[发明专利]一种单元发电机组主机重要部件寿命管理方法及系统

权利要求书

1.一种单元发电机组主机重要部件寿命管理系统，其特征在于，由寿命的计算/应用服务器及软件(1)、数据库服务器(2)、外部系统接口(3)、发电机组主机数据采集系统DAS与参数测点(4)、网页服务器(5)和用户端浏览器(6)组成，网页服务器(5)分别与计算/应用服务器(1)、数据库服务器(2)和用户端浏览器(6)连接，计算/应用服务器(1)与数据库服务器(2)连接，数据库服务器(2)通过外部系统接口(3)与发电机组主机数据采集系统DAS与参数测点(4)连接。

2.根据权利要求1所述的一种单元发电机组主机重要部件寿命管理系统，其特征在于，所述的参数测点为：汽轮机的转速、机组功率、主汽阀前汽压、主汽阀前汽温、调节级后蒸汽温度、调节级部位高压内缸金属温度、中压主汽阀前汽压、中压主汽阀前汽温、中压内缸金属温度、中排汽压或四抽汽压、中排汽温或四抽汽温、中低压联通管温度、凝汽器真空；锅炉的主蒸汽出口流量、温度与压力，锅炉再热蒸汽出口的流量、温度与压力，锅炉给水流量、温度与压力、再热蒸汽进口流量、温度与压力，汽包或汽水分离器与集箱及管道的壁温测点值；发电机的有功功率，三相电流与电压，发电机轴系扭振信号，发电机定子绕组绝缘的工作温度。

3.根据权利要求1所述的一种单元发电机组主机重要部件寿命的管理方法，其特征在于，采用C语言编写的单元发电机组主机重要部件的寿命损耗和剩余寿命的计算软件运行在计算/应用服务器(1)上，应用于单元发电机组主机重要部件寿命管理，其方法为：

第一步：存入在线监测数据

通过外部系统接口(3)，每隔Δτ＝1分钟至30分钟把发电机组主机数据采集系统DAS系统(4)在线采集的流量、压力、温度、转速、功率、壁温、电流、电压、扭振信号、工作温度等测点数据存入数据库服务器(2)；

第二步：输入基础数据

通过检修部门用户端每隔Δm＝1天至7天在用户端浏览器(6)上通过网页服务器(5)向数据库服务器(2)内输入发电机组的累计运行小时数S_h、累计冷态启动次数n_c、累计温态启动次数n_w、累计热态启动次数n_h、累计极热态启动次数n_r、累计大负荷变动次数n₁、累计中负荷变动次数n₂、累计小负荷变动次数n₃；每次计划检修结束后，检修部门在用户端浏览器(6)上通过网页服务器(5)向数据库服务器(2)内输入管子的测量壁厚δ；

第三步：确定主机重要部件的寿命评定项目

根据多年从事发电机组的寿命管理积累的经验，定义单元发电机组主机重要部件寿命评定项目表示在表1

[表1]

第四步：在线计算单元发电机组主机重要部件的瞬态寿命损耗d_i和d_v应用安装在计算/应用服务器上发电机组主机重要部件的寿命计算机软件，采用现有技术在线计算单元发电机组主机重要部件的瞬态低周疲劳寿命损耗d_i和瞬态扭振疲劳寿命损耗d_v；

第五步：提出单元发电机组优化运行建议

发电机组主机重要部件在线计算的低周疲劳寿命寿命损耗d_i和扭振疲劳寿命损耗d_v分别与发电机组主机重要部件的低周疲劳寿命损耗界限值[d]和扭振疲劳寿命损耗[d_v]做比较，若d_i≤0.8[d]，发电机组主机主蒸汽温度的变化率和负荷的变化率按《发电机组主机运行规程》的规定数值操作；若d_v≤[d_v]，机组正常运行。在d_i＞0.8[d]情况下，按以下四种情况提出优化运行建议：若0.8[d]＜d_i≤[d]，减少发电机组主机主蒸汽温度的变化率和负荷的变化率；若[d]＜d_i≤1.05[d]，控制发电机组主机主蒸汽温度的变化率和负荷的变化率均为0；若1.05[d]＜d_i≤1.25[d]，发出警报，30分钟后跳闸停机；若d_i＞1.25[d]，发出警报，1分钟后跳闸停机；在d_v＞0.8[d_v]情况下，发出报警；

第六步：计算单元发电机组主机重要部件剩余低周疲劳寿命y_rlni

检修部门用户端浏览器的技术人员通过网页服务器(5)向计算/应用服务器(1)发出指令，计算/应用服务器(1)从数据库服务器(2)中读取所需要的累计启动次数与累计负荷变动次数，利用计算/应用服务器(1)中寿命计算软件中事先计算得出的发电机组主机重要部件的冷态启停寿命N_fc、温态启停寿命N_fw、热态启停寿命N_fh、极热态启停寿命N_fr、大负荷变动寿命N_f1、中负荷变动寿命N_f2和小负荷变动寿命N_f3以及年均低周疲劳寿命损耗速率e_N，计算发电机组主机低压转子、汽包、汽水分离器、低温集箱和低温蒸汽管道的低周疲劳剩余寿命y_rlni为

yrlni=(DNi-ENi)/eNi]]>

=[DNi-(ncNfc+nwNfw+nhNfh+nrNfr+n1Nf1+n2Nf2+n3Nf3)×100%]/eNi]]>

式中，D_Ni为发电机组主机重要部件的总寿命损耗的指标值，根据多年从事发电机组寿命管理积累的经验，定义D_Ni的取值范围是D_Ni＝75％-100％；

第七步：计算单元发电机组主机重要部件剩余蠕变寿命y_rlti

检修部门用户端浏览器的技术人员通过网页服务器(5)向计算/应用服务器(1)发出指令，计算/应用服务器(1)从数据库读取所需要的高温部件在各温度段的累计工作小时数τ_j、利用计算/应用服务器(1)中寿命计算软件中事先计算得出的对应不同温度段组中值的蠕变寿命设计值τ_Rj以及年均蠕变寿命损耗速率e_ti，计算锅炉再热器管子与过热器管子的剩余蠕变寿命y_rlti为

yrlti=(Dti-Eti)/eti=(Dti-(ΣτjτRj)×100%)/eti]]>

式中，D_ti为发电机组主机重要部件的总蠕变寿命损耗的指标值，根据多年从事发电机组寿命管理积累的经验，定义D_ti的取值范围是D_ti＝75％-100％；

第八步：计算单元发电机组主机重要部件在蠕变与低周疲劳共同作用下的剩余寿命

采用现有技术，在线计算发电机组高温部件的累积低周疲劳寿命损耗E_Ni、累积蠕变寿命损耗E_ti和年均寿命损耗速率e_yi，发电机组的高中压转子、高压内缸、中压内缸、高压主汽阀阀壳、中压主汽阀阀壳、高温集箱、高温管道的剩余寿命y_rlnti为

y_rlnti＝(D-E_Ni-E_ti)/e_yi

式中，D为发电机组主机重要部件的总寿命损耗的指标值，根据多年从事发电机组寿命管理积累的经验，定义D＝100％；

第九步：计算单元发电机组主机重要部件在低周疲劳与扭振疲劳共同作用下的剩余寿命y_rlnvi

采用现有技术，计算发电机转子累积低周疲劳寿命损耗E_Ni、累积扭振疲劳寿命损耗E_vi和年均寿命损耗率e_zi，发电机转子的剩余寿命y_rlnvi为

y_rlnvi＝(D-E_Ni-E_vi)/e_zi

第十步：计算单元发电机组主机重要部件在腐蚀与磨损共同作用下的剩余寿命y_rlai

在数据库中读取管子的测量壁厚δ，利用计算/应用服务器(1)中寿命计算软件设计的数据，包括管子原始壁厚δ₀、管子原始外径D₀、钢材在使用温度下的蠕变极限σ_c、管内压力P，锅炉水冷壁管子与省煤器管子的烟侧腐蚀与磨损作用下的剩余寿命y_rlai为：

yrlai=δ(2σc-P)-P(D0-2δ0)v(2σc-P)]]>

式中，v＝(δ₁-δ₀)/S_h1，δ₁为上一次测量的壁厚，S_h1为测得δ₁和δ₀之间的累计运行小时数；

第十一步：计算发电机组主机重要部件的剩余绝缘寿命y_rlwi

在线计算绕组在各电压段的累计工作小时数τ_ej和在各温度段的累计工作小时数τ_hj，利用计算/应用服务器(1)中寿命计划软件事先确定的对应不同电压的绕组绝缘电老化寿命t_ej和对应不同工作温度的绕组绝缘热老化寿命t_hj以及年均绝缘老化寿命损耗e_wi，发电机定子绕组和主变压器绕组的绝缘老化寿命y_rlwi为：

yrlwi=(Dw-Στejtej-Στhjthj)/ewi]]>

式中，D_w为绕组总寿命损耗，根据多年从事发电机组寿命管理积累的经验，定义D_w＝100％；

第十二步：推荐单元发电机组优化检修措施

根据发电机组主机各重要部件的剩余寿命y_rlxi(y_rlni，或y_rlti，或y_rlnti，或y_rlnvi，或y_rlnai，或y_rlnwi)的预测结果，推荐计划检修中发电机组主机的优化检修措施为：

1.y_rlxi＜1.5年，建议年内安排计划检修，予以检修或更换；

2.1.5年≤y_rlxi＜4.5年，建议1年后但4年内安排计划检修，予以检修或更换；

3.4.5年≤y_rlxi＜8.5年，建议下一次计划检修中，对机械部件予以详细的探伤检查，对绕组绝缘进行老化鉴定试验；

4.y_rlxi≥8.5年，建议按照电厂《发电企业设备检修导则》安排单元发电机组的计划检修周期和计划检修项目；

第十三步：打印结果

输出并打印单元发电机组主机重要部件瞬态寿命损耗d_i和d_v在线监测结果和所提出的单元发电机组优化运行建议，以及单元发电机组主机重要部件剩余寿命y_rlxi的预测结果和推荐的优化检修措施。