CN112098058A - 重型燃气轮机透平叶片热疲劳寿命分析方法及试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种重型燃气轮机透平叶片热疲劳寿命分析方法及试验系统，分析方法包括：对透平叶片进行热疲劳寿命试验；根据热疲劳寿命试验结果确定试验循环中的最大应变ε_max和最小应变ε_min，进而确定低周疲劳循环次数N(即透平叶片的低周疲劳裂纹萌生寿命)；根据热疲劳寿命试验结果读取透平叶片表面稳定蠕变等效应力σ_C，计算透平叶片的蠕变疲劳裂纹萌生寿命τ_R；根据低周疲劳循环次数N计算低周疲劳裂纹萌生寿命累积损耗E_N0；根据透平叶片蠕变疲劳裂纹萌生寿命τ_R计算蠕变裂纹萌生寿命累积损耗E_t0；根据低周疲劳裂纹萌生寿命累积损耗E_N0和蠕变裂纹萌生寿命累积损耗E_t0计算裂纹萌生寿命累积损耗E，进而计算裂纹萌生寿命τ_CL。本发明能快速简便的预测透平叶片的寿命。

Description

重型燃气轮机透平叶片热疲劳寿命分析方法及试验系统

技术领域

本发明涉及测试分析技术领域，尤其涉及一种重型燃气轮机透平叶片热疲劳寿命分析方法及试验系统。

背景技术

重型燃气轮机中的透平叶片是燃气轮机中工作环境最恶劣、结构最复杂的零件之一，也是燃气轮机故障多发部件之一，随着透平进口温度的不断提升，透平叶片的寿命设计要求进一步提高，其设计集中体现着高可靠性、长寿命和轻量化。

目前，虽然有航空涡轮发动机涡轮叶片的热疲劳试验方法，但航空涡轮发动机涡轮叶片的热疲劳试验方法不适用于重型燃气轮机透平叶片，航空涡轮发动机涡轮叶片的热疲劳试验方法是采用一定量的循环载荷累计次数，然后将出现初始裂纹的循环数作为叶片的初始循环寿命，通过换算，得到航空涡轮发动机飞行小时数，其初始裂纹的循环数要求是大于4500个循环，即飞行小时数要求大于1500h。而重型燃气轮机的寿命要求与电站寿命要求一致，即安全运行100000h，其寿命要求远远大于航空涡轮发动机寿命要求，如果将航空涡轮发动机涡轮叶片热疲劳试验方法来应用到重型燃气轮机透平叶片上，需要进行长时间、多循环的寿命试验，将消耗很大的人力、物力和财力，才能得到初始裂纹的循环数，因此该方法不再适用，目前，并没有较好的试验和分析重型燃气轮机透平叶片热疲劳的方法，无法对重型燃气轮机透平叶片进行热疲劳的试验和分析，无法预测透平叶片的寿命。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种重型燃气轮机透平叶片热疲劳寿命分析方法及试验系统。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种重型燃气轮机透平叶片热疲劳寿命分析方法，其中，包括如下步骤：

A、对重型燃气轮机透平叶片进行热疲劳寿命试验；

B、计算低周疲劳裂纹萌生寿命：根据步骤A中的热疲劳寿命试验结果，确定试验循环中的最大应变ε_max和最小应变ε_min，根据最大应变ε_max和最小应变ε_min确定低周疲劳循环次数N，低周疲劳循环次数N即透平叶片的低周疲劳裂纹萌生寿命；

C、计算蠕变疲劳裂纹萌生寿命：根据步骤A中的热疲劳寿命试验结果，读取透平叶片表面稳定蠕变等效应力σ_c，根据稳定蠕变等效应力σ_c计算透平叶片的蠕变疲劳裂纹萌生寿命τ_R；

D、根据低周疲劳循环次数N计算低周疲劳裂纹萌生寿命累积损耗E_N0；

E、根据透平叶片蠕变疲劳裂纹萌生寿命τ_R计算蠕变裂纹萌生寿命累积损耗E_t0.

F、根据低周疲劳裂纹萌生寿命累积损耗E_N0和蠕变裂纹萌生寿命累积损耗E_t0计算裂纹萌生寿命累积损耗E，通过裂纹萌生寿命累积损耗E计算裂纹萌生寿命τ_CL。

在本发明重型燃气轮机透平叶片热疲劳寿命分析方法的一种可选实施方式中，所述步骤B具体包括：

B1、根据步骤A中的热疲劳寿命试验结果，读取试验循环中的最大应变ε_max和最小应变ε_min；

B2、计算循环应变幅ε_a：

B3、计算循环的等效应变幅ε_a，eq：

C_q，表示材料缺口敏感性修正系数；

μ，表示低周疲劳裂纹萌生寿命曲线试验温度下材料的泊松比；

E，表示低周疲劳裂纹萌生寿命曲线试验温度下材料的弹性模量；

σ_-1，表示低周疲劳裂纹萌生寿命曲线试验温度下材料的疲劳极限；

表示低周疲劳裂纹萌生寿命曲线试验温度下材料的持久强度；

σ_N，表示对称循环的疲劳极限；

表示考虑持久强度因素的修正值；

B4、由循环的等效应变幅ε_a，eq查低周疲劳裂纹萌生寿命ε-N曲线，能确定低周疲劳循环次数N，低周疲劳循环次数N即透平叶片的低周疲劳裂纹萌生寿命。

在本发明重型燃气轮机透平叶片热疲劳寿命分析方法的一种可选实施方式中，所述步骤C具体包括：

C1、根据步骤A中的热疲劳寿命试验结果，读取透平叶片表面稳定蠕变等效应力σ_c；

C2、根据稳定蠕变等效应力σ_c和工作温度，采用Larson-Miller公式，计算出材料断裂时间t_r；

C3、确定安全系数n_t，对于转动部件，n_t＝3，对于静止部件，n_t＝2；

C4、计算透平叶片蠕变疲劳裂纹萌生寿命τ_R：

在本发明重型燃气轮机透平叶片热疲劳寿命分析方法的一种可选实施方式中，所述步骤D具体包括：

采用Palmgren-Miner寿命损耗线性叠加法则，按照以下公式计算低周疲劳裂纹萌生寿命累积损耗E_N0：

n_i，表示循环启动次数；

N_i，表示低周疲劳裂纹萌生寿命。

在本发明重型燃气轮机透平叶片热疲劳寿命分析方法的一种可选实施方式中，所述步骤E具体包括：

按照以下公式计算蠕变裂纹萌生寿命累积损耗E_t0：

t_i，表示预定温度下的累计运行小时数；

τ_Ri，表示预定温度下工作的蠕变裂纹萌生寿命。

在本发明重型燃气轮机透平叶片热疲劳寿命分析方法的一种可选实施方式中，所述步骤F具体包括：

F1、根据低周疲劳裂纹萌生寿命累积损耗E_N0和蠕变裂纹萌生寿命累积损耗E_t0，按照以下公式裂纹萌生寿命累积损耗E：E＝E_N0+E_t0；

F2、通过裂纹萌生寿命累积损耗E，按照以下公式裂纹萌生寿命τ_CL：

α，表示寿命累积损耗的判据值；

Y，表示要求的燃气轮机使用年数。

本发明还提供一种用于上述重型燃气轮机透平叶片热疲劳寿命分析方法的试验系统，其中，包括：

主气进气调节系统，用于为燃烧室提供压缩空气；

天然气进气调节系统，用于为所述燃烧室提供天然气；

燃烧室，与所述主气进气调节系统和所述天然气进气调节系统连接，压缩空气和天然气在所述燃烧室燃烧，产生燃气；

喷淋段，与所述燃烧室的燃气出口连接，用于对所述燃烧室来的燃气进行喷淋，使燃气降温；

试验段，与所述喷淋段连接，所述喷淋段来的燃气流经所述试验段的透平叶片做功；

冷气调节系统，与所述试验段连接，用于为所述试验段提供冷气，冷气进入透平叶片冷却通道使透平叶片冷却降温；

测量系统，与所述试验段连接，用于测试和记录试验件的温度、应变以及应力变化；

疲劳寿命分析模块，与所述测量系统连接，用于计算分析透平叶片的低周疲劳裂纹萌生寿命和蠕变疲劳裂纹萌生寿命；

排气喷淋段，与所述试验段的燃气出口连接，对所述试验段来的燃气进行喷淋使其降温；

排气系统，与所述排气喷淋段连接，用于将燃气排出。

在本发明重型燃气轮机透平叶片热疲劳寿命试验系统的一种可选实施方式中，所述疲劳寿命分析模块包括低周疲劳寿命分析模块以及蠕变疲劳寿命分析模块。

在本发明重型燃气轮机透平叶片热疲劳寿命试验系统的一种可选实施方式中，所述测量系统包括温度传感器以及应力应变传感器，所述温度传感器用于监测试验过程中透平叶片表面温度，所述应力应变传感器用于检测试验过程中透平叶片表面应力和应变的变化。

在本发明重型燃气轮机透平叶片热疲劳寿命试验系统的一种可选实施方式中，所述主气进气调节系统能对进入所述燃烧室的压缩空气进行压力、温度及流量的调节；

所述天然气进气调节系统能对进入所述燃烧室的天然气进行压力、温度及流量的调节；

所述冷气调节系统能对进入所述试验段的冷气进行压力、温度及流量的调节。

本发明公开一种重型燃气轮机透平叶片热疲劳寿命分析方法，包括如下步骤：A、对重型燃气轮机透平叶片进行热疲劳寿命试验；B、计算低周疲劳裂纹萌生寿命：根据步骤A中的热疲劳寿命试验结果，确定试验循环中的最大应变ε_max和最小应变ε_min，根据最大应变ε_max和最小应变ε_min确定低周疲劳循环次数N，低周疲劳循环次数N即透平叶片的低周疲劳裂纹萌生寿命；C、计算蠕变疲劳裂纹萌生寿命：根据步骤A中的热疲劳寿命试验结果，读取透平叶片表面稳定蠕变等效应力σ_c，根据稳定蠕变等效应力σ_c计算透平叶片的蠕变疲劳裂纹萌生寿命τ_R；D、根据低周疲劳循环次数N计算低周疲劳裂纹萌生寿命累积损耗E_N0；E、根据透平叶片蠕变疲劳裂纹萌生寿命τ_R计算蠕变裂纹萌生寿命累积损耗E_tq；F、根据低周疲劳裂纹萌生寿命累积损耗E_N0和蠕变裂纹萌生寿命累积损耗E_t0计算裂纹萌生寿命累积损耗E，通过裂纹萌生寿命累积损耗E计算裂纹萌生寿命τ_CL。本发明的分析方法通过获取重型燃气轮机透平叶片进行热疲劳寿命试验过程中的试验循环中的最大应变ε_max和最小应变ε_min，以及获取透平叶片表面稳定蠕变等效应力σ_c，进行简单的计算，即可进行重型燃气轮机透平叶片热疲劳寿命分析，预测透平叶片的寿命，本发明的分析方法能快速简便的预测透平叶片的寿命，无需进行长时间的循环寿命试验，只需完成相应的启停和变工况循环，就可以获取叶片表面温度、应力和应变的变化情况，并通过计算，预测透平叶片的寿命，计算精度完全能满足工程要求，节省了大量人力、物力和财力。

附图说明

图1是本发明中重型燃气轮机透平叶片热疲劳寿命分析方法实施例的流程框图；

图2是本发明中重型燃气轮机透平叶片热疲劳寿命试验系统的结构框图。

图中：

1、主气进气调节系统；2、天然气进气调节系统；3、燃烧室；4、喷淋段；5、冷气调节系统；6、试验段；7、排气喷淋段；8、排气系统；9、测量系统；10、疲劳寿命分析模块；11、低周疲劳寿命分析模块；12、蠕变疲劳寿命分析模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本发明提供了一种重型燃气轮机透平叶片热疲劳寿命分析方法，重型燃气轮机在启停和变工况过程中，透平进口温度和冷却气体温度均会发生变化，透平叶片会产生热应力，会形成周期性的热疲劳，形成低周疲劳损伤；重型燃气轮机在稳态工况长期运行时，透平叶片温度较高，已经超过透平叶片金属材料熔点温度的一半，会形成蠕变疲劳损伤。高温透平叶片总寿命的四分之三是由于低周疲劳和蠕变疲劳引起的，两种疲劳损伤交互作用下，叶片某些部位可能会产生裂纹，严重时会使裂纹发生扩展，发生不可估量的损失，因此高温透平叶片热疲劳寿命试验至关重要，可以在设计阶段预测叶片寿命，保证叶片安全性。综上所述，本发明主要采用分别对叶片的低周疲劳裂纹萌生寿命和蠕变疲劳裂纹萌生寿命进行分析和计算，然后综合低周疲劳裂纹萌生寿命和蠕变疲劳裂纹萌生寿命进行叶片的裂纹萌生寿命进行计算。

如图1所示，本发明重型燃气轮机透平叶片热疲劳寿命分析方法包括如下步骤：

S100、对重型燃气轮机透平叶片进行热疲劳寿命试验；

S200、计算低周疲劳裂纹萌生寿命：根据步骤A中的热疲劳寿命试验结果，确定试验循环中的最大应变ε_max和最小应变ε_min，根据最大应变ε_max和最小应变ε_min确定低周疲劳循环次数N，低周疲劳循环次数N即透平叶片的低周疲劳裂纹萌生寿命；

S300、计算蠕变疲劳裂纹萌生寿命：根据步骤A中的热疲劳寿命试验结果，读取透平叶片表面稳定蠕变等效应力σ_c，根据稳定蠕变等效应力σ_c计算透平叶片的蠕变疲劳裂纹萌生寿命τ_R；

S400、根据低周疲劳循环次数N计算低周疲劳裂纹萌生寿命累积损耗E_N0；

S500、根据透平叶片蠕变疲劳裂纹萌生寿命τ_R计算蠕变裂纹萌生寿命累积损耗E_t0；

S600、根据低周疲劳裂纹萌生寿命累积损耗E_N0和蠕变裂纹萌生寿命累积损耗E_t0计算裂纹萌生寿命累积损耗E，通过裂纹萌生寿命累积损耗E计算裂纹萌生寿命τ_CL。

本发明的分析方法通过获取重型燃气轮机透平叶片进行热疲劳寿命试验过程中的试验循环中的最大应变ε_max和最小应变ε_min，以及获取透平叶片表面稳定蠕变等效应力σ_c，进行简单的计算，即可进行重型燃气轮机透平叶片热疲劳寿命分析，预测透平叶片的寿命，本发明的分析方法能快速简便的预测透平叶片的寿命，无需进行长时间的循环寿命试验，只需完成相应的启停和变工况循环，就可以获取叶片表面温度、应力和应变的变化情况，并通过计算，预测透平叶片的寿命，计算精度完全能满足工程要求，节省了大量人力、物力和财力。

进一步的，所述步骤S200具体包括：

S210、根据步骤S100中的热疲劳寿命试验结果，读取试验循环中的最大应变ε_max和最小应变ε_min；

S220、计算循环应变幅ε_a：

S230、计算循环的等效应变幅ε_a，eq：

C_q，表示材料缺口敏感性修正系数；

μ，表示低周疲劳裂纹萌生寿命曲线试验温度下材料的泊松比；

E，表示低周疲劳裂纹萌生寿命曲线试验温度下材料的弹性模量；

σ_-1，表示低周疲劳裂纹萌生寿命曲线试验温度下材料的疲劳极限；

表示低周疲劳裂纹萌生寿命曲线试验温度下材料的持久强度；

σ_N，表示对称循环的疲劳极限；

表示考虑持久强度因素的修正值；

S240、由循环的等效应变幅ε_a，eq查低周疲劳裂纹萌生寿命ε-N曲线，能确定低周疲劳循环次数N，低周疲劳循环次数N即透平叶片的低周疲劳裂纹萌生寿命。

进一步的，所述步骤S300具体包括：

S310、根据步骤S100中的热疲劳寿命试验结果，读取透平叶片表面稳定蠕变等效应力σ_c；

S320、根据稳定蠕变等效应力σ_c和工作温度，采用Larson-Miller公式，计算出材料断裂时间t_r；Larson-Miller公式为现有公式，在此不再赘述；

S330、确定安全系数n_t，对于转动部件，n_t＝3，对于静止部件，n_t＝2；

S340、计算透平叶片蠕变疲劳裂纹萌生寿命τ_R：

进一步的，所述步骤S400具体包括：

采用Palmgren-Miner寿命损耗线性叠加法则，按照以下公式计算低周疲劳裂纹萌生寿命累积损耗E_N0：

其中，Palmgren-Miner寿命损耗线性叠加法则是现有法则，在此不再赘述。

n_i，表示循环启动次数；

N_i，表示低周疲劳裂纹萌生寿命。

进一步的，所述步骤S500具体包括：

按照以下公式计算蠕变裂纹萌生寿命累积损耗E_t0：

t_i，表示预定温度下的累计运行小时数；

τ_Ri，表示预定温度下工作的蠕变裂纹萌生寿命。

进一步的，所述步骤S600具体包括：

S610、根据低周疲劳裂纹萌生寿命累积损耗E_N0和蠕变裂纹萌生寿命累积损耗E_t0，按照以下公式裂纹萌生寿命累积损耗E：E＝E_N0+E_t0；

S620、通过裂纹萌生寿命累积损耗E，按照以下公式裂纹萌生寿命τ_CL：

α，表示寿命累积损耗的判据值；

Y，表示要求的燃气轮机使用年数。

请参考图2，本发明还提一种重型燃气轮机透平叶片热疲劳寿命试验系统，试验系统包括依次连接的主气进气调节系统1、燃烧室3、喷淋段4、试验段6、排气喷淋段7以及排气系统8，燃烧室3还连接了天然气进气调节系统2，试验段6为对重型燃气轮机透平叶片进行试验的工段，试验段6连接了冷气调节系统5以及测量系统9。

主气进气调节系统1用于为燃烧室3提供压缩空气，天然气进气调节系统2用于为燃烧室3提供天然气，主气进气调节系统1及天然气进气调节系统2均与燃烧室3连接，使得压缩空气和天然气进入燃烧室3，燃烧后形成大概1200-1600K的高温燃气。

燃烧室3的燃气出口与喷淋段4连接，喷淋段4能对燃烧室3来的高温燃气进行喷淋，使高温燃气降温。

试验段6与喷淋段4连接，喷淋段4来的燃气流经试验段6的透平叶片做功，模拟透平叶片的工况，以对透平叶片进行热疲劳寿命试验。

冷气调节系统5与试验段6连接，冷气调节系统5用于为试验段6提供冷气，冷气进入透平叶片冷却通道使透平叶片冷却降温。

测量系统9与试验段6连接，测量系统9用于测试和记录试验件(透平叶片)的温度、应变以及应力变化，例如测试循环中的最大应变ε_max和最小应变ε_min，以及透平叶片表面稳定蠕变等效应力σ_c。

疲劳寿命分析模块10与测量系统9连接，疲劳寿命分析模块10用于计算分析透平叶片的低周疲劳裂纹萌生寿命N和蠕变疲劳裂纹萌生寿命τ_R。

排气喷淋段7与试验段6的燃气出口连接，对试验段6来的燃气进行喷淋使其降温。

排气系统8与排气喷淋段7连接，用于将燃气排出至重型燃气轮机透平叶片热疲劳寿命试验系统外部。

通过本发明的重型燃气轮机透平叶片热疲劳寿命试验系统，可以模拟重型燃气轮机透平叶片在实际运行中所受到的热载荷，并获取启停、变工况以及稳定运行时，透平叶片表面的温度、应力和应变的变化情况。

进一步的，如图2所示，疲劳寿命分析模块10包括低周疲劳寿命分析模块11以及蠕变疲劳寿命分析模块12，低周疲劳寿命分析模块11用于分析透平叶片的低周疲劳裂纹萌生寿命N，蠕变疲劳寿命分析模块12用于分析透平叶片的蠕变疲劳裂纹萌生寿命τ_R。

进一步的，测量系统9包括温度传感器以及应力应变传感器，温度传感器用于监测测试过程中透平叶片表面温度，应力应变传感器用于检测测试过程中透平叶片表面应力和应变的变化，例如测试循环中的最大应变ε_max和最小应变ε_min，以及透平叶片表面稳定蠕变等效应力σ_c。

进一步的，主气进气调节系统1能对进入燃烧室3的压缩空气进行压力、温度及流量的调节。天然气进气调节系统2能对进入燃烧室3的天然气进行压力、温度及流量的调节。冷气调节系统5能对进入试验段6的冷气进行压力、温度及流量的调节。通过主气进气调节系统1对进入燃烧室3的压缩空气进行压力、温度及流量的调节，以及通过天然气进气调节系统2对进入燃烧室3的天然气进行压力、温度及流量的调节，使得燃烧室3的燃气能进行控制控制，同时与喷淋段4喷水减温的方式相结合，来调节透平叶片进口温度和变化速率，变换工作状态，模拟重型燃气轮机启停和变工况过程中透平实际进口温度变化。

具体的，主气进气调节系统1包括进气阀、旁通阀、流量测量装置、加热装置和管道，进气阀和旁通阀均为调节阀门，且连续可调。主气进气调节系统1能对压缩空气的压力、温度、流量进行调节。

天然气进气调节系统2包括开关阀、调节阀、旁通阀、流量测量装置、加热装置和管道，旁通阀为调节阀门，连续可调。天然气进气调节系统2能对天然气的压力、温度、流量进行调节。

喷淋段4包括夹层水套、喷淋环与喷嘴，采用多级喷淋的形式，可根据喷淋水量适当选择级数。

如图2所示，试验段6前安装有压力和温度测点，用于监测进入试验段6的高温燃气的温度和压力.

冷气调节系统5包括调节阀、止回阀、旁通阀、加热装置、流量分配器、流量测量装置和管道，旁通阀为调节阀门，可连续可调。冷气调节系统5能对冷气的压力、温度、流量进行调节。

冷气调节系统5和试验段6之间安装有压力和温度测点，用于监测进入试验段6的冷却空气的温度和压力。

排气系统8包括排气阀门、消声器、排气塔和管道，结合排气喷淋段7，对试验段6出口的高温燃气进行降温、降噪等处理后排入大气，并配合整个重型燃气轮机透平叶片热疲劳寿命试验系统对透平叶片的出口压力进行调节。

本发明重型燃气轮机透平叶片热疲劳寿命试验系统的工作原理如下：

压缩空气进入主气进气调节系统1，经过温度调节、压力调节、流量调节和流量计量后进入燃烧室3；天然气进入天然气进气调节系统2，经过温度调节、压力调节、流量调节和流量计量后也进入燃烧室3；压缩空气和天然气在燃烧室3燃烧后，高温燃气依次进入喷淋段4和试验段6；冷却空气进入冷气调节系统5，经过温度调节、压力调节、流量调节和流量计量后进入透平叶片冷却通道；通过燃烧室3的控制和喷淋段4喷水减温相结合的方式，调节透平叶片进口温度和变化速率，变换工作状态，模拟重型燃气轮机启停和变工况过程中透平实际进口温度变化；测量系统9记录试验件温度、应变以及应力变化，并导入疲劳寿命分析模块10，计算分析透平叶片的低周疲劳裂纹萌生寿命N和蠕变疲劳裂纹萌生寿命τ_R；试验段6出口燃气经过排气喷淋段7降温后，进入排气系统8。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种重型燃气轮机透平叶片热疲劳寿命分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、对重型燃气轮机透平叶片进行热疲劳寿命试验；

B、计算低周疲劳裂纹萌生寿命：根据步骤A中的热疲劳寿命试验结果，确定试验循环中的最大应变ε_max和最小应变ε_min，根据最大应变ε_max和最小应变ε_min确定低周疲劳循环次数N，低周疲劳循环次数N即透平叶片的低周疲劳裂纹萌生寿命；

C、计算蠕变疲劳裂纹萌生寿命：根据步骤A中的热疲劳寿命试验结果，读取透平叶片表面稳定蠕变等效应力σ_c，根据稳定蠕变等效应力σ_c计算透平叶片的蠕变疲劳裂纹萌生寿命τ_R；

D、根据低周疲劳循环次数N计算低周疲劳裂纹萌生寿命累积损耗E_N0；

E、根据透平叶片蠕变疲劳裂纹萌生寿命τ_R计算蠕变裂纹萌生寿命累积损耗E_t0；

F、根据低周疲劳裂纹萌生寿命累积损耗E_N0和蠕变裂纹萌生寿命累积损耗E_t0计算裂纹萌生寿命累积损耗E，通过裂纹萌生寿命累积损耗E计算裂纹萌生寿命τ_CL。

2.根据权利要求1所述的重型燃气轮机透平叶片热疲劳寿命分析方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：

B1、根据步骤A中的热疲劳寿命试验结果，读取试验循环中的最大应变ε_max和最小应变ε_min；

B2、计算循环应变幅ε_a：

B3、计算循环的等效应变幅ε_a，eq：

C_q，表示材料缺口敏感性修正系数；

μ，表示低周疲劳裂纹萌生寿命曲线试验温度下材料的泊松比；

E，表示低周疲劳裂纹萌生寿命曲线试验温度下材料的弹性模量；

σ_-1，表示低周疲劳裂纹萌生寿命曲线试验温度下材料的疲劳极限；

表示低周疲劳裂纹萌生寿命曲线试验温度下材料的持久强度；

σ_N，表示对称循环的疲劳极限；

表示考虑持久强度因素的修正值；

B4、由循环的等效应变幅ε_a，eq查低周疲劳裂纹萌生寿命ε-N曲线，能确定低周疲劳循环次数N，低周疲劳循环次数N即透平叶片的低周疲劳裂纹萌生寿命。

3.根据权利要求2所述的重型燃气轮机透平叶片热疲劳寿命分析方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：

C1、根据步骤A中的热疲劳寿命试验结果，读取透平叶片表面稳定蠕变等效应力σ_C；

C2、根据稳定蠕变等效应力σ_C和工作温度，采用Larson-Miller公式，计算出材料断裂时间t_r；

C3、确定安全系数n_t，对于转动部件，n_t＝3，对于静止部件，n_t＝2；

C4、计算透平叶片蠕变疲劳裂纹萌生寿命τ_R：

4.根据权利要求3所述的重型燃气轮机透平叶片热疲劳寿命分析方法，其特征在于，所述步骤D具体包括：

采用Palmgren-Miner寿命损耗线性叠加法则，按照以下公式计算低周疲劳裂纹萌生寿命累积损耗E_N0：

n_i，表示循环启动次数；

N_i，表示低周疲劳裂纹萌生寿命。

5.根据权利要求4所述的重型燃气轮机透平叶片热疲劳寿命分析方法，其特征在于，所述步骤E具体包括：

按照以下公式计算蠕变裂纹萌生寿命累积损耗E_t0：

t_i，表示预定温度下的累计运行小时数；

τ_Ri，表示预定温度下工作的蠕变裂纹萌生寿命。

6.根据权利要求5所述的重型燃气轮机透平叶片热疲劳寿命分析方法，其特征在于，所述步骤F具体包括：

F1、根据低周疲劳裂纹萌生寿命累积损耗E_N0和蠕变裂纹萌生寿命累积损耗E_t0，按照以下公式裂纹萌生寿命累积损耗E：E＝E_N0+E_t0；

F2、通过裂纹萌生寿命累积损耗E，按照以下公式裂纹萌生寿命τ_CL：

α，表示寿命累积损耗的判据值；

Y，表示要求的燃气轮机使用年数。

7.一种用于如权利要求1至6任一项所述的重型燃气轮机透平叶片热疲劳寿命分析方法的试验系统，其特征在于，包括：

主气进气调节系统(1)，用于为燃烧室(3)提供压缩空气；

天然气进气调节系统(2)，用于为所述燃烧室(3)提供天然气；

燃烧室(3)，与所述主气进气调节系统(1)和所述天然气进气调节系统(2)连接，压缩空气和天然气在所述燃烧室(3)燃烧，产生燃气；

喷淋段(4)，与所述燃烧室(3)的燃气出口连接，用于对所述燃烧室(3)来的燃气进行喷淋，使燃气降温；

试验段(6)，与所述喷淋段(4)连接，所述喷淋段(4)来的燃气流经所述试验段(6)的透平叶片做功；

冷气调节系统(5)，与所述试验段(6)连接，用于为所述试验段(6)提供冷气，冷气进入透平叶片冷却通道使透平叶片冷却降温；

测量系统(9)，与所述试验段(6)连接，用于测试和记录试验件的温度、应变以及应力变化；

疲劳寿命分析模块(10)，与所述测量系统(9)连接，用于计算分析透平叶片的低周疲劳裂纹萌生寿命N和蠕变疲劳裂纹萌生寿命τ_R；

排气喷淋段(7)，与所述试验段(6)的燃气出口连接，对所述试验段(6)来的燃气进行喷淋使其降温；

排气系统(8)，与所述排气喷淋段(7)连接，用于将燃气排出。

8.根据权利要求7所述的重型燃气轮机透平叶片热疲劳寿命试验系统，其特征在于，所述疲劳寿命分析模块(10)包括低周疲劳寿命分析模块(11)以及蠕变疲劳寿命分析模块(12)。

9.根据权利要求7所述的重型燃气轮机透平叶片热疲劳寿命试验系统，其特征在于，所述测量系统(9)包括温度传感器以及应力应变传感器，所述温度传感器用于监测试验过程中透平叶片表面温度，所述应力应变传感器用于检测试验过程中透平叶片表面应力和应变的变化。

10.根据权利要求7所述的重型燃气轮机透平叶片热疲劳寿命试验系统，其特征在于，所述主气进气调节系统(1)能对进入所述燃烧室(3)的压缩空气进行压力、温度及流量的调节；

所述天然气进气调节系统(2)能对进入所述燃烧室(3)的天然气进行压力、温度及流量的调节；

所述冷气调节系统(5)能对进入所述试验段(6)的冷气进行压力、温度及流量的调节。

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