CN114239255A - 一种适用于快速启停汽轮机高温部件寿命快速评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于快速启停汽轮机高温部件寿命快速评估方法，本发明通过评估汽轮机全负荷范围内的流量，计算汽轮机内高温部件的温度和压力，计算汽轮机内高温部件的温度场，计算高温部件应力场，高温部件低周疲劳损耗，建立一维拉伸试验下S‑N曲线，从而获得高温部件寿命评估，本发明得到的结果精度高，能够用于指导运行。本发明采用的快速评估办法与常规有限元寿命评估方法相比计算门槛低，计算时间缩短至1/10以内。本发明采用的快速评估办法与常规有限元寿命评估方法相比可以实现在线监测，更有实际工程应用价值。
Description
技术领域
本发明属于汽轮机设计领域，具体涉及一种适用于快速启停汽轮机高温部件寿命快速评估方法。
背景技术
现如今，光电、风电等清洁能源占比越来越大，但风电、光电受自然条件影响，其电负荷波动非常频繁，波动范围也很大，对电网的冲击也很大，给电网的调节带来很大问题。为实现双碳目标，解决新能源消纳问题，构建以新能源为主体的新型电力系统，快速启停是现役煤电机组必然的发展方向。
在快速启停过程中，汽轮机的安全和寿命直接影响整个机组的启停速度，而汽轮机高温部件的热应力又是影响汽轮机安全和寿命的至关重要的因素。热应力计算可以通过有限元计算方法准确分析，但是计算量过大且耗时较长，对计算能力要求较高，大量工程应用具有一定困难。因此，快速评估出汽轮机高温部件使用寿命的方法是影响汽轮机实现快速启停的关键技术。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种适用于快速启停汽轮机高温部件寿命快速评估方法，能够满足市场上对于煤电机组快速启停的安全和寿命核算要求。
为了达到上述目的，本发明包括以下步骤：
S1，评估汽轮机全负荷范围内的流量；
S2，计算汽轮机内高温部件的温度和压力；
S3，计算汽轮机内高温部件的温度场；
S4，计算高温部件应力场；
S5，计算高温部件低周疲劳损耗；
S6，建立一维拉伸试验下S-N曲线；
S7，根据一维拉伸试验下S-N曲线得到汽轮机内高温部件的使用寿命。
S1中，评估汽轮机全负荷范围内的流量时，需要进行估算汽轮机的冲转流量；进行估算汽轮机空负荷流量；进行估算并网5％负荷至30％负荷流量；进行估算其他负荷流量。
S2中，计算汽轮机内高温部件的温度和压力时，需要根据S1中评估汽轮机全负荷范围内的流量；计算并调节级级后压力；计算并调节级级后温度。
S3中，计算汽轮机内高温部件的温度场时，需要根据S2得到的所有数据，计算汽轮机内高温部件的温度和压力；采用热流法计算温度场；计算汽轮机内高温部件表面对对流放热系数。
S4中，计算高温部件应力场时，需要根据S3得到的所有数据，计算汽轮机内高温部件的温度场；计算汽轮机内固定叶根槽底和转子表面之间区域体平均温度系数；计算汽轮机内固定叶根槽底温度系数；计算汽轮机内高温部件的平均温度系数。
S5中，计算高温部件低周疲劳损耗时，根据S4得到的所有数据，计算高温部件应力场；计算应力集中的热应力系数。
与现有技术相比，本发明通过评估汽轮机全负荷范围内的流量，计算汽轮机内高温部件的温度和压力，计算汽轮机内高温部件的温度场，计算高温部件应力场，高温部件低周疲劳损耗，建立一维拉伸试验下S-N曲线，从而获得高温部件寿命评估，本发明得到的结果精度高，能够用于指导运行。本发明采用的快速评估办法与常规有限元寿命评估方法相比计算门槛低，计算时间缩短至1/10以内。本发明采用的快速评估办法与常规有限元寿命评估方法相比可以实现在线监测，更有实际工程应用价值。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参见图1，本发明包括以下步骤：
S1，进行估算汽轮机的冲转流量；
进行估算汽轮机空负荷流量；
进行估算并网5％负荷至30％负荷流量；
进行估算其他负荷流量。
S2，需要根据S1中的数据，评估汽轮机全负荷范围内的流量；
计算并调节级级后压力；
计算并调节级级后温度。
S3，根据S2得到的所有数据，计算汽轮机内高温部件的温度和压力；
采用热流法计算温度场；
计算汽轮机内高温部件表面对对流放热系数。
S4，根据S3得到的所有数据，计算汽轮机内高温部件的温度场；
计算汽轮机内固定叶根槽底和转子表面之间区域体平均温度系数；
计算汽轮机内固定叶根槽底温度系数；
计算汽轮机内高温部件的平均温度系数。
S5，根据S4得到的所有数据，计算高温部件应力场；
计算应力集中的热应力系数；
S6，根据S5得到的所有数据，计算高温部件低周疲劳损耗，建立一维拉伸试验下S-N曲线；
S7，根据一维拉伸试验下S-N曲线得到汽轮机内高温部件的使用寿命。
本发明采用的快速应力场计算方法，与常规有限元寿命评估方法相比计算门槛低，计算时间缩短至1/10以内，同时具备在线监测的功能。本申请建立了高温部件寿命的快速评估方法，用以评估快速启停过程中汽轮机高温部件的寿命损耗，且便于在线检测工程应用。本发明中的一种适用于快速启停汽轮机高温部件寿命快速评估方法，可以实现高温部件寿命快速评估，并且具有足够精度，可用于指导运行。同时，可以实现在线监测，具有实际工程应用价值。
Claims (6)
1.一种适用于快速启停汽轮机高温部件寿命快速评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，评估汽轮机全负荷范围内的流量；
S2，计算汽轮机内高温部件的温度和压力；
S3，计算汽轮机内高温部件的温度场；
S4，计算高温部件应力场；
S5，计算高温部件低周疲劳损耗；
S6，建立一维拉伸试验下S-N曲线；
S7，根据一维拉伸试验下S-N曲线得到汽轮机内高温部件的使用寿命。
2.根据权利要求1所述的一种适用于快速启停汽轮机高温部件寿命快速评估方法，其特征在于，S1中，评估汽轮机全负荷范围内的流量时，需要进行估算汽轮机的冲转流量；进行估算汽轮机空负荷流量；进行估算并网5％负荷至30％负荷流量；进行估算其他负荷流量。
3.根据权利要求1所述的一种适用于快速启停汽轮机高温部件寿命快速评估方法，其特征在于，S2中，计算汽轮机内高温部件的温度和压力时，需要根据S1中评估汽轮机全负荷范围内的流量；计算并调节级级后压力；计算并调节级级后温度。
4.根据权利要求1所述的一种适用于快速启停汽轮机高温部件寿命快速评估方法，其特征在于，S3中，计算汽轮机内高温部件的温度场时，需要根据S2得到的所有数据，计算汽轮机内高温部件的温度和压力；采用热流法计算温度场；计算汽轮机内高温部件表面对对流放热系数。
5.根据权利要求1所述的一种适用于快速启停汽轮机高温部件寿命快速评估方法，其特征在于，S4中，计算高温部件应力场时，需要根据S3得到的所有数据，计算汽轮机内高温部件的温度场；计算汽轮机内固定叶根槽底和转子表面之间区域体平均温度系数；计算汽轮机内固定叶根槽底温度系数；计算汽轮机内高温部件的平均温度系数。
6.根据权利要求1所述的一种适用于快速启停汽轮机高温部件寿命快速评估方法，其特征在于，S5中，计算高温部件低周疲劳损耗时，根据S4得到的所有数据，计算高温部件应力场；计算应力集中的热应力系数。
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