一种多台汽轮机重要耐用件日历寿命在线管理方法及系统

摘要

本发明涉及一种多台汽轮机重要耐用件日历寿命在线预测方法为：在线计算1-N台汽轮机多个重要耐用件低周疲劳寿命损耗dijk、在启动、停机和负荷变动过程的最大低周疲劳寿命损耗dmij、累积低周疲劳寿命损耗ENij、累积蠕变寿命损耗Etij、确定汽轮机耐用件的年均日历寿命损耗ey、计算高温耐用件的剩余日历寿命RLij、低温耐用件的剩余日历寿命RLij及推荐多台汽轮机优化检修措施，本发明的优点是实现了多台汽轮机多个重要耐用件日历寿命在线管理，达到了使用一套日历寿命管理系统管理多台汽轮机多个重要耐用件日历寿命的技术效果。

主权项

1.一种多台汽轮机重要耐用件日历寿命在线预测方法，其特征在于，采用C语言编写多台的汽轮机多个不同重要耐用件日历寿命预测的计算分析软件运行在计算/应用服务器上，应用于多台汽轮机多个不同重要耐用件日历寿命管理，其方法为：第一步：存入在线监测数据通过外部系统接口(3)，每隔Δτ＝1分钟至6分钟，把1-N台汽轮机数据采集系统(DAS)在线采集的压力、温度、转速、功率测点数据存入数据库服务器(2)，每台汽轮机有一个低周疲劳寿命计算使用的数据子库，还有1个蠕变寿命计算使用的数据子库，在数据库服务器(2)上按汽轮机台数N建立2N个数据子库；第二步：在线计算1-N台汽轮机多个重要耐用件低周疲劳寿命损耗d_ijk应用现有技术，利用在线测点数据，采用圆柱或圆筒的简化模型分别在线计算多台汽轮机转子的热应力、离心应力和等效应力σ_neij，采用圆筒或球壳的简化模型分别在线计算多台汽轮机的汽缸与阀壳的热应力、蒸汽压应力和等效应力σ_neij；利用有限元数值计算结果和人工神经网络修正技术确定修正后的第i台汽轮机的第j个重要耐用件的等效应力σ_eqij；根据不同时刻σ_eqij可以得出对称循环的低周疲劳应变幅ε_aijk和低周疲劳寿命损耗d_ijk；第三步：提出多台汽轮机优化运行建议根据第i台汽轮机第j个重要耐用件在k时刻在线计算的低周疲劳寿命损耗d_ijk与汽轮机部件的低周疲劳寿命损耗界限值[d]的0.8倍做比较，若d_ijk≤0.8[d]，第i台汽轮机主蒸汽温度的变化率和负荷的变化率按汽轮机运行规程的规定数值操作，在d_ijk＞0.8[d]情况下，按以下四种情况提出优化运行建议：若0.8[d]＜d_ijk≤[d]，减少第i台汽轮机主蒸汽温度的变化率和负荷的变化率；若[d]＜d_ijk≤1.05[d]，控制第i台汽轮机主蒸汽温度的变化率和负荷的变化率均为0；若1.05[d]＜d_ijk≤1.25[d]，发出警报，第i台汽轮机30分钟后跳闸停机；若d_ijk＞1.25[d]，发出警报，第i台汽轮机 1分钟后跳闸停机；根据多年从事汽轮机部件预测积累的经验，定义启动过程[d]＝0.0045％～0.0150％，负荷变动过程[d]＝0.0003％～0.0005％，停机过程[d]＝0.0010％～0.0150％；第四步：计算多台汽轮机的多个重要耐用件在启动、停机和负荷变动过程的最大低周疲劳寿命损耗d_mij汽轮机的启动过程、停机过程、负荷变动过程升负荷过程或负荷变动过程降负荷过程称为汽轮机的非稳态过程，启动过程或负荷变动过程升负荷过程蒸汽流过的汽轮机重要耐用件表面热应力为负值；停机过程或负荷变动过程降负荷过程的蒸汽流过的汽轮机重要耐用件表面热应力为正值；根据汽轮机重要耐用件表面热应力的变化规律；使用汽轮机重要耐用件低周疲劳寿命计算机软件，可以确定第i台汽轮机的第j个重要耐用件在每一次非稳态过程的最大低周疲劳寿命损耗d_mij为：d_mij＝max{d_ijk}第五步：计算多台汽轮机多个重要耐用件的累积低周疲劳寿命损耗E_Nij第i台汽轮机第j个重要耐用件累积低周疲劳寿命损耗E_Nij的计算公式为E_Nij＝(E_Nij0+d_mij)×100％式中，E_Nij0为本次非稳态过程之前第i台汽轮机第j个重要耐用件的累积低周疲劳寿命损耗；第六步：计算多台汽轮机多个重要耐用件的累积蠕变寿命损耗E_tij第i台汽轮机第j个重要耐用件累积蠕变寿命损耗E_tij的计算公式为：式中，τ_ij为第i台汽轮机第j个高温重要耐用件在各温度段的累计工作小时数，τ_Rij为第i台汽轮机第j个高温重要耐用件对应不同温度段组中值的蠕变寿命设计值，τ_ij和τ_Rij均可采用现有技术来确定；第七步：确定汽轮机重要耐用件的年均日历寿命损耗e_y国内电站汽轮机招标，要求汽轮机重要耐用件运行y₀＝40年、，启动10000 次，负荷变动24000次，其中冷态启动总次数n_c0＝200次，温态启动总次数n_w0＝1200次，热态启动总次数n_h0＝8300次，极热态启动总次数n_r0＝300次，大负荷变动总次数n₁₀＝6000次，中负荷变动总次数n₂₀＝6000次，小负荷变动总次数n₃₀＝12000次，累积运行总时间S_h0＝7000×40小时，在汽轮机的40年的服役期内，汽轮机重要耐用件的年均低周疲劳寿命损耗e_yN和汽轮机高温重要耐用件的年均日历寿命损耗e_y的计算公式分别为：式中：N_fcij——第i台汽轮机第j个重要耐用件冷态启停低周疲劳寿命设计值；N_fwij——第i台汽轮机第j个重要耐用件温态启停低周疲劳寿命设计值；N_fhij——第i台汽轮机第j个重要耐用件热态启停低周疲劳寿命设计值；N_frij——第i台汽轮机第j个重要耐用件极热态启停低周疲劳寿命设计值；N_f1ij——第i台汽轮机第j个重要耐用件大负荷变动低周疲劳寿命设计值；N_f2ij——第i台汽轮机第j个重要耐用件中负荷变动低周疲劳寿命设计值；N_f3ij——第i台汽轮机第j个重要耐用件小负荷变动低周疲劳寿命设计值；τ_Rij——第i台汽轮机第j个重要耐用件蠕变寿命设计值；对于汽轮机低温重要耐用件，没有蠕变寿命损耗问题，有e_y＝e_yN；第八步：计算高温重要耐用件的剩余日历寿命R_Lij第i台汽轮机第j个高温重要耐用件剩余日历寿命R_Lij的计算公式为：式中，D为汽轮机重要耐用件的总寿命损耗的指标值，根据多年从事汽轮机寿命预测积累的经验，定义D的取值范围是D＝75％-100％；第九步：计算低温重要耐用件的剩余日历寿命R_Lij对于第i台汽轮机第j个低温重要耐用件，E_tij＝0，其剩余日历寿命R_Lij的 计算公式为：第十步：推荐多台汽轮机优化检修措施对于第i台汽轮机第j个重要耐用件，根据其剩余日历寿命R_Lij的预测结果，推荐计划检修中汽轮机的优化检修措施为：1.R_Lij＜1.5年，建议年内安排计划大修，予以检修或更换；2.1.5年≤R_Lij＜4.5年，建议1年后但4年内安排计划大修，予以检修或更换；3.4.5年≤R_Lij＜8.5年，建议下一次大修中，予以详细的探伤检查；4.R_Lij≥8.5年，建议按照电厂汽轮机检修规程安排汽轮机计划大修周期和计划大修项目；第十一步：打印输出结果输出并打印多台汽轮机多个重要耐用件低周疲劳寿命损耗d_ijk在线监测结果和所提出的多台汽轮机优化运行建议，以及汽轮机多个重要耐用件累积低周疲劳寿命损耗E_Nij、累积蠕变寿命损耗Etij和剩余日历寿命R_Lij的预测结果和所推荐的优化检修措施。