[发明专利]汽轮机转子体积平均温度计算的惯性环节系数的确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽轮机转子体积平均温度计算的惯性环节系数的确定方法，属于汽轮机技术领域。

背景技术

汽轮机在启动、停机、负荷变动时，转子的表面的蒸汽温度变化剧烈，而转子内部的温度变化相对较慢，转子的外表面和转子体积平均温度之间的温差较大。转子的外表面和转子体积平均温度之间的温差越大，外表面的热应力就越大，转子的寿命损耗也越大。通过监控转子的外表面和转子体积平均温度之间的温差，可以监控外表面的热应力。由于转子的旋转，无法安装测温元件进行直接测量温度。需要采用计算方法获得转子温度分布。根据非稳态传热原理，转子的热传递可采用经典控制理论中的惯性环节来模拟。工程上，仅采用一个惯性环节无法完成模拟，采用3个以上并列的惯性环节才能达到要求。目前，多个惯性环节的时间常数和权重系数的确定，还没有合适的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于汽轮机转子体积平均温度计算的多个惯性环节的时间常数和权重系数的确定方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种汽轮机转子体积平均温度计算的惯性环节系数的确定方法，其特征在于：该方法由以下6个步骤组成：

步骤1：用汽轮机内缸内壁温度作为转子外表面温度；

根据有限元计算，在冷态启动、温态启动、热态启动、极热态启动、停机、负荷变动条件下，汽轮机内缸内壁温度与转子外表面温度的差别不超过5℃，在工程上认为，用汽轮机内缸内壁温度作为转子外表面温度参与后续计算不会造成明显的误差；

步骤2：利用有限元软件，在冷态、热态、极热态启动条件，计算转子的瞬态的温度场分布，获得转子体积平均温度随时间变化的数据；

步骤3：采用3个惯性环节；

步骤4：确定目标函数objfun

要获得满足条件的惯性环节的常数和系数，需要先确定目标函数，目标函数就是为完成目标而编写的一个要求函数值最小化的函数；通过不断调整常数和系数，搜索到目标函数的最小值，完成目标，有限元方法计算的体积平均温度和惯性环节法计算的体积平均温度的差值的平方和就是一个可用的目标函数objfun；在目标函数中，根据惯性环节的迭代计算公式

yn=yn-1+τaT(xn-yn-1)]]>

编写惯性环节输入输出关系；即可根据前一次的输出值y_n-1和本次的输入值x_n，近似计算出本次的输出值y_n；其中，τ_a为两次计算时间间隔，T为惯性环节的时间常数，与转子材料、体积平均温度处的轴半径及转子平均温度本身有关；

T=36005.783×R2A3Tm2+A2Tm+A1]]>