【技术实现步骤摘要】
一种天然气和氢气燃料控制阀安全性设计与监控的方法
[0001]本专利技术涉及燃气轮机发电
，尤其涉及一种天然气和氢气燃料控制阀安全性设计与监控的方法。
技术介绍
[0002]作为重型燃气轮机、氢燃料燃气轮机燃料系统的核心部件，燃料控制阀已成为重型燃气轮机、氢燃料燃气轮机国产化的关键技术。由于燃气轮机起停频繁，天然气或氢气参数变化剧烈，燃料控制阀受力情况复杂，在燃气轮机瞬态变工况下，热应力极易引起结构变形，导致燃料控制阀重要零部件之间的配合失效，影响燃料控制阀的安全服役，也极易引起重要零部件的应力增大，导致燃料控制阀损坏。
[0003]在工程设计领域，由于燃气轮机天然气和氢气燃料控制阀的阀壳属于耐用件，在设计时其形状通常不规则，并且作为重要承压部件，结构强度安全性薄弱部位较多。
[0004]但是目前国内在重型燃气轮机、氢燃料燃气轮机领域燃料控制阀的设计生产方面，还没有合适的安全性设计与监控方法可供使用。
[0005]因此，开发一种天然气和氢气燃料控制阀安全性设计与监控的方法具有重要意义。
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种天然气和氢气燃料控制阀安全性设计与监控的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：第一步、构建天然气和氢气燃料控制阀安全性分析模型；第二步、确定天然气和氢气燃料控制阀各部件材料名称、性能和部件间隙值；第三步、确定天然气和氢气燃料控制阀安全性分析的边界条件、初始条件；第四步、确定天然气和氢气燃料控制阀各部件之间的接触形式；第五步、进行天然气和氢气燃料控制阀温度场、位移场和应力场计算；第六步、进行天然气和氢气燃料控制阀变形安全性监控与优化；第七步、进行稳态工况下天然气和氢气燃料控制阀结构强度安全性监控与优化；第八步、进行瞬态变工况下天然气和氢气燃料控制阀结构强度安全性监控与优化。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一步中构建天然气和氢气燃料控制阀安全性分析模型的过程中忽略螺纹、凹槽和孔洞的影响。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第二步中的性能包括物理性能和力学性能；优选地，所述物理性能包括密度ρ、弹性模量E、泊松比υ、线膨胀系数α、比热容Cp和导热系数λ；优选地，所述力学性能包括许用应力[s]和工作温度下材料的屈服极限优选地，所述第二步中的部件间隙值包括燃料控制阀阀杆与导套之间间隙的最小值δ
min
和最大值δ
max
。4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述第三步中的边界条件包括力边界条件和热边界条件；优选地，所述天然气和氢气燃料控制阀安全性分析的力边界条件和热边界条件依据燃气轮机各运行工况下的天然气参数确定。5.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，所述第三步中天然气和氢气燃料控制阀安全性分析的初始条件依据燃气轮机各运行工况下天然气和氢气燃料控制阀的初始温度分布确定。6.根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，所述第四步中依据天然气和氢气燃料控制阀的设计图纸明确各部件之间的接触形式，以区分接触界面是否可以分离、是否可以自由滑动和是否存在摩擦。7.根据权利要求1～6任一项所述的方法，其特征在于，所述第五步中的进行天然气和氢气燃料控制阀温度场、位移场和应力场计算的步骤具体包括：(1)将所述模型、材料力学性能、材料物理性能、边界条件、初始条件导入有限元分析工具；(2)计算天然气和氢气燃料控制阀在稳态工况下的温度场、位移场和应力场分布，所述稳态工况包括燃气轮机稳态额定负荷工况、燃料阀设计工况和燃料阀水压试验工况，得到天然气和氢气燃料控制阀重要间隙的相对距离δ，以及天然气和氢气燃料控制阀表面等效应力s
eq2
的分布和应力最大值出现的部位；(3)计算天然气和氢气燃料控制阀在瞬态变工况下的温度场、位移场和应力场分布，所
述瞬态变工况包括燃气轮机热态起动工况、温态起动工况、冷态起动工况、变负荷工况以及燃气轮机停机工况，得到天然气和氢气燃料控制阀重要间隙的相对距离δ，以及天然气和氢气燃料控制阀应力集中部位的表面最大等效应力s
eq3
的分布和应力最大值出现的部位。8.根据权利要求1～7任一项所述的方法，其特征在于，所述第六步中的进行天然气和氢气燃料控制阀变形安全性监控与优化的步骤具体包括：(1)若δ
max
≥δ≥δ
min
...
【专利技术属性】
技术研发人员：王建业，史进渊，朱志劼，范雪飞，李连翠，徐佳敏，徐前，徐望人，
申请(专利权)人：上海发电设备成套设计研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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