[发明专利]一种蒸汽轮机性能与可靠性一体化设计方法

摘要

本发明提供了一种蒸汽轮机性能与可靠性一体化设计方法，包括：确定蒸汽轮机的技术规范及其数值或范围；计算蒸汽轮机通流部分的型线数据和气动力数据，将功能部件划分为核心和附件两类功能部件，确定核心功能部件性能设计参数的分布类型及参数值；抽取各性能设计参数多组并分别计算其对应的核心功能部件的应力和振动频率；计算各性能设计参数作用下的各核心功能部件的可靠度，进一步综合核算不同核心功能部件的可靠度；计算各附件功能部件可靠度；建立蒸汽轮机系统可靠性模型并计算系统可靠度；将计算得到的系统可靠度与设计指标比较，若不满足，则返回热力学性能设计阶段调整关键设计参数。本发明解决了性能设计与可靠性设计的脱节问题。

主权项

1.一种蒸汽轮机性能与可靠性一体化设计方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，确定蒸汽轮机的技术规范及其数值或范围，计算蒸汽轮机的通流部分热力学性能，获得通流部分的功率、效率、额定工况和20％额定工况的材料参数、型线数据和气动力数据；其中，技术规范数值或范围为蒸汽轮机功率、转速、工况、主蒸汽压力、温度、进汽量、正车级数和汽耗的取值或取值范围；步骤2，将功能部件划分为核心功能部件和附件功能部件，确定核心功能部件性能设计参数的分布类型及其参数值；步骤3，利用蒙特卡洛仿真方法抽取各性能设计参数若干组，根据通流部分的型线数据与气动力数据，分别计算各性能设计参数对应的核心功能部件的应力和振动频率并计算具体分布参数；步骤4，利用应力‑强度干涉模型计算各性能设计参数对应的可靠度；根据各性能设计参数关系，获得各核心功能部件的可靠性模型并计算各核心功能部件的可靠度；结合可靠性‑故障率模型与各附件功能部件故障率数据，计算各附件功能部件的可靠度；步骤5，结合蒸汽轮机各功能部件的结构特点与工作关系，得到蒸汽轮机各功能部件的系统工程图，建立蒸汽轮机系统可靠性模型并计算系统可靠度；步骤6，将计算得到的系统可靠度与设计指标比较；若满足要求，则完成蒸汽轮机的性能与可靠性一体化设计；若不满足要求，则需重新返回热力学性能设计阶段，调整关键设计参数；其中，关键设计参数包括叶片的弹性模量、剪切模量、密度、安装值和高度、轮盘的密度和工作转速，以及转子的密度、弹性模量、泊松比、轴承刚度偏差和跨距变化值。