[发明专利]汽轮机耐用部件剩余寿命在线监视与控制装置及方法

权利要求书

1.一种汽轮机耐用部件的剩余寿命在线监视与控制方法，应用于汽轮机耐用部件的 剩余寿命在线监视与控制装置，所述汽轮机耐用部件的剩余寿命在线监视与控制装置，由 计算服务器、数据库服务器、网页服务器、用户端浏览器和厂级监控信息装置组成，网页 服务器分别与用户端浏览器、数据库服务器和计算服务器连接，计算服务器与数据库服务 器连接，数据库服务器通过厂级监控信息装置与汽轮机数字式电液控制装置连接；所述汽 轮机耐用部件为高压转子、中压转子、低压转子、高压内缸、中压内缸、低压内缸、高压 外缸、中压外缸、低压外缸、高压喷嘴室、高压主汽阀壳、中压主汽阀壳、高压调节阀壳、 中压调节阀壳、高压蒸汽管道和中压蒸汽管道中任意2个以上部件；其特征在于，采用C 语言编写汽轮机耐用部件剩余寿命的计算机软件，运行在计算服务器上，应用于汽轮机耐 用部件的剩余寿命在线监视与控制，其方法为：

第一步：读取汽轮机在线测点数据：

数据库服务器每隔Δτ＝0.1分钟至5分钟，通过厂级监控信息装置从汽轮机数字式 电液控制装置读取汽轮机转速、功率、主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽压力、再热蒸 汽温度、调节级后蒸汽压力、调节级后蒸汽温度、一抽蒸汽压力、一抽蒸汽温度、高排蒸 汽压力、高排蒸汽温度、中排蒸汽压力、中排蒸汽温度、高压内缸金属温度、中压内缸金 属温度、五抽蒸汽压力、五抽蒸汽温度、六抽蒸汽压力、六抽蒸汽温度、七抽蒸汽压力、 八抽蒸汽压力、凝汽器压力测点数据，应用于汽轮机耐用部件剩余寿命的在线计算；

第二步：计算累计运行小时数：

汽轮机耐用部件累计运行小时数SH的计算公式如下：

SH＝SH₀+Δτ/60

式中，SH₀为上一次读取数据计算得出的累计运行小时数，Δτ为读取数据的时间间隔，单 位为分钟；

第三步：计算累积蠕变寿命损耗：

对于汽轮机的低温耐用部件低压转子、低压内缸和低压外缸，E_ti＝0；汽轮机第i个 高温耐用部件累积蠕变寿命损耗E_ti的计算公式如下：

E_ti＝SH/τ_Ri×100％

式中，τ_Ri汽轮机高温部件蠕变寿命的设计值；

第四步：计算瞬态低周疲劳寿命损耗：

采用现有技术，计算汽轮机第i个耐用部件的低周疲劳寿命损耗d_i；

第五步：确定峰值应力对应的低周疲劳寿命损耗：

采用现有技术，判断耐用部件的等效应力是否为处于启动、停机和负荷变动过程的峰 值应力，若等效应力是峰值应力，汽轮机第i个耐用部件峰值应力对应的低周疲劳寿命损 耗d_pi＝d_i；若等效应力不是峰值应力，汽轮机第i个耐用部件峰值应力对应的低周疲劳寿 命损耗d_pi＝0；

第六步：计算累积低周疲劳寿命损耗：

汽轮机第i个耐用部件累积低周疲劳寿命E_Ni的计算公式如下：

E_Ni＝E_NOi+d_pi

式中，E_NOi为上一次读取数计算得出的累积低周疲劳寿命损耗；

第七步：计算累积寿命损耗：

汽轮机第i个耐用部件累积寿命损耗E_i的计算公式表示为

E_i＝E_ti+E_Ni

对于汽轮机的低温耐用部件低压转子、低压内缸和低压外缸，E_ti＝0，E_i＝E_Ni；

第八步：计算剩余寿命：

汽轮机第i个耐用部件剩余寿命E_Ri的计算公式如下：

E_Ri＝100-E_i；

第九步：计算年均寿命损耗速率：

汽轮机第i个耐用部件年均寿命损耗速率e_i的计算公式表示为

e_i＝1/y_i×100％

式中，y_i为汽轮机第i个耐用部件的设计寿命，单位为年；

第十步：计算剩余日历寿命：

汽轮机第i个耐用部件的剩余日历寿命R_Li的计算公式如下：

R_Li＝E_Ri/e_i

第十一步：计算已使用年数：

采用现有技术，计算得出汽轮机从投产至当前时刻的在使用的日历小时数PH，汽轮机 已使用年数y₀的计算公式表示为：

y₀＝PH/8760；

第十二步：计算可使用寿命：

汽轮机第i个耐用部件可使用寿命L_ai的计算公式如下：

L_ai＝y₀+R_Li；

第十三步：计算剩余寿命安全余量

汽轮机第i个耐用部件剩余寿命安全余量是L_si的计算公式如下：

L_si＝L_ai-y_i；

第十四步：确定最小剩余寿命安全余量：

在汽轮机n个耐用部件的剩余寿命安全余量确定之后，汽轮机n个耐用部件的最小剩 余寿命安全余量L_sm的计算公式如下：

L_sm＝min{L_s1，L_s2，...，L_si，...，L_sn}；

第十五步：控制耐用部件剩余寿命：

根据汽轮机耐用部件的最小剩余寿命安全余量L_sm的在线计算结果，控制汽轮机剩余寿 命的措施为：若L_sm≤-5年，在汽轮机的启动过程中，减小汽轮机的主蒸汽温度变化率和 负荷变化率，减少幅度皆为原数值的0.2～0.6倍；若-5年＜L_sm≤0年，在汽轮机的负荷变 动过程中，减小汽轮机的主蒸汽温度变化率和负荷变化率，减少幅度皆为原数值的0.2～ 0.6倍；若0年＜L_sm≤5年，在汽轮机的启动和负荷变动过程中，汽轮机的主蒸汽温度变化 率和负荷变化率按“汽轮机运行规程”的规定值操作；若5年＜L_sm≤10年，在汽轮机的负 荷变动过程中，增加汽轮机主蒸汽温度变化率和负荷变化率，增加幅度皆为原数值的0.2～ 0.6倍；若L_sm＞10年，在汽轮机的启动过程中，增加汽轮机主蒸汽温度变化率和负荷变化 率，增加幅度皆为原数值的0.2～0.6倍。