CN104239604B - 大型汽轮机部件结构强度设计监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大型汽轮机部件的结构强度的设计监控方法，其特征在于，具体步骤包括：输入汽轮机部件的材料牌号；确定汽轮机部件的强度薄弱部位；识别汽轮机部件的高温区域与非高温区域；计算汽轮机部件的等效应力、稳态额定工况的部件在高温区域中的沿截面平均等效应力σ_eq0的许用应力[σ]₀、稳态额定工况的部件在非高温区域中的沿截面平均等效应力σ_eq1的许用应力[σ]₁、稳态额定工况的部件表面等效应力σ_eq2的许用应力[σ]₂、瞬态变工况的部件表面应力集中部位等效应力σ_eq3的许用应力[σ]₃；优化控制；打印输出结果。本发明实现了大型汽轮机部件的结构强度的定量评定和设计监控。

Description

大型汽轮机部件结构强度设计监控方法

技术领域

本发明涉及大型汽轮机部件的结构强度的设计监控方法，属于汽轮机技术领域。

背景技术

大型汽轮机部件有：转子、内缸、外缸、阀壳、蒸汽室、叶片、隔板、管道等。这些部件的尺寸大、造价昂贵，损坏后果严重。在汽轮机额定负荷的稳态额定工况以及汽轮机的启动、停机与负荷变动的瞬态变工况过程中，汽轮机部件的应力增大。若汽轮机部件结构强度的设计监控不当，会导致汽轮机部件损坏，工程上急需汽轮机部件的结构强度的设计监控方法与系统。史进渊等人在《热力透平》2002年第1期发表的论文“汽轮机强度研究的某些新进展”、史进渊等人在《机械工程学报》2005年第1期发表的论文“亚临界和超临界汽轮机强度振动与寿命设计判据的研究”、史进渊等人在《热力透平》2011年第1期发表的论文“汽轮机零部件强度有限元分析的设计判据”和在《热力透平》3012年第2期发表的论文“汽轮机零部件多轴应力状态下的强度设计和寿命预测”，介绍了汽轮机零部件强度的设计判据及理论依据，以及公开文献报道的汽轮机部件的强度研究论文，大多是对汽轮机部件的强度进行了有限元计算分析，而大型汽轮机部件的结构强度的设计监控，还没有合适的方法与系统可供使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种大型汽轮机部件的结构强度的设计监控方法与系统，在设计阶段实现大型汽轮机部件的结构强度的定量评定与优化改进。

为实现以上目的，本发明的技术方案是提供一种大型汽轮机部件的结构强度的设计监控方法，其特征在于，采用大型汽轮机部件的结构强度的设计监控系统，所述的大型汽轮机部件的结构强度的设计监控系统包括数据库服务器、计算服务器、网页服务器和用户端浏览器，数据库服务器连接计算服务器，计算服务器连接网页服务器，网页服务器连接用户端浏览器，采用C语言编写大型汽轮机部件的结构强度的计算机软件，运行在计算服务器上，应用于大型汽轮机部件的结构强度的设计监控，具体步骤包括：

第一步、输入汽轮机部件的材料牌号：

输入汽轮机部件的材料牌号，由材料牌号确定大型汽轮机部件材料的物理性能数据，所述的物理性能数据包括工作温度下材料屈服极限和工作温度下材料持久强度极限

第二步、确定汽轮机部件的强度薄弱部位：

采用现有技术，计算大型汽轮机部件的温度场和应力场，由温度场和应力场确定大型汽轮机部件的强度薄弱部位；

第三步、识别汽轮机部件的高温区域与非高温区域：

在汽轮机稳态额定工况，汽轮机部件的工作区域分为两类：第一类为高温区域，碳钢工作温度超过350℃、合金钢工作温度超过420℃与耐热钢工作温度超过480℃的区域称为汽轮机部件的高温区域；第二类为非高温区域，碳钢工作温度不超过350℃、合金钢工作温度不超过420℃与耐热钢工作温度不超过480℃的区域称为汽轮机部件的非高温区域；

第四步、计算汽轮机部件的等效应力：

采用现有技术，计算汽轮机额定负荷运行的稳态额定工况的部件在高温区域中的沿截面平均等效应力σ_eq0、稳态额定工况的部件在非高温区域中的沿截面平均等效应力σ_eq1，稳态额定工况的部件表面等效应力σ_eq2以及汽轮机启动、停机与负荷变动的瞬态变工况的部件表面应力集中部位等效应力σ_eq3；

第五步、计算稳态额定工况的部件在高温区域中的沿截面平均等效应力σ_eq0的许用应力[σ]₀：

在汽轮机稳态额定工况，汽轮机部件在高温区域中的沿截面平均等效应力σ_eq0的许用应力[σ]₀按照如下公式计算：

式中，为工作温度下材料持久强度极限；

第六步、计算稳态额定工况的部件在非高温区域中的沿截面平均等效应力σ_eq1的许用应力[σ]₁：

在汽轮机稳态额定工况，汽轮机部件在非高温区域中的沿截面平均等效应力σ_eq1的许用应力[σ]₁按照如下公式计算：

式中，为工作温度下材料屈服极限；

第七步、计算稳态额定工况的部件表面等效应力σ_eq2的许用应力[σ]₂：

在汽轮机稳态额定工况，汽轮机部件的表面等效应力σ_eq2的许用应力[σ]₂按照如下公式计算：

式中，为工作温度下材料屈服极限；

第八步、计算汽轮机启动、停机与负荷变动的瞬态变工况的部件表面应力集中部位等效应力σ_eq3的许用应力[σ]₃：

在汽轮机瞬态变工况，汽轮机部件的表面应力集中部位等效应力σ_eq3的许用应力[σ]₃按照如下公式计算：

式中，为工作温度下材料屈服极限；

第九步、稳态额定工况部件高温区域的平均强度的优化控制：

通过大型汽轮机部件的结构强度的设计监控系统，对于汽轮机稳态额定工况的部件在高温区域中的沿截面平均等效应力σ_eq0进行优化设计控制：

(1)若稳态额定工况的部件在高温区域中的沿截面平均等效应力σ_eq0的结构强度的设计监控合格，表明在稳态额定工况汽轮机部件在高温区域中的沿截面平均等效应力σ_eq0处于受控状态，稳态额定工况汽轮机部件在高温区域中的沿截面平均等效应力σ_eq0的结构强度的设计监控结束，进入第十步；

(2)若稳态额定工况的部件在高温区域中的沿截面平均等效应力σ_eq0的结构强度的设计监控不合格，表明在设计阶段需要对汽轮机部件的材料或结构进行优化改进，改用高温长时力学性能更好的材料，或者增大汽轮机部件的截面积，重新执行第一步至第九步，直到为止；

第十步、稳态额定工况部件非高温区域的平均强度的优化控制：

通过汽轮机部件的结构强度的设计监控系统，对于汽轮机稳态额定工况的部件在非高温区域中的沿截面平均等效应力σ_eq1进行优化设计控制：

(1)若稳态额定工况的部件在非高温区域中的沿截面平均等效应力σ_eq1的结构强度的设计监控合格，表明在稳态额定工况汽轮机部件在非高温区域中的沿截面平均等效应力σ_eq1处于受控状态，稳态额定工况的部件在非高温区域中的沿截面平均等效应力σ_eq1的结构强度的设计监控结束，进入第十一步；

(2)若稳态额定工况的部件在非高温区域中的沿截面平均等效应力σ_eq1的结构强度的设计监控不合格，表明在设计阶段需要对汽轮机部件的材料或结构进行优化改进，改用力学性能更好的材料，或者增大汽轮机部件的截面积，重新执行第一步至第十步，直到为止；

第十一步、稳态额定工况部件表面强度的优化控制：

通过汽轮机部件的结构强度的设计监控系统，对于汽轮机稳态额定工况的部件表面等效应力σ_eq2进行优化设计控制：

(1)若稳态额定工况的部件表面等效应力σ_eq2的结构强度的设计监控合格，表明在稳态额定工况汽轮机部件的表面等效应力σ_eq2处于受控状态，稳态额定工况的部件表面等效应力σ_eq2的结构强度的设计监控结束，进入第十二步；

(2)若稳态额定工况的部件表面等效应力σ_eq2的结构强度的设计监控不合格，表明在设计阶段需要对汽轮机部件的材料或结构进行优化改进，增大部件表面的结构圆角半径，或者改用力学性能更好的材料，或者增大汽轮机部件的截面积，重新执行第一步至第十一步，直到为止；

第十二步、瞬态变工况部件表面应力集中部位强度的优化控制：

通过汽轮机部件的结构强度的设计监控系统，对于汽轮机瞬态变工况表面应力集中部位等效应力σ_eq3进行优化设计控制：

(1)若瞬态变工况部件表面应力集中部位等效应力σ_eq3的结构强度的设计监控合格，表明在瞬态变工况部件表面应力集中部位等效应力σ_eq3处于受控状态，瞬态变工况部件表面应力集中部位等效应力σ_eq3的结构强度的设计监控结束，进入第十三步；

(2)若瞬态变工况部件表面应力集中部位等效应力σ_eq3的结构强度的设计监控不合格，表明在设计阶段需要对汽轮机部件的表面应力集中部位的结构进行优化改进，增大汽轮机部件的表面应力集中部位的结构圆角半径，重新执行第一步至第十二步，直到为止；

进一步地，所述第二步中的强度薄弱部位为高温段、焊缝及其热影响区、表面应力集中处以及在汽轮机启动、停机与负荷变动过程中部件表面应力集中区域中的至少一种。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供了大型汽轮机部件的结构强度的设计监控方法与系统，实现了大型汽轮机部件的结构强度的定量评定和设计监控。如果大型汽轮机部件的稳态额定工况的部件在高温煅沿截面平均等效应力σ_eq0、稳态额定工况的部件在非高温区域中的沿截面平均等效应力σ_eq1、稳态额定工况的部件表面等效应力σ_eq2或瞬态变工况的部件表面应力集中部位等效应力σ_eq3偏大时，通过部件采用力学性能更好的材料，或者增大汽轮机部件的截面积，或者在部件表面增大结构圆角半径，使大型汽轮机部件的结构强度处于受控状态，达到了使用部件的结构强度的设计监控方法和系统来控制大型汽轮机部件的结构强度的技术效果。

附图说明

图1为本发明所采用的强度设计监控系统的方框图；

图2为本发明所采用强度设计监控方法的流程；

图3为本发明结构强度在线计算服务器所采用的计算机软件框图；

图4某型号1000MW汽轮机高压焊接转子示意图；

图5为某型号1000MW汽轮机高压焊接转子的结构强度计算结果的示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例

如图1所示，为本发明所采用的大型汽轮机部件的结构强度的设计监控系统的方框图，所述的大型汽轮机部件的结构强度设计监控系统由结构强度在线计算服务器、数据库服务器、网页服务器和用户端浏览器组成，计算服务器与数据库服务器和网页服务器连接，网页服务器与用户端浏览器连接，数据库服务器中贮存大型汽轮机部件的物理性能数据，包括工作温度下材料屈服极限和工作温度下材料持久强度极限等。

如图2所示，为本发明所采用方法的流程图，如图3所示，为本发明结构强度计算服务器所采用的计算机软件框图，该软件安装在大型汽轮机部件的结构强度的计算服务器上，应用于大型汽轮机部件的结构强度的设计监控。

某型号1000MW汽轮机的汽轮机，主蒸汽进汽温度为700℃，高压转子采用焊接转子的结构如图4所示。使用图1所示的系统、图2所示的方法和图3所示的计算机软件，开展该汽轮机高压焊接转子结构强度的设计监控。该汽轮机高压焊接转子材料的原设计方案采用9％Cr钢，高温区域的平均强度的设计监控不合格；优化改进方案一的优化改进措施是该汽轮机高压焊接转子采用镍基合金IN625，高温区域的平均强度的设计监控合格，应力集中部位的强度的设计监控不合格；优化改进方案二的优化改进措施是把表面应力集中部位的圆角半径从3mm增加到11mm。该汽轮机的汽轮机高压焊接转子的原设计方案与两个优化改进方案的结构强度的设计监控结果分别列于表1、表2图5。大型汽轮机部件的结构强度的设计监控方法具体为：

第一步：该汽轮机高压焊接转子材料的原设计方案采用9％Cr钢，该汽轮机高压焊接转子优化改进方案一和优化改方案二的材料采用镍基合金IN625，输入汽轮机高压焊接转子的材料牌号，由输入材料牌号确定该汽轮机高压焊接转子材料的物理性能数据包括工作温度下材料屈服极限和工作温度下材料持久强度极限

第二步至第三步：第二步确定汽轮机部件的强度薄弱部位，第三步识别汽轮机部件的高温区域与非高温区域；采用现有技术，计算大型汽轮机部件的温度场和应力场，由温度场和应力场确定该汽轮机高压焊接转子的强度薄弱部位有4处：高温区域的强度薄弱部位是安装第一级叶片的A1-A2截面、非高温区域的强度薄弱部位是第9级动叶片后的焊缝及热影响区域的A4-A5为截面、外表面的强度薄弱部位是高温区域的外表面部位A2和表面应力集中部位A3；

第四步、计算汽轮机高压焊接转子的等效应力：

采用现有技术，计算汽轮机额定负荷运行的稳态额定工况的汽轮机高压焊接转子在高温区域中的沿A1-A2截面平均等效应力σ_eq0、稳态额定工况的汽轮机高压焊接转子在非高温区域中的沿A4-A5截面平均等效应力σ_eq1，稳态额定工况的汽轮机高压焊接转子表面A2部位等效应力σ_eq2以及汽轮机启动、停机与负荷变动的瞬态变工况的汽轮机高压焊接转子表面A3部位表面应力集中部位等效应力σ_eq3；

第五步、计算稳态额定工况的汽轮机高压焊接转子在高温区域中的沿A1-A2截面平均等效应力σ_eq0的许用应力[σ]₀：

在汽轮机稳态额定工况，汽轮机高压焊接转子在高温区域中的沿A1-A2截面平均等效应力σ_eq0的许用应力[σ]₀按照如下公式计算：

式中，为工作温度下材料持久强度极限；

第六步、计算稳态额定工况的汽轮机高压焊接转子在非高温区域中的沿A4-A5截面平均等效应力σ_eq1的许用应力[σ]₁：

在汽轮机稳态额定工况，汽轮机高压焊接转子在非高温区域中的沿A4-A5截面平均等效应力σ_eq1的许用应力[σ]₁按照如下公式计算：

式中，为工作温度下材料屈服极限；

第七步、计算稳态额定工况的汽轮机高压焊接转子表面A2部位等效应力σ_eq2的许用应力[σ]₂：

在汽轮机稳态额定工况，汽轮机高压焊接转子表面A2部位等效应力σ_eq2的许用应力[σ]₂按照如下公式计算：

式中，为工作温度下材料屈服极限；

第八步、计算汽轮机启动、停机与负荷变动的瞬态变工况的汽轮机高压焊接转子表面A3部位表面应力集中部位等效应力σ_eq3的许用应力[σ]₃：

在汽轮机瞬态变工况，汽轮机高压焊接转子表面A3部位表面应力集中部位等效应力σ_eq3的许用应力[σ]₃按照如下公式计算：

式中，为工作温度下材料屈服极限；

该汽轮机的高压焊接转子的原设计方案与两个优化改进方案的第四步至第八步的结果列于表1；

[表1]

第九步、稳态额定工况部件高温区域的平均强度的优化控制：

通过大型汽轮机部件的结构强度的设计监控系统，对于汽轮机稳态额定工况的汽轮机高压焊接转子在高温区域中的沿A1-A2截面平均等效应力σ_eq0进行优化设计控制：

(1)若稳态额定工况的汽轮机高压焊接转子在高温区域中的沿A1-A2截面平均等效应力σ_eq0的结构强度的设计监控合格，表明在稳态额定工况的汽轮机高压焊接转子在高温区域中的沿A1-A2截面平均等效应力σ_eq0处于受控状态，稳态额定工况汽轮机高压焊接转子在高温区域中的沿A1-A2截面平均等效应力σ_eq0的结构强度的设计监控结束，进入第十步；

(2)若稳态额定工况的汽轮机高压焊接转子在高温区域中的沿A1-A2截面平均等效应力σ_eq0的结构强度的设计监控不合格，表明在设计阶段需要对汽轮机高压焊接转子的材料或结构进行优化改进，改用高温长时力学性能更好的材料，或者增大汽轮机高压焊接转子的截面积，重新执行第一步至第九步，直到为止；

第十步、稳态额定工况部件非高温区域的平均强度的优化控制：

通过汽轮机部件的结构强度的设计监控系统，对于稳态额定工况的汽轮机高压焊接转子在非高温区域中的沿A4-A5截面平均等效应力σ_eq1进行优化设计控制：

(1)若稳态额定工况的汽轮机高压焊接转子在非高温区域中的沿A4-A5截面平均等效应力σ_eq1的结构强度的设计监控合格，表明在稳态额定工况的汽轮机高压焊接转子在非高温区域中的沿A4-A5截面平均等效应力σ_eq1处于受控状态，稳态额定工况的汽轮机高压焊接转子在非高温区域中的沿A4-A5截面平均等效应力σ_eq1的结构强度的设计监控结束，进入第十一步；

(2)若稳态额定工况的汽轮机高压焊接转子在非高温区域中的沿A4-A5截面平均等效应力σ_eq1的结构强度的设计监控不合格，表明在设计阶段需要对汽轮机高压焊接转子的材料或结构进行优化改进，改用力学性能更好的材料，或者增大汽轮机高压焊接转子的截面积，重新执行第一步至第十步，直到为止；

第十一步、稳态额定工况部件表面强度的优化控制：

通过汽轮机部件的结构强度的设计监控系统，对于稳态额定工况的汽轮机高压焊接转子表面A2部位等效应力σ_eq2进行优化设计控制：

(1)若稳态额定工况的汽轮机高压焊接转子表面A2部位等效应力σ_eq2的结构强度的设计监控合格，表明在稳态额定工况汽轮机高压焊接转子表面A2部位等效应力σ_eq2处于受控状态，稳态额定工况的汽轮机高压焊接转子表面A2部位等效应力σ_eq2的结构强度的设计监控结束，进入第十二步；

(2)若稳态额定工况的汽轮机高压焊接转子表面A2部位等效应力σ_eq2的结构强度的设计监控不合格，表明在设计阶段需要对汽轮机高压焊接转子的材料或结构进行优化改进，增大高压焊接转子表面的结构圆角半径，或者改用力学性能更好的材料，或者增大汽轮机高压焊接转子的截面积，重新执行第一步至第十一步，直到为止；

第十二步、瞬态变工况部件表面应力集中部位强度的优化控制：

通过汽轮机部件的结构强度的设计监控系统，对于汽轮机启动、停机与负荷变动的瞬态变工况的汽轮机高压焊接转子表面应力集中部位A3等效应力σ_eq3进行优化设计控制：

(1)若瞬态变工况的汽轮机高压焊接转子表面应力集中部位A3等效应力σ_eq3的结构强度的设计监控合格，表明在瞬态变工况汽轮机高压焊接转子表面应力集中部位A3等效应力σ_eq3处于受控状态，瞬态变工况汽轮机高压焊接转子表面应力集中部位A3的结构强度的设计监控结束，进入第十三步；

(2)若瞬态变工况的汽轮机高压焊接转子表面应力集中部位A3等效应力σ_eq3的结构强度的设计监控不合格，表明在设计阶段需要对汽轮机部件的表面应力集中部位的结构进行优化改进，增大汽轮机高压焊接转子的表面应力集中部位A3的结构圆角半径，重新执行第一步至第十二步，直到为止；

该汽轮机的高压焊接转子的原设计方案与两个优化改进方案的第九步至第十二步的结果列于表2；

[表2]

第十三步、打印输出结果

根据需要打印输出汽轮机部件的结构强度的计算结果与优化控制措施。

使用本发明提供的大型汽轮机部件的结构强度的设计监控方法与系统，实现了该型号1000MW汽轮机高压焊接转子的结构强度的定量评定和设计监控，该型号1000MW汽轮机的原设计方案采用9％Cr钢的高压焊接转子，稳态额定工况高温区域的平均强度的设计监控不合格。优化改进方案一是该汽轮机高压焊接转子采用高温长时力学性能更好的镍基合金IN625，瞬态变工况应力集中部位的强度的设计监控不合格；优化改进方案二是该汽轮机高压焊接转子采用高温长时力学性能更好的镍基合金IN625，并把表面应力集中部位的圆角半径从3mm增加到11mm，使该汽轮机高压焊接转子的结构强度处于受控状态，达到了使用本发明提供的大型汽轮机部件的结构强度的设计监控方法和系统来控制该型号1000MW汽轮机高压焊接转子的结构强度的技术效果。

Claims (2)

1.一种大型汽轮机部件的结构强度的设计监控方法，其特征在于，采用大型汽轮机部件的结构强度的设计监控系统，所述的大型汽轮机部件的结构强度的设计监控系统包括数据库服务器、计算服务器、网页服务器和用户端浏览器，数据库服务器连接计算服务器，计算服务器连接网页服务器，网页服务器连接用户端浏览器，采用C语言编写大型汽轮机部件的结构强度的计算机软件，运行在计算服务器上，应用于大型汽轮机部件的结构强度的设计监控，具体步骤包括：

第一步、输入汽轮机部件的材料牌号：

输入汽轮机部件的材料牌号，由材料牌号确定大型汽轮机部件材料的物理性能数据，所述的物理性能数据包括工作温度下材料屈服极限和工作温度下材料持久强度极限

第二步、确定汽轮机部件的强度薄弱部位：

计算大型汽轮机部件的温度场和应力场，由温度场和应力场确定大型汽轮机部件的强度薄弱部位；

第三步、识别汽轮机部件的高温区域与非高温区域：

在汽轮机稳态额定工况，汽轮机部件的工作区域分为两类：第一类为高温区域，碳钢工作温度超过350℃、合金钢工作温度超过420℃与耐热钢工作温度超过480℃的区域称为汽轮机部件的高温区域；第二类为非高温区域，碳钢工作温度不超过350℃、合金钢工作温度不超过420℃与耐热钢工作温度不超过480℃的区域称为汽轮机部件的非高温区域；

第四步、计算汽轮机部件的等效应力：

计算汽轮机额定负荷运行的稳态额定工况的部件在高温区域中的沿截面平均等效应力σ_eq0、稳态额定工况的部件在非高温区域中的沿截面平均等效应力σ_eq1，稳态额定工况的部件表面等效应力σ_eq2以及汽轮机启动、停机与负荷变动的瞬态变工况的部件表面应力集中部位等效应力σ_eq3；

第五步、计算稳态额定工况的部件在高温区域中的沿截面平均等效应力σ_eq0的许用应力[σ]₀：

在汽轮机稳态额定工况，汽轮机部件在高温区域中的沿截面平均等效应力σ_eq0的许用应力[σ]₀按照如下公式计算：

<mrow> <msub> <mrow> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mi>&amp;sigma;</mi> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow> <mn>0</mn> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <msubsup> <mi>&amp;sigma;</mi> <msup> <mn>10</mn> <mn>5</mn> </msup> <mi>t</mi> </msubsup> <mn>1.8</mn> </mfrac> </mrow>

式中，为工作温度下材料持久强度极限；

第六步、计算稳态额定工况的部件在非高温区域中的沿截面平均等效应力σ_eq1的许用应力[σ]₁：

在汽轮机稳态额定工况，汽轮机部件在非高温区域中的沿截面平均等效应力σ_eq1的许用应力[σ]₁按照如下公式计算：

<mrow> <msub> <mrow> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mi>&amp;sigma;</mi> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow> <mn>1</mn> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <msubsup> <mi>&amp;sigma;</mi> <mn>0.2</mn> <mi>t</mi> </msubsup> <mn>2</mn> </mfrac> </mrow>

式中，为工作温度下材料屈服极限；

第七步、计算稳态额定工况的部件表面等效应力σ_eq2的许用应力[σ]₂：

在汽轮机稳态额定工况，汽轮机部件的表面等效应力σ_eq2的许用应力[σ]₂按照如下公式计算：

<mrow> <msub> <mrow> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mi>&amp;sigma;</mi> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msub> <mo>=</mo> <msubsup> <mi>&amp;sigma;</mi> <mn>0.2</mn> <mi>t</mi> </msubsup> </mrow>

式中，为工作温度下材料屈服极限；

第八步、计算汽轮机启动、停机与负荷变动的瞬态变工况的部件表面应力集中部位等效应力σ_eq3的许用应力[σ]₃：

在汽轮机瞬态变工况，汽轮机部件的表面应力集中部位等效应力σ_eq3的许用应力[σ]₃按照如下公式计算：

<mrow> <msub> <mrow> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mi>&amp;sigma;</mi> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow> <mn>3</mn> </msub> <mo>=</mo> <mn>2</mn> <msubsup> <mi>&amp;sigma;</mi> <mn>0.2</mn> <mi>t</mi> </msubsup> </mrow>

式中，为工作温度下材料屈服极限；

第九步、稳态额定工况部件高温区域的平均强度的优化控制：

通过大型汽轮机部件的结构强度的设计监控系统，对于汽轮机稳态额定工况的部件在高温区域中的沿截面平均等效应力σ_eq0进行优化设计控制：

(1)若稳态额定工况的部件在高温区域中的沿截面平均等效应力σ_eq0的结构强度的设计监控合格，表明在稳态额定工况汽轮机部件在高温区域中的沿截面平均等效应力σ_eq0处于受控状态，稳态额定工况汽轮机部件在高温区域中的沿截面平均等效应力σ_eq0的结构强度的设计监控结束，进入第十步；

(2)若稳态额定工况的部件在高温区域中的沿截面平均等效应力σ_eq0的结构强度的设计监控不合格，表明在设计阶段需要对汽轮机部件的材料或结构进行优化改进，改用高温时力学性能更好的材料，或者增大汽轮机部件的截面积，重新执行第一步至第九步，直到为止；

第十步、稳态额定工况部件非高温区域的平均强度的优化控制：

通过汽轮机部件的结构强度的设计监控系统，对于汽轮机稳态额定工况的部件在非高温区域中的沿截面平均等效应力σ_eq1进行优化设计控制：

(1)若稳态额定工况的部件在非高温区域中的沿截面平均等效应力σ_eq1的结构强度的设计监控合格，表明在稳态额定工况汽轮机部件在非高温区域中的沿截面平均等效应力σ_eq1处于受控状态，稳态额定工况的部件在非高温区域中的沿截面平均等效应力σ_eq1的结构强度的设计监控结束，进入第十一步；

(2)若稳态额定工况的部件在非高温区域中的沿截面平均等效应力σ_eq1的结构强度的设计监控不合格，表明在设计阶段需要对汽轮机部件的材料或结构进行优化改进，改用力学性能更好的材料，或者增大汽轮机部件的截面积，重新执行第一步至第十步，直到为止；

第十一步、稳态额定工况部件表面强度的优化控制：

通过汽轮机部件的结构强度的设计监控系统，对于汽轮机稳态额定工况的部件表面等效应力σ_eq2进行优化设计控制：

(1)若稳态额定工况的部件表面等效应力σ_eq2的结构强度的设计监控合格，表明在稳态额定工况汽轮机部件的表面等效应力σ_eq2处于受控状态，稳态额定工况的部件表面等效应力σ_eq2的结构强度的设计监控结束，进入第十二步；

(2)若稳态额定工况的部件表面等效应力σ_eq2的结构强度的设计监控不合格，表明在设计阶段需要对汽轮机部件的材料或结构进行优化改进，增大部件表面的结构圆角半径，或者改用力学性能更好的材料，或者增大汽轮机部件的截面积，重新执行第一步至第十一步，直到为止；

第十二步、瞬态变工况部件表面应力集中部位强度的优化控制：

通过汽轮机部件的结构强度的设计监控系统，对于汽轮机瞬态变工况表面应力集中部位等效应力σ_eq3进行优化设计控制：

(1)若瞬态变工况部件表面应力集中部位等效应力σ_eq3的结构强度的设计监控合格，表明在瞬态变工况部件表面应力集中部位等效应力σ_eq3处于受控状态，瞬态变工况部件表面应力集中部位等效应力σ_eq3的结构强度的设计监控结束，进入第十三步；

(2)若瞬态变工况部件表面应力集中部位等效应力σ_eq3的结构强度的设计监控不合格，表明在设计阶段需要对汽轮机部件的表面应力集中部位的结构进行优化改进，增大汽轮机部件的表面应力集中部位的结构圆角半径，重新执行第一步至第十二步，直到为止。

2.如权利要求1所述的大型汽轮机部件的结构强度的设计监控方法，其特征在于，所述第二步中的强度薄弱部位为高温段、焊缝及其热影响区以及表面应力集中处中的至少一种。