[发明专利]疲劳分析方法与装置

说明书

本发明公开了基于运行数据的疲劳分析方法与装置，该方法包括基于结构部件的负载特征表示和指定时间段内的历史运行数据，确定结构部件的负载周期；以负载周期为边界条件，确定结构部件上的指定区域的应力周期；以及基于应力周期，确定结构部件在检查时刻的疲劳指示参数。通过采用本发明的技术方案，可以根据实际运行情况来对结构部件的剩余寿命、维护计划根据指定的周期进行调整，便于用户合理使用设备，降低设备的使用成本。

技术领域

本发明涉及机械分析领域，特别涉及一种结构部件的疲劳分析方法与装置。

背景技术

燃气轮机(Gas Turbine)是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。

目前，应用于燃气轮机的预测性维护方法主要利用设备在单个时间点的状态数据或趋势(例如振动、噪声、温度等)来实现。通过分析相关数据异常趋势或突发性变化，可以检测到一些局部缺陷或故障，进而可以在发生严重损坏之前进行维护。

发明内容

针对无法准确评估设备/部件的状态的问题，本发明提出一种能够根据实际运行数据来确定设备/部件疲劳指示参数的方法与装置。

本发明一方面提出了一种结构部件的疲劳分析方法，其包括：基于所述结构部件的负载特征表示和指定时间段内的历史运行数据，确定所述结构部件的负载周期；以所述负载周期为边界条件，确定所述结构部件上的指定区域的应力周期；以及基于所述应力周期，确定所述结构部件在检查时刻的疲劳指示参数。通过该疲劳分析方法，可以实现基于结构部件的实际运行数据来确定当前的状态，进而确定结构部件的疲劳指示参数。

在一种实施方式中，所述指定时间段对应于所述结构部件在所述检查时刻之前已经运行的时间段；或者所述指定时间段对应于所述结构部件在所述检查时刻之前已经运行的时间段中的子时间段。通过此实施方式，可以灵活地根据结构部件的运行状况来确定根据哪一段历史运行数据来计算疲劳指示参数。

在一种实施方式中，所述负载特征表示与所述结构部件的运行参数相关联，其中，所述负载特征表示包括机械负载特征表示和/或热负载特征表示。该实施方式中的运行参数是已知的，或是便于在设备/结构部件运行的过程中测量。

在一种实施方式中，所述指定区域包括：第一区域，所述第一区域对所述结构部件的寿命影响程度大于非第一区域对所述结构部件的寿命影响程度。所述第一区域还包括：第二区域，所述第二区域的负载周期变化程度大于指定的阈值。通过该实施方式，可以确定哪些区域需要计算应力周期，简化了数据处理的复杂度。

在一种实施方式中，所述疲劳指示参数包括基于指定运行周期所确定的所述结构部件的剩余寿命。该实施方式确定了疲劳指示参数的作用。

在一种实施方式中，基于指定运行周期和所述疲劳指示参数，确定在对所述结构部件进行下一次维护之前，所述结构部件执行所述指定运行周期的数目。该实施方式提供了如何确定下一次维护的时间。

在一种实施方式中，所述指定运行周期为标准运行周期或根据所述指定时间段内的历史运行数据而确定的非标准运行周期。该实施方式提供了确定下一次维护的时间的依据，即根据标准运行周期和非标准运行周期可以灵活地根据实际运行情况来确定下一次的维护时间。

本发明另一方面还提出了结构部件的疲劳分析装置，其包括：负载周期计算模块，其被配置为基于所述结构部件的负载特征表示和指定时间段内的历史运行数据，确定所述结构部件的负载周期；应力周期计算模块，其被配置为以所述负载周期为边界条件，确定所述结构部件上的指定区域的应力周期；以及疲劳计算模块，其被配置为基于所述应力周期，确定所述结构部件在检查时刻的疲劳指示参数。

本发明另一方面还提出了计算机存储介质，该介质上其上存储有计算机可执行指令，当所述可执行指令被执行时，执行前述的方法。