汽轮机红套环与高压内缸红套紧力的监控方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种汽轮机红套环与高压内缸红套紧力的监控方法与系统，监控系统包括数据库服务器、计算服务器、网页服务器和用户端浏览器。首先计算出厂时高压内缸的红套紧力，在使用阶段，大修中测量红套环上两个测点之间的弦长并计算红套环的剩余紧力，如果蠕变与松弛导致汽轮机红套环的剩余紧力小于首次红套的红套紧力，表明高压内缸的红套紧力减小且红套紧力不合格；通过增加红套环与高压内缸之间的垫片厚度，保证汽轮机大修后红套紧力不小于首次红套的红套紧力值，使汽轮机红套环与高压内缸的红套紧力处于受控状态，达到了控制汽轮机红套环与高压内缸红套紧力的技术效果，为汽轮机红套环和高压内缸的安全与经济运行提供了技术依据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及汽轮机红套环与高压内缸红套紧力的监控方法及系统，属于汽轮机

技术介绍
目前，超超临界汽轮机的主蒸汽压力达到28MPa至38MPa时，高压内缸中分面法兰的高温螺栓强度很难满足现用汽轮机设计规范的要求，高压内缸需要采用中分面无外伸法兰的筒形汽缸。汽轮机采用红套环的高压内缸是一种常用的筒形汽缸，既可以承受比较高的工作压力，又具有起动、停机和负荷变动过程中热应力小的特点。筒形高压内缸采用数只钢制红套环将高压内缸的上下两半汽缸紧箍成一个圆筒体，在汽轮机的使用过程中，由于汽缸高温段红套环的工作温度高，随着运行时间的增长，红套环发生蠕变与松弛，红套环与高压内缸的红套紧力减小，并有可能导致高压内缸漏汽，若汽轮机红套环与高压内缸的红套紧力监控不当，会影响汽轮机的安全与经济运行，工程上急需汽轮机红套环与高压内缸红套紧力的监控方法。瑞典通用电气-布朗-博韦力股份公司已经申请专利技术专利“用于抽汽式涡轮机的收缩环轮”，申请号99108029.7，给出了汽轮机采用红套环高压内缸的抽汽空腔的新结构。哈尔滨汽轮机厂有限责任公司已经申请技术专利“汽轮机套装式汽缸红套环加热装置”，申请号201520555006.5，给出了汽缸红套环的套装和拆除的加热装置。在汽轮机的运行过程中，红套环发生蠕变与松弛，红套环与高压内缸的红套紧力减小。公开文献报道，还没有汽轮机红套环与高压内缸红套紧力的监控方法。在汽轮机的设计阶段和使用阶段，汽轮机红套环与高压内缸红套紧力的监控，还没有合适的方法可供使用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是如何实现汽轮机红套环与高压内缸红套紧力的监控。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是提供一种汽轮机红套环与高压内缸红套紧力的监控方法，其特征在于该方法由以下步骤组成：第一步、获得室温下汽轮机高压内缸红套环材料的弹性模量E和泊松比ν；第二步、获得制造厂的高压内缸与红套环的测量数据，包括：汽轮机高压内缸套装红套环部位的首次红套之前的汽缸内半径Ra、首次红套之前的汽缸外半径Rb1、首次红套之前的红套环内半径Rb2、首次红套之前的红套环外半径Rc、红套环上的测点半径Rt、首次红套之前的红套环上两个测点之间的弦长L0、首次红套之后的红套环上两个测点之间的弦长L1；第三步、计算首次红套前后红套环上两个测点之间的弦长的变化值Y0：首次红套前后红套环上两个测点之间的弦长的变化值Y0的计算公式为：Y0＝L1-L0(1)第四步、计算红套环与高压内缸的初始过盈量δb：红套环与高压内缸的初始过盈量δb的计算公式为：δb＝Rb1-Rb2(2)第五步、计算红套环的过盈量δi：给汽缸外半径与红套环内半径之间加装不同厚度的垫片，厚度为Hi的第i个垫片对应的红套环的过盈量δi的计算公式为：δi＝δb+Hi(3)第六步、计算红套后红套环的分层半径Rb：高压内缸红套后，汽缸与红套环的分层半径Rb的计算公式为： R b = R b 1 + T b 2 + δ i 2 - - - ( 4 ) ]]>第七步、计算过盈量δi对应的红套环与高压内缸的红套紧力Pi：过盈量δi对应的红套环与高压内缸的红套紧力Pi的计算公式为： P i = Eδ i ( R b 2 - R a 2 ) ( R c 2 - R b 2 ) 2 R b 3 ( R c 2 - R a 2 ) - - - ( 5 ) ]]>式中：Ra——套装红套环部位的首次红套之前的汽缸内半径；Rb——红套后高压内缸与红套环的分层半径；Rc——首次红套之前的红套环外半径；E——在室温下红套环材料的弹性模量；第八步、计算测点径向位移ui：过盈量δi对应的测点径向位移ui的计算公式为： u i = δ i ( R b 2 - R a 2 ) 2 R b ( R c 2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽轮机红套环与高压内缸红套紧力的监控方法，其特征在于，该方法由以下步骤组成：第一步、获得室温下汽轮机高压内缸红套环材料的弹性模量E和泊松比v；第二步、获得制造厂的高压内缸与红套环的测量数据，包括：汽轮机高压内缸套装红套环部位的首次红套之前的汽缸内半径Ra、首次红套之前的汽缸外半径Rb1、首次红套之前的红套环内半径Rb2、首次红套之前的红套环外半径Rc、红套环上的测点半径Rt、首次红套之前的红套环上两个测点之间的弦长L0、首次红套之后的红套环上两个测点之间的弦长L1；第三步、计算首次红套前后红套环上两个测点之间的弦长的变化值Y0：首次红套前后红套环上两个测点之间的弦长的变化值Y0的计算公式为：Y0＝L1‑L0     (1)第四步、计算红套环与高压内缸的初始过盈量δb：红套环与高压内缸的初始过盈量δb的计算公式为：δb＝Rb1‑Rb2      (2)第五步、计算红套环的过盈量δi：给汽缸外半径与红套环内半径之间加装不同厚度的垫片，厚度为Hi的第i个垫片对应的红套环的过盈量δi的计算公式为：δi＝δb+Hi        (3)第六步、计算红套后红套环的分层半径Rb：高压内缸红套后，汽缸与红套环的分层半径Rb的计算公式为：Rb=Rb1+Rb2+δi2---(4)]]>第七步、计算过盈量δi对应的红套环与高压内缸的红套紧力Pi：过盈量δi对应的红套环与高压内缸的红套紧力Pi的计算公式为：Pi=Eδi(Rb2-Ra2)(Rc2-Rb2)2Rb3(Rc2-Ra2)---(5)]]>式中：Ra——套装红套环部位的首次红套之前的汽缸内半径；Rb——红套后高压内缸与红套环的分层半径；Rc——首次红套之前的红套环外半径；E——在室温下红套环材料的弹性模量；第八步、计算测点径向位移ui：过盈量δi对应的测点径向位移ui的计算公式为：ui=δi(Rb2-Ra2)2Rb(Rc2-Ra2)[(1+v)Rc2Rt+(1-v)Rt]---(6)]]>式中：Rt——红套环上的测点半径；v——在室温下红套环材料的泊松比；第九步、计算两个测点之间弦长变化值Xi：过盈量δi对应的红套环上两个测点之间弦长变化值Xi的计算公式为：Xi=(Rt+uiRt-1)Y0---(7)]]>第十步、确定红套紧力的比例系数k1：对于该汽轮机高压内缸红套环的n组数据(Pi，Xi)，采用线性回归法，得出回归常数a和比例系数k1，该红套环的红套紧力Pi随弦长变化值Xi的变化的线性函数表示为：Pi＝a+k1Xi       (8)式中：a——回归常数；k1——红套紧力的比例系数；第十一步、计算新增紧力ΔPi：由公式(8)得出新增紧力ΔPi的正比例函数表示为：ΔPi＝k1ΔXi         (9)式中：ΔPi——新增紧力；ΔXi——新增紧力ΔPi对应的弦长增量；第十二步、确定垫片厚度的比例系数k2：对于该汽轮机高压内缸红套环的n组数据(δi，Pi)，采用线性回归法，得出回归常数b和比例系数k2，该红套环的过盈量δi随红套紧力Pi的变化的线性函数表示为：δi＝b+k2Pi         (10)式中：b——回归常数；k2——垫片厚度的比例系数；第十三步、计算新增垫片厚度Δδi：由公式(10)得出新增垫片厚度Δδi的正比例函数表示为：Δδi＝k2ΔPi＝k1k2ΔXi             (11)式中：Δδi——新增垫片厚度；ΔPi——新增垫片厚度Δδi对应的新增紧力；ΔXi——新增紧力ΔPi对应的弦长增量；第十四步、大修中测量红套环上两个测点的弦长：在汽轮机大修中，测量红套环拆除之前两个测点之间的弦长L2和红套环拆除之后两个测点之间的弦长L3；第十五步、计算红套环拆除前后红套环上两个测点之间的弦长的变化值Y：经过运行后，在汽轮机大修中，红套环拆除前后红套环上两个测点之间的弦长的变化值Y的计算公式为：Y＝L2‑L3         (12)第十六步、计算红套环的剩余紧力PR在汽轮机大修中，红套环拆除前红套环的剩余紧力PR的计算公式为：PR＝a+k1Y           (13)第十七步、计算首次红套的红套紧力P0：红套环与高压内缸的首次红套的红套紧力P0的计算公式为：P0=E(δb+δ0)(Rb2-Ra2)(Rc2-Rb2)2Rb3(Rc2-Ra2)---(4)]]>式中：δb——红套环与高压内缸的初始过盈量；δ0——首次红套时在红套环与高压内缸之间加装的垫片厚度；第十八步、红套环与高压内缸红套紧力的监控：在汽轮机大修中：1)若PR≥P0，汽轮机红套环与高压内缸红套紧力的监控合格，表明汽轮机采用红套环与高压内缸的红套紧力处于受控状态，汽轮机红套环与高压内缸红套紧力的监控结束；2)若PR＜P0，汽轮机...

【技术特征摘要】
1.一种汽轮机红套环与高压内缸红套紧力的监控方法，其特征在于，该方法由以下步
骤组成：
第一步、获得室温下汽轮机高压内缸红套环材料的弹性模量E和泊松比v；
第二步、获得制造厂的高压内缸与红套环的测量数据，包括：
汽轮机高压内缸套装红套环部位的首次红套之前的汽缸内半径Ra、首次红套之前的汽
缸外半径Rb1、首次红套之前的红套环内半径Rb2、首次红套之前的红套环外半径Rc、红套环上
的测点半径Rt、首次红套之前的红套环上两个测点之间的弦长L0、首次红套之后的红套环上
两个测点之间的弦长L1；
第三步、计算首次红套前后红套环上两个测点之间的弦长的变化值Y0：
首次红套前后红套环上两个测点之间的弦长的变化值Y0的计算公式为：
Y0＝L1-L0(1)
第四步、计算红套环与高压内缸的初始过盈量δb：
红套环与高压内缸的初始过盈量δb的计算公式为：
δb＝Rb1-Rb2(2)
第五步、计算红套环的过盈量δi：
给汽缸外半径与红套环内半径之间加装不同厚度的垫片，厚度为Hi的第i个垫片对应的
红套环的过盈量δi的计算公式为：
δi＝δb+Hi(3)
第六步、计算红套后红套环的分层半径Rb：
高压内缸红套后，汽缸与红套环的分层半径Rb的计算公式为：
R b = R b 1 + R b 2 + δ i 2 - - - ( 4 ) ]]>第七步、计算过盈量δi对应的红套环与高压内缸的红套紧力Pi：
过盈量δi对应的红套环与高压内缸的红套紧力Pi的计算公式为：
P i = Eδ i ( R b 2 - R a 2 ) ( R c 2 - R b 2 ) 2 R b 3 ( R c 2 - R a 2 ) - - - ( 5 ) ]]>式中：
Ra——套装红套环部位的首次红套之前的汽缸内半径；
Rb——红套后高压内缸与红套环的分层半径；
Rc——首次红套之前的红套环外半径；
E——在室温下红套环材料的弹性模量；
第八步、计算测点径向位移ui：
过盈量δi对应的测点径向位移ui的计算公式为：
u i = δ i ( R b 2 - R a 2 ) 2 R b ( R c 2 - R a 2 ) [ ( 1 + v ) R c 2 R t + ( 1 - v ) R t ] - - - ( 6 ) ]]>式中：
Rt——红套环上的测点半径；
v——在室温下红套环材料的泊松比；
第九步、计算两个测点之间弦长变化值Xi：
过盈量δi对应的红套环上两个测点之间弦长变化值Xi的计算公式为：
X i = ( R t + u i R t - 1 ) Y 0 - - - ...

【专利技术属性】
技术研发人员：史进渊，邓志成，汪勇，危奇，杨宇，席会杰，张成义，林润达，
申请(专利权)人：上海发电设备成套设计研究院，
类型：发明
国别省市：上海;31