、八抽蒸汽压力以及凝汽器压力数据；

第二步：建立简化模型计算名义等效热应力：采用现有技术，在线计算汽轮机第i个部件的名义等效热应力σ_nthi，高压主汽阀壳、中压主汽阀壳、高压调节阀壳和中压调节阀壳的球体部分采用空心厚壁球体模型计算名义等效热应力σ_nthi，筒体部分采用厚壁圆筒模型计算名义等效热应力σ_nthi；高压内缸、中压内缸、低压内缸、高压外缸、中压外缸、低压外缸、高压喷嘴室、高压蒸汽管道和中压蒸汽管道采用厚壁圆筒模型计算名义等效热应力σ_nthi；无中心孔的高压转子、中压转子和低压转子采用等直径圆柱模型计算名义等效热应力σ_nthi；有中心孔的高压转子、中压转子和低压转子采用厚壁圆筒模型计算名义等效热应力σ_nthi；

第三步：确定等效热应力的修正系数：采用现有技术的多元回归法、人工神经网络法或支持向量法，确定汽轮机第i个部件等效热应力的修正系数y_i；

第四步：计算汽轮机部件的等效热应力：在线计算汽轮机第i个部件的等效热应力的监视值σ_thi：σ_thi＝y_i×σ_nthi；

第五步：确定工作温度下材料的屈服极限：根据汽轮机部件材料高温力学性能的试验曲线，确定工作温度下汽轮机的第i个部件材料的屈服极限σ_i0.2；

第六步：在线计算汽轮机部件的相对热应力：采用如下公式，计算汽轮机第i个部件相对热应力R_thsi：

R_thsi＝|σ_thi|/σ_i0.2×100％；

第七步：确定汽轮机部件的最大相对热应力：采用如下公式，计算汽轮机n个部件的最大相对热应力R_m：

R_m＝max{R_ths1，R_ths2，...R_thsi，...R_thsn}；

第八步：控制汽轮机部件的热应力：若R_m≤80％，按《汽轮机运行规程》的规定数值改变汽轮机的主蒸汽温度变化率和负荷变化率；若80％＜R_m＜100％，减小汽轮机的主蒸汽温度变化率和负荷变化率，减少幅度皆为原数值的0.2～0.6倍，以减小汽轮机部件的热应力；若100％≤R_m＜[R]，控制汽轮机的主蒸汽温度变化率和负荷变化率为0，以进一步降低汽轮机部件的热应力，[R]为最大相对热应力的界限值，[R]的取值范围为[R]＝125％～150％，对于基本负荷机组取下限值，对于调峰机组取上限值；若R_m≥[R]，控制汽轮机的主蒸汽温度变化率和负荷变化率为0，以控制汽轮机部件的热应力，并发出报警，一分钟后停机。