汽轮机转子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*CN102505970A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102505970A(43)申请公布日2012.06.20(21)申请号201110413914.7(22)申请日2011.12.13(71)申请人上海发电设备成套设计研究院地址200240上海市闵行区剑川路1115号(72)发明人史进渊杨宇邓志成汪勇刘传亮(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)权利要求书权利要求书3页3页说明书说明书66页页附图附图44页(54)发明名称汽轮机转子裂纹扩展寿命的监控装置及方法(57)摘要本发明的技术方案是提供了一种汽轮机转子内部裂纹扩展寿命的监控装置及方法，所述的装置，其特征在于，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。本发明的优点是实现了汽轮机转子裂纹扩展剩余寿命的在线计算和定期监控；如果汽轮机转子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）来合理使用汽轮机转子的裂纹扩展剩余寿命，达到了定期监控汽轮机转子裂纹扩展剩余寿命的技术效果。CN102597ACN102505970A权利要求书1/3页1.一种汽轮机转子内部裂纹扩展寿命的监控装置，其特征在于，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。2.权利要求1所述的装置所采用的汽轮机转子内部裂纹扩展寿命的监控方法，其特征在于，采用C语言编写的汽轮机转子裂纹扩展寿命的计算机软件，运行在计算服务器上，应用于汽轮机转子裂纹扩展寿命的监控，具体步骤为：第一步：探伤确定汽轮机转子的裂纹尺寸：在汽轮机开缸的检修期间，采用超声波探伤仪确定裂纹的所在部位和裂纹尺寸，裂纹尺寸指的是转子内部椭圆形裂纹和转子表面半椭圆形裂纹的短轴半径a和长轴半径c；第二步：计算裂纹所在部位的最大主应力：对于内部裂纹，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五种瞬态过程的最大主应力，分别用符号、、、和表示；第三步：计算汽轮机转子的临界裂纹尺寸：汽轮机转子第i种瞬态工况的临界裂纹尺寸的计算公式为：式中：——第i种瞬态工况的最大主应力——椭圆形裂纹短轴半径——与裂纹形状参数Q有关的常数，对于内部裂纹，对于表面裂纹，c——椭圆形裂纹长轴半径——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：计算汽轮机转子裂纹扩展寿命第i种瞬态工况的汽轮机转子裂纹扩展寿命的计算公式为：式中：2CN102505970A权利要求书2/3页、——转子材料裂纹扩展试验常数；第五步：计算超速试验过程转子裂纹扩展寿命累积损耗：汽轮机转子由于超速试验引起的裂纹扩展寿命累积损耗的计算公式为：式中：——汽轮机超速试验次数——超速试验过程中的裂纹扩展寿命；第六步：计算汽轮机转子内部裂纹扩展寿命累积损耗：汽轮机转子内部裂纹扩展寿命累积损耗的计算公式为：式中：——实际运行的冷态启动次数——实际运行的温态启动次数——实际运行的热态启动次数——实际运行的极热态启动次数——冷态启动过程中裂纹扩展寿命——温态启动过程中裂纹扩展寿命——热态启动过程中裂纹扩展寿命——极热态启动过程中裂纹扩展寿命第七步：计算汽轮机转子内部裂纹扩展剩余寿命：汽轮机转子内部裂纹扩展剩余寿命的计算公式为：式中：——转子内部年均裂纹扩展寿命损耗，——发现裂纹至今的日历年数；第八步：控制汽轮机转子裂纹扩展剩余寿命若汽轮机转子的内部裂纹扩展剩余日历寿命或外表面裂纹扩展剩余日历寿命<4年，在年内安排计划大修，根据探伤结果予以检修或更换；若4年≤或<8年，3CN102505970A权利要求书3/3页在1年后但在4年内安排计划大修，根据探伤结果予以检修或更换；若8年≤或<16年，在下一次计划大修中，予以详细的探伤检查；若或≥16年，按照《发电企业设备检修导则》安排汽轮机的计划大修周期和计划大修项目；第九步：打印输出结果输出汽轮机转子裂纹扩展剩余寿命的计算结果与控制措施，应用于汽轮机的优化检修。3.如权利要求2所述的汽轮机转子裂纹扩展寿命的监控方法，其特征在于，所述第二步的具体步骤为：建立汽轮机转子的轴对称有限元计算的力学模型，采用现有的有限元分析技术，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五种瞬态过程的最大主应力；对于外部裂纹，计算滑参数停机、正常停机、事故停机和110%额定工作