汽轮机转子启动曲线优化及蠕变‑疲劳寿命评估的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107145687A(43)申请公布日2017.09.08(21)申请号201710422051.7(22)申请日2017.06.07(71)申请人上海电力学院地址200090上海市杨浦区平凉路2103号(72)发明人纪冬梅郭恒超孙权戴晨吴臻茂(74)专利代理机构上海科盛知识产权代理有限公司31225代理人应小波(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图6页(54)发明名称汽轮机转子启动曲线优化及蠕变-疲劳寿命评估的方法(57)摘要本发明涉及一种汽轮机转子启动曲线优化及蠕变-疲劳寿命评估的方法，首先建立优化启动目标函数和约束条件，然后结合转子应力SVM模型和PSO算法计算出在满足应力要求下转子在启动过程中不同时间的最优温升率，最后通过转子CDM模型对此方法进行验证分析。与现有技术相比，本发明实现的机组更经济、更快速的启动，提高了机组工作效率、实现了节能减排等优点。CN107145687ACN107145687A权利要求书1/3页1.一种汽轮机转子启动曲线优化及蠕变-疲劳寿命评估的方法，其特征在于，首先建立优化启动目标函数和约束条件，然后结合转子应力SVM模型和PSO算法计算出在满足应力要求下转子在启动过程中不同时间的最优温升率，最后通过转子CDM模型对此方法进行验证分析。2.根据权利要求1所述的一种汽轮机转子启动曲线优化及蠕变-疲劳寿命评估的方法，其特征在于，该方法具体为：1)定义启动优化目标函数和边界条件：2)建立转子应力SVM模型：3)基于转子应力SVM模型的启动优化；利用PSO算法寻找最优温升率；4)优化启动方案下的转子蠕变-疲劳寿命评估。3.根据权利要求2所述的一种汽轮机转子启动曲线优化及蠕变-疲劳寿命评估的方法，其特征在于，所述的步骤1)定义启动优化目标函数和边界条件具体为：(1)依据实际启动曲线，以主蒸汽的温升率为参数，利用函数表达式定义启动时间；(2)以主蒸汽的温度和转子危险点的应立作为约束边界条件。4.根据权利要求3所述的一种汽轮机转子启动曲线优化及蠕变-疲劳寿命评估的方法，其特征在于，所述的步骤1)中具体的目标函数为：机组冷态启动规划问题可写作式(1)，在约束条件下求解目标函数最优解的问题。使服从约束条件：σmj(K1,...Ki,...K5)≤σlj,j＝1,...,5(2)H(K1,...Ki,...K5)＝Hmax(3)式中：H为主蒸汽温度；Hmax为主蒸汽额定温度，取537℃；σmj为转子关键点最大等效应力；σlj为材料许用应力范围；ai,b,c为常数；K1,K2,K3,K4,K5为不同时间段的温升率。5.根据权利要求3所述的一种汽轮机转子启动曲线优化及蠕变-疲劳寿命评估的方法，其特征在于，所述的步骤1)中约束边界条件的确定如下：根据机组抽汽温度及轴承处冷却抽温等条件，确定冷态启动时转子四个位置的第一类边界条件，其中包括调节级前金属温度为45℃，轴承处温度为40℃，轴封处温度为100℃，高压缸和中压缸出口温度为105℃，根据启动结束时温度和压力的大小，寻找5个最危险点进行重点监测。6.根据权利要求2所述的一种汽轮机转子启动曲线优化及蠕变-疲劳寿命评估的方法，其特征在于，所述的步骤2)建立转子应力SVM模型具体为：(1)确定机组概况、结构特点及各项参数；(2)确定汽轮机转子的材料特性和参数，并通过有限元软件ANSYS进行建模：定义模型的热边界条件和结构边界条件；(3)计算蒸汽参数、蒸汽动力粘度、蒸汽导热系数、叶轮两侧换热系数、光轴处换热系数2CN107145687A权利要求书2/3页和汽封处换热系数；(4)分析汽轮机转子温度场和应力场；(5)根据实际启动工况，定义多组启动曲线，计算不同启动工况下转子的温度场和应力场；(6)依据以上有限元计算结果，以启动参数为输入，转子应力为输出，建立转子应力的SVM模型。7.根据权利要求2所述的一种汽轮机转子启动曲线优化及蠕变-疲劳寿命评估的方法，其特征在于，所述的步骤4)优化启动方案下的转子蠕变-疲劳寿命评估具体为：(1)分析汽轮机转子蠕变损伤；(2)分析汽轮机转子疲劳损伤；(3)分析汽轮机转子蠕变-疲劳耦合损伤。8.根据权利要求7所述的一种汽轮机转子启动曲线优化及蠕变-疲劳寿命评估的方法，其特征在于，所述的步骤4)详细为：(1)低周疲劳损伤寿命评估(2)蠕变损伤寿命评估(3)蠕变-疲劳交互作用下线性损伤寿命评估(4)蠕变-疲劳交互作用下非线性损伤寿命评估式中：Df为低周疲劳损伤；Dc为蠕变损伤；Dt为蠕变—疲劳交互作用下的线性损伤；dDt为蠕变—疲劳交互作用下的非线性损伤；Rv为多轴系数，Rvf为疲劳载荷多轴系数，Rvc为蠕变载荷多轴系数；Δεp