[发明专利]汽轮机叶片裂纹评估系统及汽轮机叶片裂纹预警方法

说明书

汽轮机叶片裂纹评估系统及汽轮机叶片裂纹预警方法，属于汽轮机叶片振动参数监测技术领域。解决了现有汽轮机叶片振裂事故发生率高，叶片振动频率与幅值参数监测准确率低，无法准确评估叶片裂纹风险的问题。本发明采用传感器直接采集到汽轮机围带连接整圈叶片的振动数据，通过对汽轮机叶片的振动在线监测，基于振动信号实现收集叶片振动数据，进行实时的叶片的疲劳风险估计、裂纹识别和裂纹风险评估，避免叶片断裂事故的发生。本发明适用于汽轮机叶片裂纹评估与预警。

技术领域

本发明属于汽轮机叶片振动参数监测与裂纹评估技术领域。

背景技术

叶片是汽轮机的心脏，它的安全可靠性直接关系到汽轮机和整个电站的安全运行，且随着我国电力行业的迅速发展和技术水平的不断提高，大容量、高参数的汽轮机组已占据市场主导地位，叶片的工作环境也是越发恶劣，叶片振裂事故也是时有发生，由于汽轮机叶片只数多、难以安装在线监测传感器、叶片动力学特性复杂等因素，目前还没有准确评估其运行状态的手段，来有效的遏制叶片事故发生。

发明内容

本发明是为了解决现有汽轮机叶片振裂事故发生率高，叶片振动频率与幅值参数监测准确率低，无法准确评估叶片裂纹风险的问题，提出了一种汽轮机叶片裂纹评估系统及汽轮机叶片裂纹预警方法。

本发明所述的汽轮机叶片裂纹评估系统，该系统包括叶片振动数据采集系统1、叶片振动数据管理系统2和叶片裂纹评估模块3；

叶片振动数据采集系统1包括电涡流传感器11、信号转换电路12和信号调理电路13；

电涡流传感器11，用于实时采集汽轮机运行状态下整圈叶片和单只叶片的振动脉冲时间模拟信号；并将汽轮机的整圈叶片和单只叶片振动的脉冲时间模拟信号发送至信号转换电路12；所述电涡流传感器11的位置通过实验结合有限元仿真计算分析确定；

信号转换电路12，用于接收汽轮机整圈叶片和单只叶片振动的脉冲时间模拟信号数据，对接收的振动脉冲时间模拟信号数据进行模数转换，获得数字形式的振动数据，并结合汽轮机叶片的转速和键相信号，对数字形式的振动数据进行时间-位移转换，获得数字形式的汽轮机整圈叶片和单只叶片的振动位移数据；并将数字形式的振动位移数据发送至信号调理电路13；

信号调理电路13，用于接收数字形式的汽轮机整圈叶片和单只叶片的振动位移数据，并对所接收的振动相位数据进行放大和滤波处理，并将放大滤波后的振动位移数据发送至叶片振动数据管理系统2；

叶片振动数据管理系统2，用于接收放大滤波后的汽轮机整圈叶片和单只叶片振动位移数据，并对振动位移数据进行存储；同时接收叶片裂纹评估模块3发送的特征数据，对特征数据进行存储；并将接收的放大滤波后的汽轮机整圈叶片和单只叶片振动位移数据发送至叶片裂纹评估模块3；

叶片裂纹评估模块3包括叶片振动数据分析模块31、疲劳评估预警模块32和裂纹评估模块33；

叶片振动数据分析模块31，用于接收叶片振动数据管理系统2发送的放大滤波后的汽轮机整圈叶片和单只叶片振动位移数据，对所接收的振动位移数据进行处理获取叶片振动的特征数据；并将汽轮机运行时整圈叶片的特征数发送至裂纹评估模块33，将将汽轮机运行时单只叶片的特征数据发送至疲劳评估预警模块32；

所述特征数据包括汽轮机运行时单只叶片模态振动幅值和模态振动频率的和汽轮机运行时整圈叶片的模态振动幅值和模态振动频率；

疲劳评估预警模块32，用于接收汽轮机单只叶片的模态振动幅值，并利用幅值-动应力关系模型，获得汽轮机单只叶片所受的动应力，并根据叶片高周疲劳的应力寿命考核方法获得汽轮机运行状态下单只叶片的疲劳损伤量；

还用于判断汽轮机单只叶片疲劳损伤量是否大于叶片疲劳预警值，汽轮机单只叶片疲劳损伤量大于叶片疲劳预警值时，发出叶片疲劳预警信号，实现单只叶片疲劳损伤的评估预警；