[发明专利]汽轮机部件热应力在线监视与控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽轮机部件热应力在线监视与控制装置及方法，属于汽轮机技术领域。

背景技术

汽轮机的耐用部件包括高压转子、中压转子、低压转子、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、高压主汽阀壳、中压主汽阀壳、高压调节阀壳、中压调节阀壳、高压蒸汽管道、中压蒸汽管道等16个部件。在汽轮机的启动、停机和负荷变动过程中，由于沿部件径向温度分布不均匀产生比较大的热应力，使用操作不当会缩短汽轮机耐用部件的使用寿命，需要在线监视与控制汽轮机耐用部件的热应力。现有技术，只对汽轮机高压转子一个耐用部件进行热应力监视和控制，延长高压转子的使用寿命。由于一台大型汽轮机有十几个耐用部件，只对高压转子进行热应力监视和控制，不能延长其他耐用部件的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是采用一套热应力监视与控制装置，实现一台大型汽轮机2至16个耐用部件的热应力的在线监视与控制。

为了实现以上目的，本发明的技术方案是提供一种汽轮机部件热应力在线监视与控制装置，其特征在于，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(SIS装置)组成，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(SIS装置)与汽轮机数字式电液控制装置(DEH)连接。

进一步地，所述汽轮机部件为高压转子、中压转子、低压转子、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、高压主汽阀壳、中压主汽阀壳、高压调节阀壳、中压调节阀壳、高压蒸汽管道和中压蒸汽管道中任意2个以上部件。

本发明还提供了上述装置的汽轮机部件热应力在线监视与控制方法，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：采用现有技术的人工神经网络法，确定汽轮机第i个部件等效热应力的修正系数y_i；可参照申请号为200610030245.4的已授权专利。

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：采用现有技术，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：