汽轮发电机护环裂纹扩展寿命的监控装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN102606230102606230B(45)授权公告日2014.08.20(21)申请号201210046469.XCN102505969A,2012.06.20,全文.CN1979112A,2007.06.13,说明书.(22)申请日2012.02.28CN101561669A,2009.10.21,说明书第4-6(73)专利权人上海发电设备成套设计研究院页,图1.地址200240上海市闵行区剑川路1115号审查员靳文强(72)发明人史进渊汪勇邓志成杨宇陈健(74)专利代理机构上海申汇专利代理有限公司31001代理人翁若莹(51)Int.Cl.F01D21/00(2006.01)(56)对比文件EP1562033A1,2005.08.10,全文.CN101218401A,2008.07.09,全文.CN102505970A,2012.06.20,全文.JPS61240159A,1986.10.25,全文.权权利要求书3页利要求书3页说明书5页说明书5页附图4页附图4页(54)发明名称汽轮发电机护环裂纹扩展寿命的监控方法(57)摘要本发明涉及汽轮发电机护环裂纹扩展寿命的监控方法。所述的汽轮发电机护环裂纹扩展寿命的监控方法为：探伤确定汽轮发电机护环的裂纹尺寸、计算汽轮发电机护环裂纹所在部位的最大主应力、临界裂纹尺寸、护环裂纹扩展寿命、护环裂纹扩展寿命累积损耗、护环裂纹扩展剩余寿命、控制汽轮发电机护环裂纹扩展剩余寿命。本发明的优点是实现了汽轮发电机护环裂纹扩展剩余寿命的在线计算和定期监控；如果汽轮发电机护环的裂纹扩展剩余寿命偏短时，通过及时安排计划大修(A级检修)来合理使用汽轮发电机护环的裂纹扩展剩余寿命，达到了定期监控汽轮发电机护环裂纹扩展剩余寿命的技术效果。CN102606230BCN10263BCN102606230B权利要求书1/3页1.一种汽轮发电机护环裂纹扩展寿命的监控方法，采用一种汽轮发电机护环裂纹扩展寿命的监控装置，所述的汽轮发电机护环裂纹扩展寿命的监控装置由超声波探伤仪、计算服务器、数据库服务器、网页服务器和用户端浏览器组成，超声波探伤仪与数据库服务器连接，计算服务器与数据库服务器和网页服务器连接，网页服务器分别与数据库服务器、计算服务器和用户端浏览器连接，其特征在于，采用C语言编写汽轮发电机护环裂纹扩展寿命的计算机软件，运行在计算服务器上，应用于汽轮发电机护环裂纹扩展寿命的监控，具体步骤为：第一步：探伤确定汽轮发电机护环的裂纹尺寸：在汽轮发电机抽出转子检修期间，采用超声波探伤仪确定护环裂纹的所在部位和裂纹尺寸，裂纹所在部位指的是护环表面椭圆形裂纹中心位置的三个坐标数值，裂纹尺寸指的是护环表面椭圆形裂纹的短轴半径a1和长轴半径c1；第二步：计算汽轮发电机护环裂纹所在部位的最大主应力：对于汽轮发电机护环的表面裂纹，采用现有的有限元计算分析方法，计算冷态启动、温态启动、热态启动、极热态启动和110％额定工作转速超速试验共5种瞬态工况的最大主应力，分别用符号σ1c、σ1w、σ1h、σ1r和σ10s表示；第三步：计算汽轮发电机护环的临界裂纹尺寸：汽轮发电机护环第i种瞬态工况的临界裂纹尺寸aci的计算公式为：式中：i——取值为1-5的整数；K1C——护环材料断裂韧性；σ1i——第i种瞬态工况的最大主应力；M——与裂纹形状参数Q有关的常数，对于表面裂纹，σ1——椭圆形裂纹短轴半径；c1——椭圆形裂纹长轴半径；θ——过裂纹周线上任意一点的径向线与椭圆长轴的夹角；第四步：计算汽轮发电机护环裂纹扩展寿命：第i种瞬态工况的汽轮发电机护环裂纹扩展寿命Nfi的计算公式为：2CN102606230B权利要求书2/3页式中：C0、m0——护环材料裂纹扩展试验常数；第五步：计算汽轮发电机护环裂纹扩展寿命累积损耗：在汽轮发电机的启动和超速试验过程中，最大主应力出现在护环表面，汽轮发电机护环表面裂纹扩展寿命累积损耗Ef的计算公式为：式中：nc——实际运行的冷态启动次数nw——实际运行的温态启动次数nh——实际运行的热态启动次数nr——实际运行的极热态启动次数nos——汽轮机超速试验次数Nfc——冷态启动过程中裂纹扩展寿命Nfw——温态启动过程中裂纹扩展寿命Nfh——热态启动过程中裂纹扩展寿命Nfr——极热态启动过程中裂纹扩展寿命Nfos——超速试验过程中的裂纹扩展寿命；第六步：计算汽轮发电机护环裂纹扩展剩余寿命：汽轮发电机护环的表面裂纹扩展剩余寿命RL的计算公式为：式中：ey为护环年均裂纹扩展寿命损耗，汽轮发电机的设计寿命为40年，年均裂纹扩展寿命损耗定义为第七步：控制汽轮发电机护环裂纹扩展剩余寿命若汽轮发电机护环的表面裂纹扩展剩余日历寿命RL