[发明专利]汽轮机转子启动曲线优化及蠕变-疲劳寿命评估的方法

权利要求书

1.一种汽轮机转子启动曲线优化及蠕变-疲劳寿命评估的方法，其特征在于，首先建立优化启动目标函数和约束条件，然后结合转子应力SVM模型和PSO算法计算出在满足应力要求下转子在启动过程中不同时间的最优温升率，最后通过转子CDM模型对此方法进行验证分析；

该方法具体为：

1)定义启动优化目标函数和边界条件：

2)建立转子应力SVM模型：

3)基于转子应力SVM模型的启动优化；利用PSO算法寻找最优温升率；

4)优化启动方案下的转子蠕变-疲劳寿命评估；

所述的步骤4)优化启动方案下的转子蠕变-疲劳寿命评估具体为：

(1)分析汽轮机转子蠕变损伤；

(2)分析汽轮机转子疲劳损伤；

(3)分析汽轮机转子蠕变-疲劳耦合损伤；

所述的步骤4)详细为：

(1)低周疲劳损伤寿命评估

(2)蠕变损伤寿命评估

(3)蠕变-疲劳交互作用下线性损伤寿命评估

其中

(4)蠕变-疲劳交互作用下非线性损伤寿命评估

式中：D_f为低周疲劳损伤；

D_c为蠕变损伤；

D_t为蠕变—疲劳交互作用下的线性损伤；

dD_t为蠕变—疲劳交互作用下的非线性损伤；

R_v为多轴系数，R_vf为疲劳载荷多轴系数，R_vc为蠕变载荷多轴系数；

Δε_p为塑性应变范围；

σ_eq为当量应力；

N为载荷循环次数；

ν为泊松比，取ν＝0.3；

t为运行时间。

2.根据权利要求1所述的一种汽轮机转子启动曲线优化及蠕变-疲劳寿命评估的方法，其特征在于，所述的步骤1)定义启动优化目标函数和边界条件具体为：

(1)依据实际启动曲线，以主蒸汽的温升率为参数，利用函数表达式定义启动时间；

(2)以主蒸汽的温度和转子危险点的应立作为约束边界条件。

3.根据权利要求2所述的一种汽轮机转子启动曲线优化及蠕变-疲劳寿命评估的方法，其特征在于，所述的步骤1)中具体的目标函数为：

机组冷态启动规划问题可写作式(1)，在约束条件下求解目标函数最优解的问题；

使服从约束条件：

H(K₁,...K_i,...K₅)＝H_max (3)

式中：H为主蒸汽温度；

H_max为主蒸汽额定温度，取537℃；

σ_mj为转子关键点最大等效应力；

σ_lj为材料许用应力范围；

a_i,b,c为常数；

K₁,K₂,K₃,K₄,K₅为不同时间段的温升率。

4.根据权利要求2所述的一种汽轮机转子启动曲线优化及蠕变-疲劳寿命评估的方法，其特征在于，所述的步骤1)中约束边界条件的确定如下：

根据机组抽汽温度及轴承处冷却抽温条件，确定冷态启动时转子四个位置的第一类边界条件，其中包括调节级前金属温度为45℃，轴承处温度为40℃，轴封处温度为100℃，高压缸和中压缸出口温度为105℃，根据启动结束时温度和压力的大小，寻找5个最危险点进行重点监测。