[发明专利]适用于火电超期服役汽轮机转子寿命的评定方法

权利要求书

1.一种适用于火电超期服役汽轮机转子寿命的评定方法，其特征在于，包括如下步骤：首先归纳机组的运行因素，并回答待寿命评定转动部件的关键问题；之后依据待寿命评定转动部件的损伤机理、部件当前损伤、累积损伤速度、部件损伤容限，采用等级评定法进行待寿命评定转动部件的剩余寿命评定；

所述等级评定法为三级评定法，包括一级评定、二级评定和三级评定；

所述一级评定中疲劳寿命损耗f_f按照如下步骤得到：将每一运行周期的疲劳损耗累加起来，计算应力交变周期寿命损耗；

所述一级评定中蠕变寿命损耗f_c按照如下步骤得到：

根据汽轮机转子的设计尺寸、叶片重量和转速来计算造成蠕变损伤的离心应力；

根据每一个应力和温度下的蠕变-断裂曲线，获得最小断裂时间，得到转子热端的蠕变寿命损耗；

根据如下公式计算i工况下的寿命损耗f_i：

同时将运行工况进行总和，得到全部蠕变寿命损耗：

上式中，T_i和σ_i分别表示和i工况相对应的运行温度和运行压力；

所述二级评定中疲劳寿命损耗f_f按照如下步骤得到：

测量瞬变和稳态运行过程中待寿命评定转动部件的金属的温度变化，以及对转子进行无损检测；结合寿命延长期内待寿命评定转动部件的启动和负荷变化的预期次数对检测结果进行保守分析；

计算转子在服役过程中的温度分布和应力分布及其二者随时间的变化，通过断裂力学方法和转子材料的疲劳性能数据对转子的寿命损耗进行评价；

疲劳寿命损耗f_f按照如下公式进行计算：

f_f＝∑n_i·Δε_i

其中，i代表冷态、稳态、热态的启停类型；n代表对应启停类型下的启停机次数，Δε_i代表对应启停类型下单次启停机所造成的损伤量；

所述二级评定中蠕变寿命损耗f_c按照如下步骤得到：根据一级评定中的计算方法和实测温度进行蠕变寿命损耗f_c的计算；

所述三级评定中疲劳寿命损耗f_f按照如下步骤得到：

(1)根据已获得的材料断裂韧性和启动应力得到临界危险裂纹大小，从而判断起始裂纹是否满足安全系数要求；当满足安全系数则进行下一步的评定，若不满足则评定结束；

(2)根据已获得的疲劳裂纹生长速率、启动应力和初始裂纹，计算裂纹扩展到所需要的循环周次，结合待寿命评定转动部件已累计的运行次数，进而得到疲劳寿命损耗f_f；

所述三级评定中蠕变寿命损耗f_c按照如下步骤得到：根据已获得的蠕变断裂数据和稳态运行时蠕变工作应力，计算蠕变断裂时间，结合待寿命评定转动部件已累计的运行时间，进而得到蠕变寿命损耗f_c。

2.根据权利要求1所述的评定方法，其特征在于，所述等级评定法中：每一级别评定中，首先分别得到汽轮机转子的疲劳寿命损耗f_f和蠕变寿命损耗f_c，之后将疲劳寿命损耗f_f和蠕变寿命损耗f_c相加，得到汽轮机转子总寿命损耗f_T；对所述待寿命评定转动部件进行剩余寿命评估，并进行剩余寿命结果和预期寿命对比；若汽轮机转子剩余寿命大于预期寿命，则不再需要开展进一步的寿命评定；若剩余寿命小于或等于预期寿命，则进行下一等级的评定。

3.根据权利要求2所述的评定方法，其特征在于，所述剩余寿命评估以及剩余寿命结果和预期寿命对比按照如下公式进行：

式中，f_T为运行已产生的总的寿命损耗，f_T预期为预期运行期间的寿命损耗，RL为剩余寿命，LE为预期寿命。

4.根据权利要求1所述的评定方法，其特征在于，所述三级评定中，对汽轮机转子进行取样和性能测定，测定内容包括：断裂韧性或脆性转变温度、疲劳裂纹生长速率、蠕变断裂数据。