一种汽轮机热应力计算方法技术

本发明专利技术公开了一种汽轮机热应力计算方法，包括：实时获取汽轮机的转子表面金属温度；对当前转子表面金属温度进行品质判断，若品质为坏点，则将坏点前的转子热应力计算结果作为当前转子表面金属温度的转子热应力计算结果；若当前转子表面金属温度的品质由坏点转变为好点，则根据当前转子表面金属温度和存储的转子表面金属温度计算转子表面金属温度稳定所需时间；根据转子表面金属温度稳定所需时间进行计时，在计时内，将当前转子表面金属温度和存储的转子表面金属温度做偏差处理，根据偏差更新存储转子表面金属温度和转子热应力计算结果；在计时后，重新计算转子热应力；本发明专利技术能够准确计算汽轮机热应力，保证汽轮机机组的正常安全稳定运行。安全稳定运行。安全稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种汽轮机热应力计算方法


[0001]本专利技术涉及一种汽轮机热应力计算方法，属于汽轮机控制


技术介绍

[0002]燃气轮机机组作为灵活性调峰机组的主力，需要具备快速启停、快速变负荷的能力。而在机组频繁启停及变负荷过程中，汽轮机转子体承受加热、升速及降温、降速所产生的周期性突变应力，汽轮机各部件存在较大的温度梯度和热应力，热应力的交变循环会引起汽轮机转子的材料寿命损耗。汽轮机转子热应力的计算对于如何用热应力确定机组运行条件、预测机组寿命、决定机组负荷变化速度等具有很大的实用价值。因此，研究汽轮机转子应力对于保证机组安全、稳定、经济运行具有重要的现实意思。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种汽轮机热应力计算方法，能够准确计算汽轮机热应力，保证汽轮机机组的正常安全稳定运行。
[0004]为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
[0005]本专利技术提供了一种汽轮机热应力计算方法，包括：
[0006]实时获取汽轮机的转子表面金属温度；
[0007]对当前转子表面金属温度进行品质判断，若品质为坏点，则存储坏点前的转子表面金属温度以及对应的转子热应力计算结果，并将存储的转子热应力计算结果作为当前转子表面金属温度的转子热应力计算结果；
[0008]若当前转子表面金属温度的品质由坏点转变为好点，则根据当前转子表面金属温度和存储的转子表面金属温度计算转子表面金属温度稳定所需时间；
[0009]根据转子表面金属温度稳定所需时间进行计时，
[0010]在计时内，将当前转子表面金属温度和存储的转子表面金属温度做偏差处理，根据偏差更新存储转子表面金属温度和转子热应力计算结果；
[0011]在计时后，获取上一计算周期、上二计算周期的转子体平均温度和转子表面金属温度并结合当前转子表面金属温度计算当前转子体平均温度和当前转子中心孔温度；
[0012]根据当前转子表面金属温度、当前转子体平均温度和当前转子中心孔温度计算当前转子表面热应力和当前转子中心孔热应力；
[0013]获取转子表面允许热应力和转子中心孔允许热应力并结合当前转子表面热应力和当前转子中心孔热应力计算当前转子归一化表面热应力和当前转子归一化中心孔热应力；
[0014]获取上一计算周期、上四计算周期、上五计算周期的转子归一化表面热应力和转子归一化中心孔热应力并结合当前转子归一化表面热应力和当前转子归一化中心孔热应力计算当前转子表面归一化应力变化率和当前转子归一化中心孔热应力变化率；
[0015]将转子表面允许热应力、当前转子归一化表面热应力、当前转子表面归一化应力
均为转子中心孔温度计算相关系数；
[0041]γ1＝2
×
(γ
1_1
+γ
1_2
)/(γ
1_3
+γ
1_4
)
[0042]γ2＝γ
11_1
/γ
11_2
‑1[0043]δ0＝(δ
0_1
+δ
0_2
)/2
[0044]δ1＝D4
×
(γ1+γ2+1)
‑
δ
0_1
[0045]δ2＝(δ
0_1
‑
δ
0_2
)/2
[0046]γ
1_1
＝
‑
12
×
D0
×
D2+6
×
D12+15
×
D1
×
D3
×
F
O2
[0047]γ
1_2
＝
‑
10
×
F
O2
×
D22+6
×
F
O4
×
D32[0048]γ
1_3
＝12
×
D0
×
D2
‑
18
×
F
O
×
D0
×
D3
‑6×
D12[0049]γ
1_4
＝6
×
F
O
×
D1
×
D2+3
×
F
O2
×
D1
×
D3
‑2×
F
O2
×
D22[0050]γ
11_1
＝γ1×
(F
O2
×
D3
‑
D1)
‑4×
F
O
×
D2
[0051]γ
11_2
＝D1
‑2×
F
O
×
D2+2
×
F
O2
×
D3
[0052][0053][0054]式中，F
O
为转子对应的傅里叶数，D0、D1、D2、D3、D4分别为转子中心孔温度计算参数。
[0055]可选的，所述转子对应的傅里叶数F
O
为：
[0056][0057]式中，T1
n
‑1为上一计算周期的转子体平均温度，R为转子半径，K0为转子金属热扩散系数，K1为转子金属热扩散系数随温度的变化率。
[0058]可选的，所述当前转子表面热应力S1
n
为：
[0059][0060]式中，E为转子金属杨氏模量，θ为泊松系数，K
th
为转子金属热膨胀系数，T0
n
和T1
n
为当前转子表面温度和当前转子体平均温度；
[0061]所述当前转子中心孔热应力S3
n
为；
[0062][0063]式中，E
′
为转子中心孔材料杨氏模量，T1
n
和T2
n
为当前转子体平均温度和当前转子中心孔温度。
[0064]可选的，所述计算当前转子归一化表面热应力和当前转子归一化中心孔热应力包括：
[0065]根据选择的预设应力水平等级获取相应的转子表面允许热应力S2，将当前转子表面热应力S1
n
除以所述转子表面允许热应力S2得到当前转子归一化表面热应力S5
n
；
[0066]根据汽轮机机组实际转速、当前转子中心孔温度以及转子中心孔热应力计算转子中心孔允许热应力S4：
[0067][0068]式中，SPD为汽轮机机组实际转速，T2
n
为当前转子中心孔温度，S3
n
为当前转子中心孔热应力；
[0069]将当前转子中心孔热应力S3
n
除以所述转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种汽轮机热应力计算方法，其特征在于，包括：实时获取汽轮机的转子表面金属温度；对当前转子表面金属温度进行品质判断，若品质为坏点，则存储坏点前的转子表面金属温度以及对应的转子热应力计算结果，并将存储的转子热应力计算结果作为当前转子表面金属温度的转子热应力计算结果；若当前转子表面金属温度的品质由坏点转变为好点，则根据当前转子表面金属温度和存储的转子表面金属温度计算转子表面金属温度稳定所需时间；根据转子表面金属温度稳定所需时间进行计时，在计时内，将当前转子表面金属温度和存储的转子表面金属温度做偏差处理，根据偏差更新存储转子表面金属温度和转子热应力计算结果；在计时后，获取上一计算周期、上二计算周期的转子体平均温度和转子表面金属温度并结合当前转子表面金属温度计算当前转子体平均温度和当前转子中心孔温度；根据当前转子表面金属温度、当前转子体平均温度和当前转子中心孔温度计算当前转子表面热应力和当前转子中心孔热应力；获取转子表面允许热应力和转子中心孔允许热应力并结合当前转子表面热应力和当前转子中心孔热应力计算当前转子归一化表面热应力和当前转子归一化中心孔热应力；获取上一计算周期、上四计算周期、上五计算周期的转子归一化表面热应力和转子归一化中心孔热应力并结合当前转子归一化表面热应力和当前转子归一化中心孔热应力计算当前转子表面归一化应力变化率和当前转子归一化中心孔热应力变化率；将转子表面允许热应力、当前转子归一化表面热应力、当前转子表面归一化应力变化率、转子中心孔允许热应力、当前转子归一化中心孔热应力、当前转子归一化中心孔热应力变化率作为转子热应力计算结果。2.根据权利要求1所述的一种汽轮机热应力计算方法，其特征在于，所述汽轮机的转子表面金属温度包括汽轮机高压侧的第一级转子表面金属温度和中压侧的转子表面金属温度。3.根据权利要求2所述的一种汽轮机热应力计算方法，其特征在于，所述计算转子表面金属温度稳定所需时间包括将当前汽轮机高压侧的第一级转子表面金属温度和中压侧的转子表面金属温度与存储的汽轮机高压侧的第一级转子表面金属温度和中压侧的转子表面金属温度分别做偏差处理，取二者中的最大偏差乘以预设系数作为转子表面金属温度稳定所需时间。4.根据权利要1所述的一种汽轮机热应力计算方法，其特征在于，所述更新存储转子表面金属温度和转子热应力计算结果包括：若偏差大于等于75，则将存储的转子表面金属温度更新为当前转子表面金属温度，并将存储的转子热应力结算结果归零；若偏差小于75，则存储的转子表面金属温度和转子热应力结果保持不变。5.根据权利要1所述的一种汽轮机热应力计算方法，其特征在于，所述当前转子体平均温度T1
n
为：T1
n
+α1×
T1
n
‑1+α2×
T1
n
‑2＝β0×
T0
n
+β1×
T0
n
‑1+β2×
T0
n
‑2式中，T1
n
‑1、T1
n
‑2分别为上一计算周期、上二计算周期的转子体平均温度，T0
n
、T0
n
‑1、
T0
n
‑2分别为当前、上一计算周期、上二计算周期的转子表面金属温度；α1、α2、β0、β1、β2均为转子体平均温度计算相关系数；α1＝2
×
(α
1_1
+α
1_2
)/(α
1_3
+α
1_4
)α2＝α
11_1
/α
11_2
‑
1β0＝(β
0_1
+β
0_2
)/2β1＝C4
×
(α1+α2+1)
‑
β
0_1
β2＝(β
0_1
‑
β
0_2
)/2α
1_1
＝
‑
12
×
C0
×
C2+6
×
C12+15
×
C1
×
C3
×
F
O2
α
1_2
＝
‑
10
×
F
O2
×
C22+6
×
F
O4
×
C32α
1_3
＝12
×
C0
×
C2
‑
18
×
F
O
×
C0
×
C3
‑6×
C12α
1_4
＝6
×
F
O
×
C1
×
C2+3
×
F
O2
×
C1
×
C3
‑2×
F
O2
×
C22α
11_1
＝α1×
(F
O2
×
C3
‑
C1)
‑4×
F
O
×
C2α
11_2
＝C1
‑2×
F
O
×
C2+2
×
F
O2
×
C3C3式中，F
O
为转子对应的傅里叶数，C0、C1、C2、C3、C4分别为转子体平均温度计算参数。6.根据权利要1所述的一种汽轮机热应力计算方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈子静，王勇，毛浩强，贡文明，宋顺利，曹伟平，杜凯，熊超，肖艳藏，刘云，
申请(专利权)人：南京国电南自维美德自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：