汽轮发电机转子护环等效应力在线监视与控制装置及方法

摘要

本发明提供了一种汽轮发电机转子护环等效应力在线监视与控制装置，其特征在于，包括等效应力计算服务器，等效应力计算服务器通过厂级监控信息装置与汽轮发电机的分散控制装置相连接。本发明还提供了采用上述装置的汽轮发电机转子护环等效应力在线监视与控制方法，其特征在于，采用C语言编写汽轮发电机转子护环等效应力的计算机软件，运行在等效应力计算服务器上，应用于汽轮发电机转子护环的等效应力在线监视与控制。本发明的优点是实现了汽轮发电机转子护环等效应力的在线计算与控制。

主权项

一种汽轮发电机转子护环等效应力在线监视与控制方法，采用汽轮发电机转子护环等效应力在线监视与控制装置，所述的汽轮发电机转子护环等效应力在线监视与控制装置包括等效应力计算服务器，等效应力计算服务器通过厂级监控信息装置与汽轮发电机的分散控制装置相连接，其特征在于，采用C语言编写汽轮发电机转子护环等效应力的计算机软件，运行在等效应力计算服务器上，应用于汽轮发电机转子护环的等效应力在线监视与控制，其具体步骤为：第一步：读取汽轮发电机在线测点数据：等效应力计算服务器每隔Δτ＝1秒至300秒，从厂级监控信息装置读取来自汽轮发电机的分散控制装置的汽轮发电机的转速、有功、无功、励磁电流、励磁电压、氢气压力、冷氢温度以及热氢温度的数据；第二步：计算汽轮发电机转子护环的热应力：针对转速、有功、无功、励磁电流、励磁电压、氢气压力、冷氢温度和热氢温度的数据变化，采用现有技术的厚壁圆筒模型，在线计算汽轮发电机转子护环的温度场，以及转子护环不同半径处的切向热应力σθth、径向热应力σrth和轴向热应力σzth；第三步：计算汽轮发电机转子护环的离心应力：针对汽轮发电机转速的数据变化，采用现有技术的旋转厚壁圆筒模型，在线计算汽轮发电机转子护环不同半径处的切向离心应力σθω、径向离心应力σrω和轴向离心应力σzω；第四步：计算汽轮发电机转子护环的复合应力：调用采用现有技术的承内压厚壁圆筒模型事先计算得出的汽轮发电机转子护环在承受过盈配合内压力下不同半径处的切向应力σθp、径向应力σrp和轴向应力σzp，汽轮发电机转子护环不同半径处的切向复合应力σθ、径向复合应力σr和轴向复合应力σz的计算公式分别为：σθ＝σθth+σθω+σθp；σr＝σrth+σrω+σrp；σz＝σzth+σzω+σzp；第五步：计算汽轮发电机转子护环的等效应力监视值：汽轮发电机转子护环不同半径处的等效应力监视值的在线计算公式为： σ eq = [ ( σ θ - σ r ) 2 + ( σ r - σ z ) 2 + ( σ z - σ θ ) 2 2 ] 1 2 ; 第六步：确定工作温度下材料的屈服极限：采用现有技术，根据汽轮发电机转子护环的材料高温力学性能的试验曲线，确定在工作温度t的汽轮发电机的转子护环材料的屈服极限σt0.2；第七步：在线计算汽轮发电机转子护环的相对等效应力：采用如下公式，计算汽轮发电机转子护环相对等效应力Rs： R s = σ eq / σ 0.2 t × 100 % ; 第八步：确定汽轮发电机转子护环的最大相对等效应力：采用如下公式，计算汽轮发电机转子护环的护环与转子红套部位外表面、护环与转子红套部位内表面、护环中间部位外表面、护环中间部位内表面、护环与中心环红套部位外表面、护环与中心环红套部位内表面的6个部位的最大相对等效应力Rm：Rm＝max{Rs1，Rs2，Rs3，Rs4，Rs5，Rs6}；第九步：控制汽轮发电机转子护环的等效应力：若Rm≤80％，按汽轮发电机运行规程的规定数值改变汽轮发电机的负荷变化率；若80％＜Rm＜100％，减小汽轮发电机的负荷变化率，减少幅度为原数值的0.2～0.6倍，以减小汽轮发电机转子护环的等效应力；若100％≤Rm＜[R]，控制汽轮发电机的负荷变化率为0，以进一步降低汽轮发电机转子护环的等效应力；[R]为最大相对等效应力的界限值，[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Rm≥[R]，控制汽轮发电机的负荷变化率为0，以控制汽轮发电机转子护环的等效应力，并发出报警，一分钟后停机。