锅炉炉膛水冷壁寿命预测方法、装置、系统、设备及介质制造方法及图纸

本申请公开了一种锅炉炉膛水冷壁寿命预测方法、装置、系统、电子设备及可读存储介质，应用于电力技术领域。其中，方法包括根据锅炉全炉膛水冷壁全区域的温度信息，确定用于预测水冷壁剩余寿命的取样区域；根据所选择的失效模式，获取目标区域中的各目标水冷壁管与该失效模式相匹配的测量数据；基于该测量数据，调用水冷壁寿命预测模型计算水冷壁的剩余寿命。水冷壁寿命预测模型基于水冷壁管的老化测量数据和损伤测量数据所构建，用于预测不同失效模式下水冷壁的剩余寿命。本申请可精准预测锅炉炉膛水冷壁管的寿命，有效保障发电机组安全稳定地运行。稳定地运行。稳定地运行。

【技术实现步骤摘要】
锅炉炉膛水冷壁寿命预测方法、装置、系统、设备及介质


[0001]本申请涉及电力
，特别是涉及一种锅炉炉膛水冷壁寿命预测方法、装置、系统、电子设备及可读存储介质。

技术介绍

[0002]水冷壁为锅炉炉膛的受热面，其包括多个并列的管子，通过紧贴炉墙方式形成炉膛四周内壁。水冷壁通过吸收炉膛中高温火焰和烟气的辐射热量将管内的液态水变成饱和蒸汽，因此水冷壁管壁具有较高的温度，锅炉长时运行后，水冷壁管会发生腐蚀、蠕胀、老化、氧化、疲劳等现象，甚至会发生爆管事故，管壁超温会影响水冷壁管失效。
[0003]为了确保锅炉安全运行，需要进行金属技术监督。其中，水冷壁的金属监督检查是目前火电厂金属技术监督的一项内容，根据DL/T438
‑
2016《火力发电厂金属技术监督规程》和DL/T
‑
939
‑
2005《火力发电厂锅炉受热面管监督检验技术导则》的规定，对于在役机组，在锅炉检修期间，对锅炉进行水冷壁的金属监督检查时，需检查温度较高区域，甚至须割管取样进行实验分析。
[0004]目前，锅炉水冷壁的金属监督检查工作还存在一些问题：具体来说，电厂技术人员进行金属监督检查和取样时，很难把控水冷壁管屏的温度分布情况。受炉膛内部火焰分布和烟气流向的影响，无论在垂直方向还是水平方向上，水冷壁管壁温度极易存在较大差异，尤其近几年来，很多锅炉进行了深度调峰改造、低氮燃烧器改造和垃圾煤掺烧改造等，这种差异更加明显，难以保证检查区域和取样位置的准确，存在一定的盲目性，检查结果和样品的试验结果也不具有代表性，这均会导致最终金属监督检查结果准确度较低。
[0005]其次，电力行业相关技术标准中没有规定对水冷壁开展寿命评估工作，电厂在开展水冷壁的防磨防爆检查工作时，基本上都是依靠“手摸眼看”或通过简单仪器的测量，停留在外观检查和初步检测的阶段。一般情况下，技术人员根据现场检查结果凭借经验进行研判，动辄就采取换管的处理方式，只能治标而不治本，机组运行一段时间后，又要进行重复的检查和换管，炉膛水冷壁呈现“打补丁”的状态，不仅造成了大量的人力、物力浪费，也不利于机组安全、稳定地运行。
[0006]另外，锅炉炉膛水冷壁等受热面管的防磨防爆检查工作不能仅局限于金属专业，还需要锅炉、运行、化学、燃煤等多个专业的共同参与、相互协调，才能保证水冷壁管在长时高温高压运行状态下保持良好的寿命状态。
[0007]鉴于此，如何精准预测锅炉炉膛水冷壁管的寿命，以确保发电机组安全、稳定地运行，是所属领域技术人员需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0008]本申请提供了一种锅炉炉膛水冷壁寿命预测方法、装置、系统、电子设备及可读存储介质，可精准预测锅炉炉膛水冷壁管的寿命，有效保障发电机组安全稳定地运行。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供以下技术方案：
[0010]本专利技术实施例一方面提供了一种锅炉炉膛水冷壁寿命预测方法，包括：
[0011]预先基于水冷壁管的老化测量数据和损伤测量数据构建水冷壁寿命预测模型；所述水冷壁寿命预测模型用于预测不同失效模式下水冷壁的剩余寿命；
[0012]根据锅炉全炉膛水冷壁全区域的温度信息，确定用于预测水冷壁剩余寿命的目标区域；
[0013]根据当前失效模式，获取所述目标区域中的各目标水冷壁管与所述当前失效模式相匹配的目标测量数据；
[0014]基于所述目标测量数据，调用所述水冷壁寿命预测模型确定水冷壁的剩余寿命。
[0015]可选的，所述根据锅炉全炉膛水冷壁全区域的温度信息，确定用于预测水冷壁剩余寿命的目标区域，包括：
[0016]获取锅炉全炉膛水冷壁全区域内所有测点的历史壁温数据；
[0017]基于等温区域的平均温度，自动统计各测点的温差值及超温时间；所述超温时间为超过预设温度值的维持时间；
[0018]将温差值大于预设温度阈值、且超温时间大于预设时间阈值的测点所在区域，作为所述目标区域。
[0019]可选的，所述获取锅炉全炉膛水冷壁全区域内所有测点的历史壁温数据，包括：
[0020]根据置于水冷壁背火侧的温度传感器阵列的温度测量数据，生成3D温度场模型；
[0021]通过所述3D温度场模型，统计所有测点的历史壁温数据。
[0022]可选的，所述当前失效模式为老化模式，所述基于所述目标测量数据，调用所述水冷壁寿命预测模型确定水冷壁的剩余寿命，包括：
[0023]根据各目标水冷壁的显微组织老化数据，调用所述水冷壁寿命预测模型中的蠕变寿命计算关系式，计算得到所述水冷壁的剩余寿命。
[0024]可选的，所述调用所述水冷壁寿命预测模型中的蠕变寿命计算关系式，计算得到所述水冷壁的剩余寿命，包括：
[0025]调用第一蠕变寿命计算关系式或第二蠕变寿命计算关系式，计算得到所述水冷壁的剩余寿命；
[0026]其中，所述第一蠕变寿命计算关系式为式中，t
rem
为所述水冷壁的剩余寿命，d
r
为碳化物粗化极限尺寸，t为运行时间，d
t
为碳化物粗化尺寸，K为粒子长大速率；
[0027]所述第二蠕变寿命计算关系式为t
rem
＝(1
‑
φ
d
)t
s
；式中，φd为组织老化度，t
s
为所述水冷壁管的设计寿命。
[0028]可选的，所述当前失效模式为损伤
‑
蠕变形变模式，所述基于所述目标测量数据，调用所述水冷壁寿命预测模型确定水冷壁的剩余寿命，包括：
[0029]根据各目标水冷壁的损伤检测数据，调用所述水冷壁寿命预测模型中的损伤寿命计算关系式，计算得到所述水冷壁的剩余寿命。
[0030]可选的，所述调用所述水冷壁寿命预测模型中的损伤寿命计算关系式，计算得到所述水冷壁的剩余寿命，包括：
[0031]调用细观损伤寿命计算关系式或蠕变形变损伤寿命计算关系式，计算得到所述水
冷壁的剩余寿命；
[0032]其中，所述细观损伤寿命计算关系式为：
[0033][0034]式中，t
rem
为所述水冷壁的剩余寿命，t为运行时间，A为晶界空洞比例数，n'为蠕变指数，λ为中间参数，λ＝ε
r
/ε
s
，ε
r
为蠕变断裂形变，ε
s
为蠕变变形第二阶段形变；
[0035]其中，所述蠕变形变损伤寿命计算关系式为：
[0036][0037]式中，ε
i
为工况参数i下的蠕变变形量，ε
ci
为工况参数i下蠕变变形量极限，t
s
为所述水冷壁管的设计寿命，φ
c
为蠕变损耗率。
[0038]可选的，所述当前失效模式为老化
‑
损伤
‑
蠕变形变模式，所述基于所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锅炉炉膛水冷壁寿命预测方法，其特征在于，包括：预先基于水冷壁管的老化测量数据和损伤测量数据构建水冷壁寿命预测模型；所述水冷壁寿命预测模型用于预测不同失效模式下水冷壁的剩余寿命；根据锅炉全炉膛水冷壁全区域的温度信息，确定用于预测水冷壁剩余寿命的目标区域；根据当前失效模式，获取所述目标区域中的各目标水冷壁管与所述当前失效模式相匹配的目标测量数据；基于所述目标测量数据，调用所述水冷壁寿命预测模型确定水冷壁的剩余寿命。2.根据权利要求1所述的锅炉炉膛水冷壁寿命预测方法，其特征在于，所述根据锅炉全炉膛水冷壁全区域的温度信息，确定用于预测水冷壁剩余寿命的目标区域，包括：获取锅炉全炉膛水冷壁全区域内所有测点的历史壁温数据；基于等温区域的平均温度，自动统计各测点的温差值及超温时间；所述超温时间为超过预设温度值的维持时间；将温差值大于预设温度阈值、且超温时间大于预设时间阈值的测点所在区域，作为所述目标区域。3.根据权利要求2所述的锅炉炉膛水冷壁寿命预测方法，其特征在于，所述获取锅炉全炉膛水冷壁全区域内所有测点的历史壁温数据，包括：根据置于水冷壁背火侧的温度传感器阵列的温度测量数据，生成3D温度场模型；通过所述3D温度场模型，统计所有测点的历史壁温数据。4.根据权利要求1所述的锅炉炉膛水冷壁寿命预测方法，其特征在于，所述当前失效模式为老化模式，所述基于所述目标测量数据，调用所述水冷壁寿命预测模型确定水冷壁的剩余寿命，包括：根据各目标水冷壁的显微组织老化数据，调用所述水冷壁寿命预测模型中的蠕变寿命计算关系式，计算得到所述水冷壁的剩余寿命。5.根据权利要求4所述的锅炉炉膛水冷壁寿命预测方法，其特征在于，所述调用所述水冷壁寿命预测模型中的蠕变寿命计算关系式，计算得到所述水冷壁的剩余寿命，包括：调用第一蠕变寿命计算关系式或第二蠕变寿命计算关系式，计算得到所述水冷壁的剩余寿命；其中，所述第一蠕变寿命计算关系式为式中，t
rem
为所述水冷壁的剩余寿命，d
r
为碳化物粗化极限尺寸，t为运行时间，d
t
为碳化物粗化尺寸，K为粒子长大速率；所述第二蠕变寿命计算关系式为t
rem
＝(1
‑
φ
d
)t
s
；式中，φd为组织老化度，t
s
为所述水冷壁管的设计寿命。6.根据权利要求1所述的锅炉炉膛水冷壁寿命预测方法，其特征在于，所述当前失效模式为损伤
‑
蠕变形变模式，所述基于所述目标测量数据，调用所述水冷壁寿命预测模型确定水冷壁的剩余寿命，包括：根据各目标水冷壁的损伤检测数据，调用所述水冷壁寿命预测模型中的损伤寿命计算关系式，计算得到所述水冷壁的剩余寿命。7.根据权利要求6所述的锅炉炉膛水冷壁寿命预测方法，其特征在于，所述调用所述水
冷壁寿命预测模型中的损伤寿命计算关系式，计算得到所述水冷壁的剩余寿命，包括：调用细观损伤寿命计算关系式或蠕变形变损伤寿命计算关系式，计算得到所述水冷壁的剩余寿命；其中，所述细观损伤寿命计算关系式为：式中，t
rem
为所述水冷壁的剩余寿命，t为运行时间，A为晶界空洞比例数，n'为蠕变指数，λ为中间参数，λ＝ε
r
/ε
s
，ε
r
为蠕变断裂形变，ε
s
为蠕变变形第二阶段形变；其中，所述蠕变形变损伤寿命计算关系式为：t
rem
＝(1
‑
φ
c
)t
s
，式中，ε
i
为工况参数i下的蠕变变形量，ε
ci
为工况参数i下蠕变变形量极限，t
s
为所述水冷壁管的设计寿命，φ
c
为蠕变损耗率。8.根据权利要求1所述的锅炉炉膛水冷壁寿命预测方法，其特征在于，所述当前失效模式为老化
‑
损伤
‑
蠕变形变模式，所述基于所述目标测量数据，调用所述水冷壁寿命预测模型确定水冷壁的剩余寿命，包括：根据各目标水冷壁的显微组织老化数据和损伤检测数据，调用所述水冷壁寿命预测模型中的蠕变寿命计算关系式或损伤寿命计算关系式，计算得到所述水冷壁的剩余寿命。9.根据权利要求1所述的锅炉炉膛水冷壁寿命预测方法，其特征在于，所述当前失效模式为疲劳损伤模式，所述基于所述目标测量数据，调用所述水冷壁寿命预测模型确定水冷壁的剩余寿命，包括：根据各目标水冷壁的损伤检测数据，调用所述水冷壁寿命预测模型中的细观损伤寿命...

【专利技术属性】
技术研发人员：李戈，郭延军，邱质彬，高国宏，郦晓慧，王鲁，许辉，杨林，付尚存，吕佳顺，
申请(专利权)人：华电电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：