CN101320253A - 厂级多台发电机组主机重要部件寿命在线管理方法及系统 - Google Patents

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CN101320253A CNA2007101722787A CN200710172278A CN101320253A CN 101320253 A CN101320253 A CN 101320253A CN A2007101722787 A CNA2007101722787 A CN A2007101722787A CN 200710172278 A CN200710172278 A CN 200710172278A CN 101320253 A CN101320253 A CN 101320253A
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史进渊
杨宇
邓志成
范广贤
刘平原
吴茜
朱小平
李立人
黄维浩
张恒涛
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上海发电设备成套设计研究院
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Abstract

本发明涉及一种厂级多台发电机组主机重要部件寿命在线管理系统,其特征在于,由寿命的计算/应用服务器及软件、数据库服务器、外部系统接口、厂级监控信息系统SIS与参数测点、网页服务器和用户端浏览器组成,其寿命在线管理方法为采用C语言编写厂级多台的发电机组主机重要部件寿命管理的计算分析的软件运行在计算/应用服务器上,在线计算主机重要部件的瞬态寿命损耗和累积寿命损耗,指导发电机组的运行操作和优化运行;推荐厂级多台发电机组的优化检修措施;本发明的优点是实现了厂级多台发电机组主机重要部件寿命在线管理,达到了使用一套寿命管理系统管理一座发电厂多台发电机组主机重要部件寿命的技术效果。

Description

厂级多台发电机组主机重要部件寿命在线管理方法及系统
技术领域
本发明涉及一种厂级多台发电机组主机重要部件寿命在线管理方法及系统, 应用于发电厂厂级多台发电机组的设备管理,属于发电工程和发电机组技术领 域。
背景技术
发电机组主机的重要部件是指造价昂贵、损坏后果严重的部件,包括旋转部 件、承压部件和绕组绝缘。重要旋转部件有汽轮机的转子和发电机的转子;重要 承压部件有汽轮机的汽缸和阀壳,锅炉的汽包、汽水分离器、集箱、管子和管道; 重要绕组绝缘有发电机定子绕组绝缘和主变压器绕组绝缘。发电机组的启动过 程、停机过程、负荷变动升负荷过程、负荷变动降负荷过程称为非稳态运行过程, 在发电机组的非稳态运行过程中,对主机重要部件容易造成比较大的瞬态寿命损 耗,运行操作不当会縮短发电机组主机重要部件的使用寿命。随着发电机组运行 时间的增加,发电机组主机重要部件的累积寿命损耗增大,剩余寿命縮短,在发 电机组的计划检修中,计划检修周期和计划检修项目安排不当会引起发电机组事 故。公开文献报道的发电机组部件寿命在线管理方法及系统,都是对一台主机的 单个部件进行寿命管理。 一座火力发电厂有多台发电机组,需要对多台发电机组 的主机重要部件同时进行寿命管理。现有技术的不足是没有考虑厂级多台发电机 组主机重要部件的寿命管理,没有使用寿命管理技术从发电厂多台机组全局来指 导厂级发电机组的优化运行和优化检修。 发明内容
本发明的目的是提供一种发电厂厂级多台发电机组主机重要部件的寿命管 理系统以及实现发电厂厂级多台发电机组主机重要部件的寿命在线管理方法。
为实现以上目的,本发明的技术方案是提供一种厂级多台发电机组主机重要 部件寿命在线管理系统,其特征在于,由寿命的计算/应用服务器及软件、数据 库服务器、外部系统接口、厂级监控信息系统SIS与参数测点、网页服务器和用户端浏览器组成,采用双台冗余方案的网页服务器分别与计算/应用服务器、采 用双台冗余方案的数据库服务器和用户端浏览器连接,采用4台冗余方案的计算 /应用服务器与数据库服务器连接,数据库服务器通过外部系统接口与厂级监控 信息系统SIS与参数测点连接。所述的多台发电机组在线监测的参数测点为:汽轮机的转速、机组功率、主 汽阀前汽压、主汽阀前汽温、调节级后蒸汽温度、调节级部位高压内缸金属温度、 中压主汽阀前汽压、中压主汽阀前汽温、中压内缸金属温度、中排汽压或四抽汽 压、中排汽温或四抽汽温、中低压联通管温度、凝汽器真空;锅炉的主蒸汽出口 流量、温度与压力,锅炉再热蒸汽出口的流量、温度与压力,锅炉给水流量、温 度与压力、再热蒸汽进口流量、温度与压力,汽包或汽水分离器与集箱及管道的 壁温测点值;发电机的有功功率,三相电流与电压,发电机轴系扭振信号,发电 机定子绕组绝缘的工作温度;主变压器的电流,电压、功率和油面温升。厂级多台发电机组主机重要部件寿命的管理方法,其特征在于,采用C语 言编写厂级多台的发电机组主机重要部件寿命管理的计算分析的软件运行在计算/应用服务器上,应用于厂级多台发电机组'主机重要部件寿命管理,厂级多台发电机组主机重要部件寿命在线管理系统有两项功能,一项功能是在线计算主机重要部件的瞬态寿命损耗和累积寿命损耗,指导发电机组的运行操作和厂级多台发电机组的优化运行;另一项功能是计算多台发电机组的主机不同重要部件的剩余寿命,实现依据厂级多台发电机组主机重要部件的剩余寿命安排计划检修,推荐厂级多台发电机组的优化检修措施;实现以上两项功能的厂级多台发电机组主机重要耐用件的寿命管理方法:第一步:存入在线监测数据通过外部系统接口,每隔At=1分钟至30分钟,把厂级监控信息系统SIS 在线监测的与寿命管理有关的测点数据存入数据库服务器; 第二步:在线计算多台发电机组主机重要部件瞬态寿命损耗dijkh和dvijkh应用现有技术,利用在线测点数据,在线计算第i台发电机组的第j台主机 第k个重要部件在h时刻的瞬态低周疲劳寿命损耗dijkh和瞬态扭振疲劳寿命 损耗dvijkh;第三歩:提出多台发电机组运行操作建议
根据第i台发电机组第j台主机第k个重要部件在h时刻在线计算的瞬态寿 命损耗d肿和dvi肿与发电机组主机重要部件的瞬态寿命损耗界限值[d]的0.8 倍做比较,提出以下运行操作建议:
1. 若di肿《0.8[d],第i台发电机组主蒸汽温度的变化率和负荷的变化率按 《发电机组运行规程》的规定数值操作;
2. 若0.8[d]<dijkh《[d],减少第i台发电机组主蒸汽温度的变化率和负荷的变 化率;
3. 若[d]〈dijkh《1.05[d],控制第i台发电机组主蒸汽温度的变化率和负荷的 变化率均为0;
4. 若1.05[d]<dijkh《l. 25[d],发出警报,第i台发电机组30分钟后跳闸停机;
5. 若d,jkh〉1.25[d],发出警报,第i台发电机组l分钟后跳闸停机;
6. 若dv肿《0.8[d],正常运行;
7. 若dvijkh〉0.8[d],发出报警; 根据多年从事发电机组部件寿命管理积累的经验,定义启动过程[d]二
0.0045%〜0.0150%,负荷变动过程[d]=0.0003%〜0.0005%,停机过程 [d] = 0.0010 %〜0.0150 % ,扭振疲劳[d] = 0.0001 %
第四步:计算多台发电机组主机重要部件在非稳态过程的最大低周疲劳寿命损耗 dmijk
发电机组的启动过程或停机过程、负荷变动过程升负荷过程、负荷变动过程 降负荷过程称为发电机组的非稳态过程,启动过程或负荷变动的升负荷过程
蒸汽流过的发电机组主机重要部件表面热应力为负值;停机过程或负荷变动 过程降负荷的蒸汽流过的发电机组主机重要部件表面热应力为正值;根据发 电机组主机重要部件表面热应力的变化规律;使用发电机组主机重要部件低 周疲劳寿命在线计算机软件,可以确定第i台发电机组的第j台主机第k个 部重要部件在每一次非稳态过程的最大低周疲劳寿命损耗dmUk为: dmijk=max{
第五步:计算多台发电机组主机重要部件的累积低周疲劳寿命损耗E叫k第i台发电机组第j台主机第k个重要部件累积低周疲劳寿命损耗ENi」k的计 算公式为-ENijk = ENijkO+dmijk ( % )式中,E幸o为本次非稳态过程之前第i台发电机组第j台主机第k个重要部 件的累积低周疲劳寿命损耗; 第六步:计算多台发电机组主机重要部件的累积蠕变寿命损耗Etijk第i台发电机组第j台主机第k个重要部件累积蠕变寿命损耗Et,jk的计算公 式为:式中,T ^第i台发电机组第j台主机第k个高温重要部件在第X个温度段 的累计工作小时数,T Wjh为第i台发电机组第j台主机第k个高温重要部件 对应第X个温度段组中值的蠕变寿命设计值,Tijkx和Twj^均可采用现有技术来确定;第七步:指导厂级多台发电机组的优化运行'根据多台发电机组的汽轮机高中压转子和锅炉高温集箱等高温重要部件的 累积低周疲劳寿命损耗和累积蠕变寿命损耗的在线计算结果,推荐的厂级多 台发电机组优化运行的措施为-1. 对于累积低周疲劳寿命损耗比较大(ENUk〉10%)而累积蠕变寿命损耗比 较小(E,ijk《10X)的发电机组,建议的优化运行的措施是多带基本负荷、 少参与调峰,以延长此类发电机组的使用寿命;2. 对于累积低周疲劳寿命损耗比较小(ENijk《10%)而累积蠕变寿命损耗比 较大(EtUk>10%)的发电机组,建议的优化运行措施是多参与调峰、少带 基本负荷,以延长此类发电机组的使用寿命;第八步:确定发电机组主机重要部件的年均寿命损耗速率eijk根据第i台发电机组第j台主机第k个重要部件设计寿命yijk (单位:年), 按以下公式计算第i台发电机组第j台主机第k个重要部件的年均寿命损耗速率ejjk为:<formula>formula see original document page 12</formula>第九歩:计算发电机组转子累积扭振疲劳寿命损耗Evijk利用计算/应用服务器中发电机组扭振寿命计算软件中事先计算得出的第i台发电机组第j台发电机第k根转子的对应不同扭振应力Tx的扭振疲劳寿命Nfv,和在线监测到的不同扭振应力Tx的扭振信号(即全循环次数)nijkx, 第i台机组第j台发电机第k根转子累积扭振疲劳寿命损耗Evikj为-<formula>formula see original document page 0</formula>第十步:计算绕组绝缘电老化累积寿命损耗Eei化利用计算/应用服务器中绝缘电老化寿命计算软件中事先计算得出的第i台 发电机组第j台主机第k个重要部件对应不同工作电压Vx绕组绝缘电老化 寿命teijkx和在线监测的不同工作电压Vx下的累计工作小时数T脚,第i台 发电机组第j台主机第k个重要部件绕组绝缘电老化累积寿命损耗Eei」k为:<formula>formula see original document page 0</formula>第十一步:计算绕组绝缘热老化累积寿命损耗Ehijk利用计算/应用服务器中绝缘热老化寿命计算软件中事先计算得出的第i台 发电机组第j台主机第k个重要部件对应不同工作温度L绕组绝缘热老化寿命th^和在线监测的不同工作温度Tx下的累计工作小时数T肿,第i台发电机组第j台主机第k个重要部件绕组绝缘热老化累积寿命损耗EhUk为:<formula>formula see original document page 0</formula>第十二步:计算蠕变与低周疲劳共同作用下的剩余寿命Rujw主要寿命损耗为蠕变寿命损耗与低周疲劳损耗的发电机组主机的重要部件 有:汽轮机的高中压转子、高压内缸、中压内缸、高压主汽阀阀壳、中压主 汽阀阀壳,锅炉的高温集箱、高温管道,第i台发电机组第j台主机第k个 重要部件在蠕变与低周疲劳共同作用下的剩余寿命Ruj!d为:<formula>formula see original document page 13</formula>式中,D为发电机组主机重要部件的总寿命损耗的指标值,根据多年从事发 电机组寿命管理积累的经验,定义0的取值范围为0 = 75%〜100%; 第十三步:计算剩余蠕变寿命RLijk2主要寿命损耗为蠕变寿命损耗的发电机组主机重要部件是锅炉的过热器管 子与再热器管子,第i台发电机组第j台主机第k个重要部件的剩余蠕变寿命RLijk2为:R D一E"化第十四步:计算剩余低周疲劳寿命RUjk3主要寿命损耗为低周疲劳寿命损耗的发电机组主机重要部件有:汽轮机低压 转子,锅炉的汽包、汽水分离器、低温集箱、低温管道。第i台发电机组第 j台主机第k个重要部件的剩余低周疲,寿命Rujk3为: D —FKujk3 —第十五步:计算在低周疲劳与扭振疲劳共同作用下的剩余寿命Rujk4发电机转子的主要寿命损耗为低周疲劳损耗与扭振疲劳损耗。第i台发电机 组第j台发电机第k根转子在低周疲劳与扭振疲劳共同作用下的剩余寿命RlJjk4为SD —EWb —E iD 一 Nyk vijk第十六步:计算在磨损与腐蚀共同作用下的剩余寿命Rl^5主要寿命损耗为烟侧磨损与腐蚀损耗的发电机组主机重要部件有:锅炉水冷 壁管子和省煤器管子。在数据库服务器中读取管子的测量壁厚s,利用计 算/应用服务器中寿命计算软件设计的数据,包括管子原始壁厚s。、管子原 始外径D。、钢材在使用温度下的蠕变极限CJ。、管内压力P,锅炉水冷壁管子 与省煤器管子的烟侧腐蚀与磨损作用下的剩余寿命RuwS(2cjc-P)-P(D0—2S0) Lyk5_ v(2a广P)式中,v二 (S广S。) /Shl, S,为上一次测量的壁厚,Sw为测得5,和S 之间的累计运行小时数; 第十七步:计算剩余绝缘寿命Rujk6第i台发电机组第j台主机第k个重要部件的剩余绝缘寿命Ri^6为第十八步:推荐厂级多台发电机组的优化检修措施一座发电厂有多台机组,根据发电厂厂级多台发电机组主机重要部件剩余寿 命预测结果,推荐以下厂级发电机组优化检修措施:1. 考虑到夏季和冬季居民和企业用电量都比较大,发电机组的计划检修安 排在春季和秋季;2. 考虑到一座发电厂检修部技术人员的工作量和电网电力需求,同一时段只能安排重要部件剩余寿命最短的一台发电机组进行计划检修;3. 对于某台发电机组,若Ru」^1.5年,建议年内安排计划大修,予以检修或更换;若1.5年《Ruj^〈4.5年,建议1年后但4年内安排计划大修, 予以检修或更换:若4.5年《Ruj^〈8.5年,建议下一次大修中,予以详 细的探伤检査或对绕组进行老化鉴定试验;若Rujk08.5年,建议按照 电厂《发电机组检修规程》安排发电机组计划大修周期和计划大修项目; 第十九步:打印输出结果输出并打印发电机组主机重要部件瞬态寿命损耗的在线监测结果和所提出 的该台发电机组运行操作建议,厂级多台发电机组主机重要部件累积低周疲劳寿 命损耗与累积蠕变寿命损耗的预测结果和所提出的厂级多台发电机组优化运行 措施,以及发电机组主机重要部件剩余寿命的预测结果和所推荐的厂级多台发电 机组的优化检修措施。本发明提供的厂级多台发电机组寿命管理系统其特点为:1.在多台发电机组主机重要部件寿命管理的计算/应用服务器安装采用C语言编写的发电机组寿命计算软件,该计算软件完成两类计算:第一类为实时计算,根据软件设定的时间间隔A ^=1分钟〜30分钟,建 议取A T =3分钟,从数据库服务器中分别读取各台发电机组各主机在线监测的 测点数据,计算第i台发电机组第j台主机第k个重要部件的瞬态寿命损耗dUkh 和dvi肿,根据di」kh和dvijkh数值的大小并与界限值[d]的0.8倍相比较,提出运行 操作建议,计算结果送到数据库服务器供网页服务器调用。第二类为按指令运行,在非稳态过程结束后发出指令,计算第i台发电机组 第j台主机第k个重要部件的累积低周疲劳寿命损耗、累积蠕变寿命损耗、累积 扭振疲劳寿命损耗、绝缘热老化累积寿命损耗、绝缘电老化累积寿命损耗与剩余 寿命,计算结果送到数据库服务器,供网页服务器调用。2.数据库服务器存放五类数据:第一类为厂级多台发电机组在线监测的数据,应用厂级多台发电机组主机多 个重要部件的瞬态低周疲劳寿命损耗与瞬态扭振疲劳寿命损耗以及累积低周疲劳寿命损耗与累积扭振疲劳寿命损耗的在线计算。包括:汽轮机的转速、机组功 率、主汽阀前汽压、主汽阀前汽温、调节级k蒸汽温度、调节级部位高压内缸金 属温度、中压主汽阀前汽压、中压主汽阀前汽温、中压内缸金属温度、中排汽压 (或四抽汽压)、中排汽温(或四抽汽温)、中低压联通管温度、凝汽器真空;锅 炉的主蒸汽出口流量、温度与压力,锅炉再热蒸汽出口的流量、温度与压力,锅 炉给水流量、温度与压力、再热蒸汽进口流量、温度与压力,汽包或汽水分离器 与集箱及管道的壁温测点值;发电机的有功功率,三相电流与电压,发电机轴系 扭振信号,发电机定子绕组绝缘的工作温度;主变压器的电流,电压、功率和油 面温升。第二类数据为厂级多台发电机组在线监测的多个高温耐用部件在不同工作 温度段的数据,应用于厂级多台发电机组多个高温耐用部件的累积蠕变寿命损耗 计算;厂级多台发电机定子绕组与主变压器绕组在不同工作温度段和不同工作电 压段的数据,应用于厂级多台发电机定子绕组与主变压器绕组绝缘电老化累积寿 命损耗和热老化累积寿命损耗的计算。第三类数据为设备运行和检修的基础数据,包括通过检修部门用户端每隔△m=l天至7天在用户端浏览器上通过网页服务器向数据库服务器内输入发电 机组的累计运行小时数Sh、累计冷态启动次数ne、累计温态启动次数nw、累计 热态启动次数nh、累计极热态启动次数nn累计大负荷变动次数n,、累计中负 荷变动次数n2、累计小负荷变动次数n3;应用于厂级多台发电机组主机重要部 件累积低周疲劳寿命损耗和累积蠕变寿命损耗的计算分析。每次计划检修结束 后,检修部门在用户端浏览器上通过网页服务器向数据库服务器内输入管子的测 量壁厚S;应用于厂级多台发电机组锅炉管子烟侧磨损和腐蚀剩余寿命的计算 分析。第四类数据为厂级多台发电机组主机多个重要部件瞬态寿命损耗、累积低周 疲劳寿命损耗与累积蠕变寿命损耗的计算结果,应用于指导运行操作和厂级多台 发电机组的优化运行。第五类数据为厂级多台发电机组主机多个重要部件的剩余寿命的计算结果, 应用于指导厂级多台发电机组设备优化检修。3. 外部系统的接口功能是把厂级监控信息系统(SIS)的测点数据库存入数 据库。4. 厂级监控信息系统(SIS)与参数测点的功能是提供厂级多台发电机组在 线监测的参数,包括:汽轮机的转速、机组功率、主汽阀前汽压、主汽阀前汽温、 调节级后蒸汽温度、调节级部位高压内缸金属温度、中压主汽阀前汽压、中压主 汽阀前汽温、中压内缸金属温度、中排汽压(或四抽汽压)、中排汽温(或四抽 汽温)、中低压联通管温度、凝汽器真空;锅炉的主蒸汽出口流量、温度与压力, 锅炉再热蒸汽出口的流量、温度与压力,锅炉给水流量、温度与压力、再热蒸汽 进口流量、温度与压力,汽包或汽水分离器与集箱及管道的壁温测点值;发电机 的有功功率,三相电流与电压,发电机轴系扭振信号,发电机定子绕组绝缘的工 作温度;主变压器的电流,电压、功率和油面温升。5. 厂级多台发电机组多个重要部件寿命管理结果,在网页服务器上以三种 形式发布:第一种是按照浏览器端的技术人员发出请求,通过调用数据库服务器厂级多 台发电机组主机多个重要部件瞬态寿命损耗的在线计算结果,在网页服务器上形成厂级多台发电机组主机多个重要部件瞬态寿命损耗的计算结果页面,返回浏览 器端用户,指导发电机组运行操作,以控制多台发电机组主机多个重要部件的寿 命损耗。第二种是按照浏览器端技术人员发出的请求,通过调用数据库多台发电机组 主机多个重要部件累积低周疲劳寿命损耗和累积蠕变寿命损耗的计算结果,在网 页服务器上形成多台发电机组主机多个重要部件累积低周疲劳寿命损耗和累积 蠕变寿命损耗的计算结果页面,返回给浏览器端用户,指导厂级多台发电机组的 优化运行,确保合理使用发电机组的剩余寿命。第三种是按照浏览器端技术人员发出的请求,通过调用数据服务器中多台发 电机组主机多个重要部件的剩余寿命,指导厂级多台机组的优化检修,合理安排 多台火电机组的计划检修周期和计划检修项目,确保厂级多台发电机组安全运 行。6. 用户端浏览器端的功能是査看不同编号发电机组不同重要部件的寿命管 理的计算结果以及运行或设备检修的建议。7. 为了确保厂级多台发电机组主机重i部件寿命管理系统的硬件支撑平台有比较高的可靠性,厂级多台发电机组主机重要部件寿命管理硬件支撑平台,采 用了计算/应用服务器多台冗余、网页服务器多台冗余和数据服务器多台冗余的 方案。对于有2台至6台发电机组的发电厂,推荐采用网页服务器双台冗余方案、 数据库服务器双台冗余方案和计算/应用服务器4台冗余方案。本发明的优点是实现了厂级多台发电机组主机重要部件寿命在线管理,达到 了使用一套寿命管理系统管理一座发电厂多台发电机组主机重要部件寿命的技 术效果。采用本发明提供的厂级多台发电机组主机重要部件的寿命的系统及寿命 管理方法,可以在线定量计算多台发电机组的主机重要部件的瞬态寿命损耗用来 指导运行操作,也可以在线定量计算多台发电机组主机重要部件的累积寿命损耗 用来指导厂级多台发电机组的优化运行,还可以在线定量计算多台发电机组主机 重要部件的剩余寿命来指导厂级多台发电机组优化检修,使多台发电机组的主机 重要部件的寿命处于受控状态,为发电厂多台发电机组安全使用提供了技术依 据。附图说明图1为本发明所采用寿命管理系统的方框图;图2为本发明所采用方法的流程图;图3为本发明寿命管理的计算机软件框图;图4为多台发电机组主机重要部件部件剩余寿命预测结果示意图。 具体实施方式如图1所示,为厂级多台发电机组主机重要部件寿命管理系统,由寿命的计 算/应用服务器及软件l、数据库服务器2、外部系统接口3、厂级监控信息系统 (SIS)与参数测点4、网页服务器5和用户端浏览器6组成。网页服务器5分 别与计算/应用服务器l、数据库服务器2和用户端浏览器6连接,计算/应用服 务器1与数据库服务器2连接,数据库服务器2通过外部系统接口 3与厂级监控 信息系统(SIS)与参数测点4连接。该寿命管理系统的硬件支撑平台,采用网 页服务器5双台冗余方案、数据库服务器2双台冗余方案和计算/应用服务器1 的4台冗余方案。如图2所示,为本发明提供方法的流程图,如图3所示,为本采用C语言 编写的厂级多台发电机组主机重要部件寿命管理计算机软件框图,该软件安装在 厂级多台发电机组主机重要部件寿命管理的计算/应用服务器上,适用于多台发 电机组主机不同重要部件的寿命管理。以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。实施例对于两台某型号进汽温度为538'C的亚临界300MW发电机组的高中压转 子、主汽阀壳、低压转子、锅炉汽包、发电机定子绕组绝缘和一台某型号进汽温 度为566'C的超临界600MW发电机组的高中压转子、高压内缸、低压转子,汽 水分离器、高温过热器管子、高温过热器集箱,发电机转子、发电机定子绕组绝 缘、主变压器绕组绝缘,采用图l所示的寿命管理系统、采用如图2所示的本发 明提供方法的流程图和图3所示的厂级多台发电机组主机重要部件寿命管理的 计算机软件,计算得出的这三台发电机组的19个重要部件的剩余寿命的预测结 果列于列于图4。第一步:每隔A t =3分钟,通过外部系统接口 3把这两台亚临界300MW发电 机组和一台超临界600MW发电机组的测点数据通过厂级监控信息系统(SIS)存入数据库服务器2中; 第二步:在线读取数据库服务器2中测点数据,使用厂级多台发电机组主机部件低周疲劳寿命管理软件,计算得出这两台300MW发电机组高中压转子、 高压主汽阀阀壳和低压转子、汽包以及一台超临界600MW发电机组高 中压转子、高压内缸、低压转子、汽水分离器、高温过热器集箱、发电 机转子的瞬态寿命损耗d肿或dvUkh,存入数据库服务器2;第三步:根据多年从事发电机组部件寿命管理技术研究工作积累的经验,定义亚临界300MW发电机组和超临界600MW发电机组的每个重要部件瞬态 寿命损耗的界限值[d]表示在表1;[表l〗运行方式 寿命损耗 界限值[d] (%) 运行方式 寿命损耗 界限值[d] (%)冷态启动 0. 0150 温态启动 0.0100热态启动 0. 0045 极热态启动 0. 0045负荷变动升负荷 0. 0003 负荷变动降负荷 0. 0003滑参数停机 0. 0150 正常停机 0.0010紧急停机 0. 0015 扭振疲劳 0. 0001根据这3台发电机组有关件在非稳态过程某一时刻的dijk和丄,在线计算 值,与率先设定的寿命损耗的界限值[d]的0.8倍相比较,提出发电机组的运行 操作的建议。第四步和第七步:这三台发电机组运行到2007年6月30日24时,7个高 温重要部件累积低周疲劳寿命损耗Ewj和累积蠕变寿命损耗Eujk的的计算结果表 示在表2;[表2]<table>table see original document page 20</column></row> <table>从表2知,两台300MW机组高压主汽阀阀壳累积蠕变寿命损耗比较大,Etijk>10 %,累积低周疲劳寿命损耗比较小,ENUk《10%;而1台600MW机组三个高温部 件的累积低周疲劳寿命损耗和累积蠕变寿命损耗都比较小,ENUk《10%, Etijk《10 %,从延长使用寿命的观点出发,推荐厂级发电机组优化运行措施是两台300MW 机组多参与调峰,1台600MW机组多带基本负荷。第八步:发电机组重要部件在 不同设计寿命yijk的年均寿命损耗速率eijk的计算结果列于表3 。[表3]<table>table see original document page 20</column></row> <table>第九步至第十七步:这三台机组的十九个重要部件,剩余寿命的计算结果列 于表4;<table>table see original document page 21</column></row> <table>第十八步:推荐的厂级多台发电机组优化检修措施是率先安排3号主变压器 的计划大修,并进行主变压器绕组绝缘鉴定试验;其他两台发电机组按《发电企 业设备检修导则》要求的计划检修周期和计划检修项目安排计划检修。采用本发明提供的厂级多台发电机组主机重要部件寿命的管理系统及寿命管理方法,可以在线定量计算这三台发电机组的19个部件的瞬态寿命损耗、累 积寿命损耗和剩余寿命,根据瞬态寿命损耗提出运行操作建议;根据累积低周疲 劳寿命损耗与累积蠕变寿命损耗推荐厂级三台发电机组的优化运行措施;根据剩 余寿命预测结果安排厂级三台发电机组计划大修周期和计划大修项目,使这三台 发电机组的19个重要部件的寿命处于受控状态。根据这三台发电机组19个重要 部件的寿命管理结果采取运行控制措施并安排计划检修,既可确保这三台发电机 组的19个重要部件安全运行,又可以合理使用其剩余寿命,实现了采用一套寿 命管理系统管理三台发电机组的19个重要部件寿命的技术效果。

Claims (3)

1.一种厂级多台发电机组主机重要部件寿命在线管理系统,其特征在于,由寿命的计算/应用服务器及软件(1)、数据库服务器(2)、外部系统接口(3)、厂级监控信息系统SIS与参数测点(4)、网页服务器(5)和用户端浏览器(6)组成,采用双台冗余方案的网页服务器(5)分别与计算/应用服务器(1)、采用双台冗余方案的数据库服务器(2)和用户端浏览器(6)连接,采用4台冗余方案的计算/应用服务器(1)与数据库服务器(2)连接,数据库服务器(2)通过外部系统接口(3)与厂级监控信息系统SIS与参数测点(4)连接。
2. 根据权利要求1所述的厂级多台发电机组主机重要部件寿命在线管理系统, 其特征在于,所述的多台发电机组在线监测的参数测点为:汽轮机的转速、 机组功率、主汽阀前汽压、主汽阀前汽温、调节级后蒸汽温度、调节级部位 高压内缸金属温度、中压主汽阀前汽压、中压主汽阀前汽温、中压内缸金属 温度、中排汽压或四抽汽压、中排汽温或四抽汽温、中低压联通管温度、凝 汽器真空;锅炉的主蒸汽出口流量、温度与压力,锅炉再热蒸汽出口的流量、 温度与压力,锅炉给水流量、温度与压力、再热蒸汽进口流量、温度与压力, 汽包或汽水分离器与集箱及管道的壁温测点值;发电机的有功功率,三相电 流与电压,发电机轴系扭振信号,发电机定子绕组绝缘的工作温度;主变压 器的电流,电压、功率和油面温升。
3. 根据权利要求1所述的厂级多台发电机组主机重要部件寿命的管理方法,其 特征在于,采用C语言编写厂级多台的发电机组主机重要部件寿命管理的计 算分析的软件运行在计算/应用服务器(1)上,应用于厂级多台发电机组主 机重要部件寿命管理,其寿命管理方法为-第一步:存入在线监测数据通过外部系统接口 (3),每隔Ai-l分钟至30分钟,把厂级监控信息系统 SIS在线监测的与寿命管理有关的测点数据存入数据库服务器;第二步:在线计算多台发电机组主机重要部件瞬态寿命损耗d肿和dvijkh应用现有技术,利用在线测点数据,在线计算第i台发电机组的第j台主机 第k个重要部件在h时刻的瞬态低周疲劳寿命损耗dijkh和瞬态扭振疲劳寿命 损耗dvijkh;第三步:提出多台发电机组运行操作建议根据第i台发电机组第j台主机第k个重要部件在h时刻在线计算的瞬态寿命损耗dijkh和dvijkh与发电机组主机重要部件的瞬态寿命损耗界限值[d]的0.8倍做比较,提出以下运行操作建议:1. 若dijkh《0.8[d],第i台发电机组主蒸汽温度的变化率和负荷的变化率按 《发电机组运行规程》的规定数值操作;2. 若0.8[d]〈dijkh《[d],减少第i台发电机组主蒸汽温度的变化率和负荷的变 化率;3. 若[d]〈dijkh《1.05[d],控制第i台发电机组主蒸汽温度的变化率和负荷的 变化率均为0;4. 若1.05[d]<dijkh《l. 25[d],发出警报,第i台发电机组30分钟后跳闸停机;5. 若dUkhM. 25[d],发出警报,第i台i电机组1分钟后跳闸停机;6. 若dvijkh《0.8[d],正常运行;7. 若dVijkh〉0.8[d],发出报警;根据多年从事发电机组部件寿命管理积累的经验,定义启动过程[(1] = 0.0045 %〜0.0150%,负荷变动过程[d]=0.0003%〜0.0005%,停机过程问=0.0010%〜 0.0150%,扭振疲劳[d]=0.0001%第四步:计算多台发电机组主机重要部件在非稳态过程的最大低周疲劳寿命 损耗dmijk确定第i台发电机组的第j台主机第k个部重要部件在每一次非稳态过程的 最大低周疲劳寿命损耗dmijk为:dmijk=max{ djjkh}第五步:计算多台发电机组主机重要部件的累积低周疲劳寿命损耗ENijk第i台发电机组第j台主机第k个重要部件累积低周疲劳寿命损耗ENUk的计算公式为-<formula>formula see original document page 0</formula>式中,E叫k。为本次非稳态过程之前第i台发电机组第j台主机第k个重要部件的累积低周疲劳寿命损耗; 第六步:计算多台发电机组主机重要部件的累积蠕变寿命损耗Etijk第i台发电机组第j台主机第k个重要部件累积蠕变寿命损耗Eti」k的计算公 式为:式中,T脚第i台发电机组第j台主机第k个高温重要部件在第X个温度段的累 计工作小时数,h,jkx为第i台发电机组第j台主机第k个高温重要部件对应第X 个温度段组中值的蠕变寿命设计值,Tjj"和T叫x均可采用现有技术来确定; 第七步:指导厂级多台发电机组的优化运行根据多台发电机组的汽轮机高中压转子和锅炉高温集箱等高温重要部件的 累积低周疲劳寿命损耗和累积蠕变寿命损耗的在线计算结果,推荐的厂级多 台发电机组优化运行的措施为:1. 对于累积低周疲劳寿命损耗比较大ENijk〉10X而累积蠕变寿命损耗比较小E^《10^的发电机组,建议的优化运行的措施是多带基本负荷、少参与调峰,以延长此类发电机组的使用寿命;2. 对于累积低周疲劳寿命损耗比较小E叫k《10X而累积蠕变寿命损耗比较 大Etijk〉10X的发电机组,建议的优化运行措施是多参与调峰、少带基本 负荷,以延长此类发电机组的使用寿命;第八步:确定发电机组主机重要部件的年均寿命损耗速率eyk根据第i台发电机组第j台主机第k个重要部件设计寿命yijk (单位:年), 按以下公式计算第i台发电机组第j台主机第k个重要部件的年均寿命损耗 速率ejjk为:eijk =~LxlOO%第九步:计算发电机组转子累积扭振疲劳寿命损耗Evijk利用计算/应用服务器(1)中发电机组扭振寿命计算软件中事先计算得出的 第i台发电机组第j台发电机第k根转子的对应不同扭振应力、的扭振疲劳寿 命Nfvijkx和在线监测到的不同扭振应力Tx的扭振信号nijkx,第i台机组第j台发 电机第k根转子累积扭振疲劳寿命损耗Evikj为:<formula>formula see original document page 5</formula>第十步:计算绕组绝缘电老化累积寿命损耗Eeijk利用计算/应用服务器(1)中绝缘电老化寿命计算软件中事先计算得出的第i台发电机组第j台主机第k个重要部件对应不同工作电压Vx绕组绝缘电老化寿命teij^和在线监测的不同工作电压Vx下的累计工作小时数Tijkx,第i 台发电机组第j台主机第k个重要部件绕组绝缘电老化累积寿命损耗Eeijk为:ijkx第十一步:计算绕组绝缘热老化累积寿命损耗Ehijk利用计算/应用服务器(1)中绝缘热老;七寿命计算软件中事先计算得出的第i台发电机组第j台主机第k个重要部件对应不同工作温度Tx绕组绝缘热老化寿命th脚和在线监测的不同工作温度几下的累计工作小时数T ijkx,第i台发电机组第j台主机第k个重要部件绕组绝缘热老化累积寿命损耗Ehijk为:TijbcEhijfc =lhijkx第十二步:计算蠕变与低周疲劳共同作用下的剩余寿命RUjkl第i台发电机组第j台主机第k个重要部件在蠕变与低周疲劳共同作用下的 剩余寿命RLijkl为: ' D-E『t — E, tp 一 Nyk tijkeijk式中,D为发电机组主机重要部件的总寿命损耗的指标值,根据多年从事发 电机组寿命管理积累的经验,定义D的取值范围为D = 75%〜100%;第十三步:计算剩余蠕变寿命RiJjk2第i台发电机组第j台主机第k个重要部件的剩余蠕变寿命RLi」k2为:<formula>formula see original document page 6</formula>第十四步:计算剩余低周疲劳寿命Rujk3第i台发电机组第j台主机第k个重要部件的剩余低周疲劳寿命Ru」k3为:<formula>formula see original document page 6</formula>第十五步:计算在低周疲劳与扭振疲劳共同作用下的剩余寿命Ruj"第i台发电机组第j台发电机第k根转子在低周疲劳与扭振疲劳共同作用下的剩余寿命RL,jk4为:<formula>formula see original document page 6</formula>第十六步:计算在磨损与腐蚀共同作用下的剩余寿命Rujk5在数据库服务器(2)中读取管子的测量壁厚S ,利用计算/应用服务器(1)中寿命计算软件设计的数据,包括管子原始壁厚S。、管子原始外径D。、钢材在使用温度下的蠕变极限o。、管内压力P,锅炉水冷壁管子与省煤器管子的烟侧腐蚀与磨损作用下的剩余寿命Rujk5<formula>formula see original document page 6</formula>式中,v= (S,— S。) /Shl, S,为上一次测量的壁厚,Sw为测得S,和S。之间的累计运行小时数;第十七步:计算剩余绝缘寿命RUjk6第i台发电机组第j台主机第k个重要部件的剩余绝缘寿命RLijk6为<formula>formula see original document page 6</formula>第十八步:推荐厂级多台发电机组的优化检修措施一座发电厂有多台机组,根据发电厂厂级多台发电机组主机重要部件剩余寿命预测结果,推荐以下厂级发电机组优化检修措施:1. 考虑到夏季和冬季居民和企业用电量都比较大,发电机组的计划检修安 排在春季和秋季;2. 考虑到一座发电厂检修部技术人员的工作量和电网电力需求,同一时段 只能安排重要部件剩余寿命最短的一台发电机组进行计划检修;3. 对于某台发电机组,若RUjk<1.5年,建议年内安排计划大修,予以检修 或更换;若1.5年《Ruj^〈4.5年,建议1年后但4年内安排计划大修, 予以检修或更换;若4.5年《Ruj^〈8.5年,建议下一次大修中,予以详 细的探伤检查或对绕组进行老化鉴定试验;若Rujk^8.5年,建议按照电 厂《发电机组检修规程》安排发电机组计划大修周期和计划大修项目;第十九步:打印输出结果输出并打印发电机组主机重要部件瞬态寿命损耗的在线监测结果和所提出 的该台发电机组运行操作建议,厂级多台发电机组主机重要部件累积低周疲劳寿 命损耗与累积蠕变寿命损耗的预测结果和所提出的厂级多台发电机组优化运行 措施,以及发电机组主机重要部件剩余寿命的预测结果和所推荐的厂级多台发电 机组的优化检修措施。
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