[发明专利]汽轮机转子抗疲劳寿命分区控制方法

摘要

一种汽轮机转子抗疲劳寿命分区控制方法，该方法为下述步骤：(1)、启动被告知发电厂的汽轮机组，记录汽轮机转子的结构尺寸和运行参数；(2)、有限元建模、变工况热力计算、仿真计算；(3)、不同温度区应力峰值计算、材质疲劳特性分析；(4)、制定冲转、中速暖机、定速暖机、并网低负荷暖机、切缸及进入滑压运行六阶段优化运行控制方案；(5)、绘制优化启动曲线，组织施工人员现场操作汽轮机组的启动与运行。本发明将抗疲劳寿命损耗进行合理分配，优化变工况运行参数的变化率，达到缩短启动时间，保证启动过程经济性，满足电网调峰需求的灵活性要求。

主权项

一种汽轮机转子抗疲劳寿命分区控制方法，该方法为下述步骤：(1)、启动被告知发电厂的汽轮机组，例如被告知发电厂的600MW超临界汽轮机组，记录该机组的汽轮机转子的结构尺寸和该机组的汽轮机转子的运行参数；(2)、依据步骤(1)所记录的汽轮机转子的结构尺寸，使用常规方法进行有限元建模。对步骤(1)所记录的汽轮机转子的运行参数使用常规方法进行变工况热力计算，得不同工况下仿真计算的完整边界条件，利用该条件使用常规方法进行温度场的仿真计算和应力场的仿真计算。然后在此基础上使用常规方法进行不同工况下危险部位载荷谱的仿真计算，得所述汽轮机转子在不同工况下的危险部位载荷谱；(3)、依据步骤(2)所得不同工况下危险部位载荷谱，使用常规方法分析应力峰值与时间和温度的关系。利用汽轮机转子材质的温度—疲劳曲线，使用常规方法计算不同温度区的应力峰值。依据所得应力峰值，使用常规方法分析所述汽轮机转子材质的疲劳特性，得应力载荷过程中该汽轮机转子的疲劳损伤值；(4)、依据步骤(3)所得应力载荷过程中汽轮机转子的疲劳损伤值，使用常规方法制定该汽轮机转子在启动过程中的冲转、中速暖机、定速暖机、并网低负荷暖机、切缸及进入滑压运行六个阶段不同工况下的优化运行控制方案。为了合理分配上述汽轮机转子的抗疲劳寿命，在实施上述方案时，当汽轮机转子的材质温度处于100～200℃时，保持汽轮机转子的升速率在100～150r/min之间，以使汽轮机的进汽量缓慢增加，使汽轮机转子获得平稳的加热效果。同时，为使汽轮机冲转蒸汽温度与冲转前汽轮机转子的材质温度匹配，下面两种工况下需作出不同对待：一种工况是，如果启动方式为冷态启动或温态启动，将蒸汽温升率控制在60～80℃/h范围；另一种工况是，如果启动方式为热态启动或极热态启动，将蒸汽温升率控制在120～130℃/h范围。此外，在切缸阶段，实施切缸操作时，汽轮机机组负荷稳定上升，在这一阶段，冷态启动或温态启动的负荷率不超过1％额定负荷/min，热态启动或极热态启动的负荷率不超过2％额定负荷/min。当汽轮机机组的蒸汽温度达到额定温度时，汽轮机转子开始进入滑压运行阶段，此时，保持负荷稳定10‑20min，然后使用常规方法优化变工况运行参数的变化率，以提高负荷率，使平均负荷率向9MW/min靠拢，使最大负荷率向19MW/min靠拢，从而使得汽轮机机组的负荷值快速达到电网调度的负荷值；(5)、依据步骤(4)所制定的不同工况下的优化运行控制方案，绘制出优化冷态启动曲线、优化温态启动曲线、优化热态启动曲线及优化极热态启动曲线，组织施工人员参照所制启动曲线在被告知发电厂现场操作汽轮机组的启动与运行。