CN101784971A - 用于确定发电厂部件寿命的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于确定发电厂部件寿命的方法(10)，该方法具有下列步骤：定义在恒定功率条件下的发电厂部件寿命的第一特征量(EOH)(18)；定义在变化功率条件下的发电厂部件寿命的第二特征量(NES)(18)；定义第一等效规则(20)，利用该等效规则按照第一特征量的数量描述恒定功率条件下的发电厂部件的预定义运行；定义第二等效规则(20)，利用该等效规则按照第二特征量的数量描述变化功率条件下的发电厂部件的预定义运行；确定在发电厂实际运行过程中产生的第一和第二特征量的数量(24，26)；确定第一和第二特征量的数量之和(28)；按照所确定的和评价发电厂部件的寿命(22，28)。

Description

用于确定发电厂部件寿命的方法
技术领域
本发明涉及一种用于确定发电厂部件寿命的方法，其中，寿命是指发电厂部件直至要对其进行维护或更换之前的最大运行时间。
背景技术
目前，发电厂部件的寿命通常是如下确定的：首先选出发电厂部件承受最高载荷的构件，然后为这些构件确定各自的耗竭。在确定耗竭时，尤其采用蠕变应力耗竭和循环应力耗竭(Dehnungswechselerschpfung)方法。
因此，为对发电厂部件进行详细的构件应力分析，已知采用有限元方法。在此方法中对描述构件内存在的应力的微分方程进行求解。微分方程的初始值例如是构件周围的介质的压力和温度分布。然后，根据所计算出的应力详细计算材料载荷。
已知方法的缺点在于，它仅提供各个构件的或甚至仅仅是各个构件的部分的耗竭的结论。只有以较大的成本才能实现(如果可能的话)对整个发电厂部件的寿命的整体求值(Bewertung)。一种这样上一级的求值通常尤其需要由专家对为各个构件确定的结果进行解释。
用于确定发电厂部件寿命的另一种可能是，在设计发电厂部件的过程中设定运行小时和起动或释放(Trips)(即发电厂部件的功率变化)的预定义数量。
这样，一种相对简单的已知方法就以根据预先计算出的发电机部件的各构件内的压力和温度应力对运行小时及载荷变化的计数及其随后与蠕变强度和断裂载荷交变次数(Anrisslastwechselzahlen)的实验测定值的比较为基础。这种方法用于确定发电厂锅炉的寿命(参见DIN EN 12952/4：2001-10“Wasserrohressel und Anlagenkomponenten，Teil 4：BetriebsbegleitendeBerechnung der Lebensdauererwartung，Deutsche Fassung EN 12952-4：2000”)，其中，这种锅炉表示一种特殊类型的发电厂部件，对于这种发电厂部件，由于特殊的运行条件而也必需要有一种特殊类型的寿命确定。
不过，所提及的最后一种可能性的失败之处通常在于，发电厂部件在实际运行时以不同于设计过程中所隐含期望的方式运行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于确定发电厂部件寿命的方法，利用该方法，上述缺点得以克服并尤其能够实现以特别简单的方式综合地整体评价发电厂部件的寿命。只要所述确定迅速地提供了能够在尤其是没有专门知识的情况下进行解释的结果，就一定可以关于寿命确定的精度达成折衷。
根据本发明，该技术问题通过权利要求1所述的方法解决。本发明的技术方案的其他有利扩展在从属权利要求中说明。
根据本发明，建议了一种用于确定发电厂部件寿命的方法，该方法包括下列步骤：定义在恒定功率条件下的发电厂部件寿命的第一特征量；定义在变化功率条件下的发电厂部件寿命的第二特征量；定义第一等效规则，利用该规则根据第一特征量的数量描述恒定功率条件下的发电厂部件的预定义运行；定义第二等效规则，利用该规则根据第二特征量的数量描述变化功率条件下的发电厂部件的预定义运行；确定在发电厂部件实际运行过程中产生的第一和第二特征量的数量；确定第一和第二特征量的数量之和，根据所确定的和评价发电厂部件寿命。
根据本发明的方法由这样一种已知的做法出发，其中，发电厂部件在设计过程中预设一个要达到的寿命。在此，假定一种载荷谱(Lastkollektiv)，其尽可能地与稍后期待的发电厂部件的运行相对应。这种载荷谱例如由按照预定义的发电厂部件运行方式的发电厂部件保证的标准运行小时数以及保证的起动或释放次数组成。不过，如上所述，按照设计载荷谱的发电厂部件的实际运行方式不能直接与发电厂部件的实际运行方式相比较。此外，现在根据本发明的方法，为对发电厂部件寿命求值而以等效或计算规则定义整体特征量，并据此确定允许对发电厂部件寿命的评价进行整体判断的特征量的数量之和。所述特征量的数量之和尤其可以与极限值相关地设置，利用所述极限值可以定义发电厂部件所需的维修和/或更换间隔。
本发明所要求保护的技术方案尤其以用于发电厂部件的整体寿命评价的两个特征量的引入为基础。其中，第一特征量是关于发电厂部件在恒定功率条件下的寿命的，而第二特征量是关于发电厂在变化功率条件下的寿命的。根据本发明，利用所对应的等效规则，发电厂部件的实际运行方式或实际运行换算成所产生的第一和第二特征量的数量。然后，确定第一和第二特征量的数量之和，基于此数量之和可以最终整体地或综合地确定发电厂部件寿命。所述等效规则可以例如这样地表达，使得从一个在预定义的恒定功率条件下的等效运行小时出发在一个高得多的恒定功率的条件下通过相应的高数量的等效运行小时定义实际产生的运行小时。按照类似的方式，可以确定一种在预定义的变化功率的条件下的等效起动，然后从该等效起动出发可以以不同的变化功率的条件下实际产生的起动确定等效起动的相应数量。
根据本发明的技术方案因此尤其包括两个阶段，其中，在第一阶段中，为所述特征量一次性地确定等效规则或计算规则，并随后在第二阶段中，通过连续计数和监视所确定的特征量(如上所述，例如等效运行小时和等效起动)而在发电厂部件运行的过程中确定特征量的数目之和。
特别有利的是，根据本发明的方法可以用于确定作为发电厂部件的发电厂锅炉的寿命。这尤其适用，因为在这种发电厂锅炉上，可以为要根据本发明定义的等效规则确定仅极少的运行参数。因此，根据本发明的等效规则可以尤其有利地涉及新蒸汽压力状况和/或在运行情况的过程中在发电厂锅炉上产生的温度差。
上述等效运行小时在根据本发明的方法中尤其有利地定义为发电厂部件在额定参数下的运行小时。所述额定参数构成用于运行情况的专门数据的起始点，从该起始点出发，根据本发明，尤其是利用加权确定从一般产生的运行情况到此标准运行情况的换算。尤其这样地确定加权，使得其描述了发电厂部件的各个构件、尤其是要保养或维修的构件的使用寿命。
尤其有利的是，第一等效过程在此定义为由实际时间参数、发电厂部件的至少一个实际运行参数以及加权系数得出的函数。因此，对于发电厂锅炉的等效运行小时，优选地等效规则或计算过程为：tEOH＝t×(p/p0)Λ，其中，tEOH为等效运行小时，t为时间(单位为小时)，p为所考虑到运行情况下的新蒸汽压力，p0为额定功率下的新蒸汽压力，Λ为加权。
根据本发明，尤其有利的是将在发电厂部件的额定参数下的典型冷起动定义为第二特征量。
作为替代或补充，有利地将第二特征量定义为发电厂部件在额定参数下的典型热起动的一半。
尤其有利的是，用于发电厂部件在变化功率条件下的寿命的特征量的等效规则对于三种运行情况基于不同计算规则，其中，第二特征量在第一种运行情况下由一不为零的恒定值构成，第二特征量在第二种运行情况下由发电厂部件的至少一个实际运行参数以及一个加权系数计算得出，第二特征量在第三种运行情况下由零值构成。因此，计算规则在此基于所谓的瞬态(这是指发电厂部件的运行参数的时间上有限的过程，其中，发电厂部件从一种运行状态过渡到另一种运行状态)。
所述瞬态被归类于所述释放或载荷下降(Lastabwurf)的第一运行情况，其中，根据本发明将第二特征量假定为不为零的一个恒定值，例如20。
将一种所谓的相对瞬态定义为第二种运行情况，其中，第二特征量由发电厂部件的至少一个实际运行参数以及一个加权系数计算得出。因此，可以在一种这样的相对的功率过渡的情况下例如将一个如下地计算出的等效起动的数量作为第二特征量：nNES＝K*ΔT*max(ΔT/Δt)，其中，nNES为等效起动的数量，K为由典型的起动确定的常量或加权，ΔT为在运行情况的过程中的温度差，ΔT/Δt为运行情况的过程中的温度梯度。
最后，将第三种运行情况定义为所谓的其他瞬态，其中，尽管发生了功率变化，但是该运行情况对发电厂部件自身的寿命没有或几乎没有影响，由此使得第二特征量取值为0。
为了进一步简化根据本发明的方法并尤其是能够进行相对于仅一个极限值的寿命确定，有利的是，从第一和第二特征量出发将每种运行情况换算为单个的特征单位。在此，特别有利的是，将第二特征量换算为预定数量的第一特征量。因此，上述的等效起动数量被有利地换算为等效的小时数，使得仅构成一个极限值并也仅需与许用寿命相比较。
根据本发明的技术方案还可以这样地修改，使得等效规则或计算规则以及尤其是其中使用的加权基于以预定特征量预先确定的发电厂部件寿命和实际产生的发电厂部件寿命之间的对照而被调整。在此，尤其在发电厂锅炉作为发电厂部件的情况下，可以援引现存发电厂锅炉的运行的已知数据，并且必要时还可以在所设置的等效规则中采用发电厂锅炉的其它主要参数。
根据本发明的用于确定发电厂部件寿命的方法尤其具有这样的优点：对于这种方法的使用不需要任何专门知识。该方法为发电厂部件的制造者以及尤其是发电厂锅炉的制造者提供了这样的优点：设计载荷谱的规定可以被简单地按照实际运行方式换算。因为，根据本发明，在等效规则内部所使用的加权可以被简单地修改，使得为发电厂部件确定的参数可以容易地传输给另一个发电厂部件。这一点在发电厂部件为发电厂锅炉的情况下尤其是有利的。
对于修理与维护、尤其是发电厂锅炉的修理与维护，根据本发明的方法提供了这样的优点：检查时刻(Revisonszeitpunkt)可以以特别简单的方式根据发电厂锅炉的实际运行方式确定。
附图说明
下面结合所附示意图详细解释一种根据本发明的用于确定发电厂部件寿命的方法。
图1示出了根据本发明方法的实施例的流程图。
具体实施方式
在图1中表示的方法10基本上通过两个阶段12和14实施。在此，在阶段12内，在第一步骤16内，确定对于在此未详细示出的、构造为发电厂锅炉的发电厂部件的设计载荷谱。
与此同时，在步骤18中确定至少一种用于等效运行小时(EOH)的运行情况和至少一种用于等效起动的运行情况的一组专门数据。
此外，在步骤20中确定用于将一般的运行情况换算成预定义的或专门的运行情况的权重或加权的一组专门数据。这种用于换算一般运行情况的加权的专门数据表示等效规则，利用该等效规则根据特征量的数量描述发电厂部件在恒定功率以及变化功率条件下的预定义运行。特征量一方面是上述的等效运行小时(作为恒定功率条件下的发电厂部件寿命的特征量)而另一方面是上述等效起动(作为在变化功率条件下的发电厂部件寿命的特征量)。
此外，在步骤22中，基于上述的设计载荷谱(参见步骤16)、用于等效运行小时的运行情况以及用于等效起动的运行情况的专门数据(参见步骤18)以及用于换算一般运行情况的加权的专门数据(参见步骤20)，来定义极限值，利用该极限值在发电厂锅炉的运行过程中确定检查时刻。
在根据本发明的方法10的第二阶段14中，在发电厂锅炉的自身运行过程中，在步骤24中记录或临时存储发电厂锅炉的主要参数的测量值采集数据，即，尤其是其功率、其构件温度以及其构件压力。在步骤26中，接着基于所确定的测量值采集数据以及在步骤20中确定的等效规则确定所产生的第一和第二特征量的数量，即，等效运行小时(EOH)的数量和等效起动(NES)的数量。
因此，例如基于用于等效运行小时(EOH)的等效规则或计算规则确定相对于另一新蒸汽压力状态下的运行小时的实际大小的等效运行小时的数量有多大。这一点在此例中按照计算规则tEOH＝t*(p/p0)Λ实现，其中，tEOH为等效运行小时，t为时间(单位为小时)，p为所观察运行情况下的新蒸汽压力，p0为额定功率下的新蒸汽压力，而Λ为对于EOH加权的指数，在此为例如3.0。
用于等效起动(NES)的另一计算规则基于所谓的瞬态，所述瞬态涉及运行参数的时间上有限的过程，在该过程中发电厂部件从一种运行状态过渡到另一种运行状态。所述瞬态首先被分类为三种运行情况，其中，第一种运行情况被定义为释放或载荷下降，第二种运行情况被定义为所谓的相对瞬态，而第三种运行情况被定义为所谓的其他瞬态。用于等效起动(NES)的等效规则或计算规则就如下地确定：对于第一种运行情况nNES＝20，对于第二种运行情况nNES＝K*ΔT*max(ΔT/Δt)，而对于第三种运行情况nNES＝0，其中nNES等效起动的数量，K为根据典型的起动确定的用于对NES进行加权的常量，ΔT为运行情况中的温度差，且ΔT/Δt为运行情况中的温度梯度。
考虑等效规则或计算规则以及各个设计载荷谱的载荷情况的参数而确定所述极限值，其中应用了对于设计载荷谱的运行情况的加权和计算规则。结果，得到xEOH和yNES作为极限值(G)。
因此，根据这种加权和等效规则以及在步骤24中测得的发电厂锅炉的主要参数(功率、温度和压力)确定和计算出特征量EOH和NES，使得在运行过程中总是呈现它实际达到的值，即第一和第二特征量的数量。
在步骤28中，将此数量与步骤22中定义的极限值这样地相比较，使得首先形成第一和第二特征量之和并且随后与用于所确定的检查时刻的对应极限值相比较。
在步骤30中给出结果，使得能够总体上实现一种快速简便地执行的对发电厂锅炉的检查状态的评价。

Claims (9)

1.一种用于确定发电厂部件寿命的方法(10)，该方法具有下列步骤：
定义在恒定功率条件下的发电厂部件寿命的第一特征量(EOH)(18)，
定义在变化功率条件下的发电厂部件寿命的第二特征量(NES)(18)，
定义第一等效规则(20)，利用该等效规则根据第一特征量的数量描述恒定功率条件下的发电厂部件的预定义运行，
定义第二等效规则(20)，利用该等效规则根据第二特征量的数量描述变化功率条件下的发电厂部件的预定义运行，
确定在发电厂部件的实际运行过程中产生的第一和第二特征量的数量(24，26)，
确定第一和第二特征量的数量之和(28)，
根据所确定的和评价发电厂部件的寿命(22，28)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述确定(24，26)在发电厂锅炉作为发电厂部件的情况下进行。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一特征量(EOH)被定义为所述发电厂部件在额定参数下的运行小时。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述第一等效规则被定义为由实际时间参数、发电厂部件的至少一个实际运行参数以及加权系数得出的函数。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述第二特征量(NES)被定义为发电厂部件在额定参数下的典型的冷起动。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述第二特征量(NES)被定义为发电厂部件在额定参数下的典型的热起动的一半。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述第二特征量(NES)在三种运行情况下不同地设置，其中，第二特征量在第一种运行情况下由不为零的常数构成，第二特征量在第二种运行情况下由发电厂部件的至少一个实际运行参数以及加权系数计算出，而在第三种运行情况下，第二特征量由零值构成。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，在各种运行情况下将第一和第二特征量换算成一个唯一的特征单位。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，根据以预定的特征量预先确定的发电厂部件寿命和发电厂部件实际产生的寿命的对照而调整所述第一和第二等效规则(20)。
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