CN114396319A - 核电汽轮机的功率下降与应力腐蚀强度安全监控方法 - Google Patents

Abstract

本申请提出了一种核电汽轮机的功率下降与应力腐蚀强度安全监控方法及其装置，涉及核电汽轮机技术领域。本申请通过根据核电汽轮机额定工况的第一流量和已经投运核电汽轮机额定工况的第二流量，确定核电汽轮机的流量比，其中，核电汽轮机和已经投运核电汽轮机满足相对内效率、机械效率和发电机效率相同及电功率N_e相差50％以内限定条件；根据流量比对核电汽轮机进行模化放大，更新核电汽轮机设计参数；根据核电汽轮机更新后的设计参数确定核电汽轮机转子与叶根的应力腐蚀强度监控物理量；根据转子与叶根的应力腐蚀强度监控物理量对核电汽轮机进行优化改进。本申请对核电汽轮机的功率下降与应力腐蚀强度安全监控并优化，使得其实现长寿命与高可靠性。

Description

核电汽轮机的功率下降与应力腐蚀强度安全监控方法

技术领域

本申请涉及核电汽轮机技术领域，尤其涉及一种核电汽轮机的功率下降与应力腐蚀强 度安全监控方法及其装置。

背景技术

相关技术中，核电汽轮机在运行中承受多种损伤机理作用，核电汽轮机的工质为湿蒸 汽，运行中承受结垢、磨损、腐蚀与水蚀损伤的功率下降和应力腐蚀损伤。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请的一个目的在于提出一种核电汽轮机的功率下降与应力腐蚀强度安全监 控方法，通过根据核电汽轮机额定工况的第一流量和已经投运核电汽轮机额定工况的第二 流量，确定核电汽轮机的流量比，其中，所述核电汽轮机和所述已经投运核电汽轮机满足 相对内效率、机械效率和发电机效率相同以及电功率N_e相差50％以内的限定条件；根据所 述流量比，对所述核电汽轮机进行模化放大，更新所述核电汽轮机的设计参数；根据所述 核电汽轮机更新后的设计参数，确定所述核电汽轮机转子与叶根的应力腐蚀强度监控物理 量；根据所述转子与叶根的应力腐蚀强度监控物理量，对所述核电汽轮机进行优化改进。

本申请通过对核电汽轮机的功率下降与应力腐蚀强度安全监控，优化与控制核电汽轮 机，使得核电汽轮机实现长寿命与高可靠性。

本申请的第二个目的在于提出一种核电汽轮机的功率下降与应力腐蚀强度安全监控装 置。

本申请的第三个目的在于提出一种电子设备。

本申请的第四个目的在于提出一种非瞬时计算机可读存储介质。

本申请的第五个目的在于提出一种计算机程序产品。

为达上述目的，本申请第一方面实施例提出了一种核电汽轮机的功率下降与应力腐蚀 强度安全监控方法，通过根据核电汽轮机额定工况的第一流量和已经投运核电汽轮机额定 工况的第二流量，确定核电汽轮机的流量比，其中，所述核电汽轮机和所述已经投运核电 汽轮机满足相对内效率、机械效率和发电机效率相同以及电功率N_e相差50％以内的限定条 件；根据所述流量比，对所述核电汽轮机进行模化放大，更新所述核电汽轮机的设计参数； 根据所述核电汽轮机更新后的设计参数，确定所述核电汽轮机转子与叶根的应力腐蚀强度 监控物理量；根据所述转子与叶根的应力腐蚀强度监控物理量，对所述核电汽轮机进行优 化改进。

本申请通过对核电汽轮机的功率下降与应力腐蚀强度安全监控，优化与控制核电汽轮 机，使得核电汽轮机实现长寿命与高可靠性。

根据本申请的实施例，所述根据核电汽轮机额定工况的第一流量和已经投运核电汽轮 机额定工况的第二流量，确定核电汽轮机的流量比之前，还包括：获取所述核电汽轮机额 定工况的第一电功率和所述已经投运核电汽轮机额定工况的第二电功率；获取所述核电汽 轮机额定工况的第一等熵焓降与所述已经投运核电汽轮机额定工况的第二等熵焓降；获取 所述核电汽轮机承受结垢、磨损与腐蚀损伤的功率下降系数；根据所述第一电功率和所述 第二电功率、所述第一等熵焓降和所述第二等熵焓降、以及所述功率下降系数，确定所述 第一流量和所述第二流量。

根据本申请的实施例，所述根据所述流量比，对所述核电汽轮机进行模化放大，更新 所述核电汽轮机的设计参数，包括：基于所述流量比，确定所述核电汽轮机的模化比；基于所述模化比，对所述核电汽轮机的部件尺寸进行模化放大，以更新所述核电汽轮机的设计参数。

根据本申请的实施例，所述根据所述核电汽轮机更新后的设计参数，确定所述核电汽 轮机转子与叶根的应力腐蚀强度监控物理量，包括：获取所述转子与叶根的离心力与热载 荷，以及所述核电汽轮机的材料性能数据；调用所述核电汽轮机的三维力学模型；基于所 述更新后的设计参数、所述转子与叶根的离心力与热载荷、所述材料性能数据和所述三维 力学模型，获取所述转子或叶根的接触湿蒸汽表面最大主应力；获取所述转子与叶根在工 作温度下材料的屈服极限；根据所述接触湿蒸汽表面最大主应力和所述屈服极限，确定所 述转子与叶根在稳态额定工况的最大主应力比值，作为所述转子与叶根的应力腐蚀强度监 控物理量。

根据本申请的实施例，所述确定核电汽轮机的流量比之后，还包括：获取已有电功率 相差50％以内的已经投运核电汽轮机额定工况的各级流量；对所述已经投运核电汽轮机的 各级流量分别与所述流量比做乘法运算，将乘积确定为所述核电汽轮机的各级流量。

根据本申请的实施例，所述根据所述转子与叶根的应力腐蚀强度监控物理量，对所述 核电汽轮机进行优化改进，包括：响应于所述应力腐蚀强度监控物理量小于预设的应力腐 蚀强度安全阈值，确定所述转子与叶根的应力腐蚀损伤的安全性设计监控合格；响应于所 述应力腐蚀强度监控物理量大于或者等于所述预设的应力腐蚀强度安全阈值，确定所述转 子与叶根的应力腐蚀损伤的安全性设计监控未合格，生成所述核电汽轮机的优化改进策略； 根据所述优化改进策略对所述核电汽轮机进行优化改进，直到所述应力腐蚀强度监控物理 量大于或者等于所述预设的应力腐蚀强度安全阈值结束优化。

根据本申请的实施例，所述根据所述优化改进策略，对所述核电汽轮机的进行优化改 进，包括：根据所述优化改进策略，获取所述核电汽轮机的调整部件；根据所述优化改进 策略中所述调整部件的调整参数，对所述调整部件进行优化改进。

为达上述目的，本申请第二方面实施例提出了一种核电汽轮机的功率下降与应力腐蚀 强度安全监控装置，包括：第一确定模块，用于根据核电汽轮机额定工况的第一流量和已 经投运核电汽轮机额定工况的第二流量，确定核电汽轮机的流量比，其中，所述核电汽轮 机和所述已经投运核电汽轮机满足相对内效率、机械效率和发电机效率相同以及电功率N_e相差50％以内的限定条件；放大模块，用于根据所述流量比，对所述核电汽轮机进行模化 放大，更新所述核电汽轮机的设计参数；第二确定模块，用于根据所述核电汽轮机更新后 的设计参数，确定所述核电汽轮机转子与叶根的应力腐蚀强度监控物理量；优化模块，用 于根据所述转子与叶根的应力腐蚀强度监控物理量，对所述核电汽轮机进行优化改进。

根据本申请的实施例，所述第一确定模块，还用于：获取所述核电汽轮机额定工况的 第一电功率和所述已经投运核电汽轮机额定工况的第二电功率；获取所述核电汽轮机额定 工况的第一等熵焓降与所述已经投运核电汽轮机额定工况的第二等熵焓降；获取所述核电 汽轮机承受结垢、磨损与腐蚀损伤的功率下降系数；根据所述第一电功率和所述第二电功 率、所述第一等熵焓降和所述第二等熵焓降、以及所述功率下降系数，确定所述第一流量 和所述第二流量。

根据本申请的实施例，所述放大模块，还用于：基于所述流量比，确定所述核电汽轮 机的模化比；基于所述模化比，对所述核电汽轮机的部件尺寸进行模化放大，以更新所述 核电汽轮机的设计参数。

根据本申请的实施例，所述第二确定模块，还用于：获取所述转子与叶根的离心力与 热载荷，以及所述核电汽轮机的材料性能数据；调用所述核电汽轮机的三维力学模型；基 于所述更新后的设计参数、所述转子与叶根的离心力与热载荷、所述材料性能数据和所述 三维力学模型，获取所述转子或叶根的接触湿蒸汽表面最大主应力；获取所述转子与叶根 在工作温度下材料的屈服极限；根据所述接触湿蒸汽表面最大主应力和所述屈服极限，确 定所述转子与叶根在稳态额定工况的最大主应力比值，作为所述转子与叶根的应力腐蚀强 度监控物理量。

根据本申请的实施例，所述第一确定模块，还用于：获取已有电功率相差50％以内的 已经投运核电汽轮机额定工况的各级流量；对所述已经投运核电汽轮机的各级流量分别与 所述流量比做乘法运算，将乘积确定为所述核电汽轮机的各级流量。

根据本申请的实施例，所述优化模块，还用于：响应于所述应力腐蚀强度监控物理量 小于预设的应力腐蚀强度安全阈值，确定所述转子与叶根的应力腐蚀损伤的安全性设计监 控合格；响应于所述应力腐蚀强度监控物理量大于或者等于所述预设的应力腐蚀强度安全 阈值，确定所述转子与叶根的应力腐蚀损伤的安全性设计监控未合格，生成所述核电汽轮 机的优化改进策略；根据所述优化改进策略对所述核电汽轮机进行优化改进，直到所述应 力腐蚀强度监控物理量大于或者等于所述预设的应力腐蚀强度安全阈值结束优化。

根据本申请的实施例，所述优化模块，还用于：根据所述优化改进策略，获取所述核 电汽轮机的调整部件；根据所述优化改进策略中所述调整部件的调整参数，对所述调整部 件进行优化改进。

为达上述目的，本申请第三方面实施例提出了一种电子设备，包括：至少一个处理器； 以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一 个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以实现如本申请第一方面实 施例所述的核电汽轮机的功率下降与应力腐蚀强度安全监控方法。

为达上述目的，本申请第四方面实施例提出了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机 可读存储介质，其中，所述计算机指令用于实现如本申请第一方面实施例所述的核电汽轮 机的功率下降与应力腐蚀强度安全监控方法。

为达上述目的，本申请第五方面实施例提出了一种计算机程序产品，包括计算机程序， 所述计算机程序在被处理器执行时实现如本申请第一方面实施例所述的核电汽轮机的功率 下降与应力腐蚀强度安全监控方法。

附图说明

图1是本申请一个实施例的核电汽轮机的联合监控平台的示意图。

图2是本申请一个实施例的核电汽轮机的功率下降与应力腐蚀强度安全监控方法的示 例性示意图。

图3是本申请一个实施例的基于应力腐蚀强度监控量对核电汽轮机进行安全监控的示 意图。

图4是本申请一个实施例的核电汽轮机的功率下降与应力腐蚀强度安全监控方法的示 例性举值示意图。

图5是本申请一个实施例的核电汽轮机的功率下降与应力腐蚀强度安全监控装置的示 例性示意图。

图6是本申请一个实施例的一种电子设备的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同 或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描 述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

图1是根据本申请一个实施例的核电汽轮机的联合监控平台，如图1所示，该联合监 控平台，包括：

部件模型数据库1、载荷数据库2、材料数据库3、计算服务器4、网页服务器5和客户端浏览器6。

部件模型数据库1存储核电汽轮机的部件设计参数和三维力学模型，载荷数据库2存 储核电汽轮机的压力载荷、离心力载荷、热载荷，材料数据库3存储核电汽轮机的材料物理性能、材料力学性能，计算服务器4包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理 器上运行的核电汽轮机功率下降与应力腐蚀强度安全监控计算机程序，处理器执行计算机程序时，实现本发明提供的核电汽轮机运行功率下降与应力腐蚀强度安全监控方法。

部件模型数据库1、载荷数据库2、材料数据库3与计算机服务器4通信连接，用于向计算机服务器发送核电汽轮机的功率下降与应力腐蚀强度安全监控所需力学模型与数据。

计算机服务器4与网页服务器5通信连接，网页服务器5与客户端浏览器6通信连接， 可以将监控数据或优化信息反馈至网页服务器5与客户端浏览器6上进行展示。

下面结合参考附图描述本申请的核电汽轮机功率下降与应力腐蚀强度安全监控方法、 装置、电子设备及存储介质。

图2是本申请提出的一种核电汽轮机的功率下降与应力腐蚀强度安全监控方法的示例 性实施方式，如图2所示，该核电汽轮机的功率下降与应力腐蚀强度安全监控方法，包括 以下步骤：

S201，根据核电汽轮机额定工况的第一流量和已经投运核电汽轮机额定工况的第二流 量，确定核电汽轮机的流量比，其中，核电汽轮机和已经投运核电汽轮机满足相对内效率、 机械效率和发电机效率相同以及电功率N_e相差50％以内的限定条件。

本申请中，核电汽轮机可采用新设计的核电汽轮机，核电汽轮机和已经投运核电汽轮 机满足相对内效率η_0i、机械效率η_m和发电机效率η_g相同，以及电功率N_e相差50％以内的 限定条件。

输入核电汽轮机的进汽压、进汽温度和排汽压力，已经投运核电汽轮机进汽压力、进 汽温度、排汽压力以及相同工作转速n₀＝1500r/min，核电汽轮机的进汽参数和排汽压力， 在不同进汽参数和相同工作转速的条件下，基于核电汽轮机的热力参数，使用承受结垢、 磨损和腐蚀损伤的功率下降与应力腐蚀强度安全设计监控的方法和子程序，计算得出核电 汽轮机额定工况的第一等熵焓降H_s1与已经投运核电汽轮机额定工况的第二等熵焓降H_s01。

获取核电汽轮机额定工况的第一电功率N_e1和已经投运核电汽轮机额定工况的第二电 功率N_e01。

获取核电汽轮机承受结垢、磨损与腐蚀损伤的功率下降系数P_cf，优先地，P_cf＝1.01～1.03。

获取核电汽轮机额定工况的第一流量，其中，第一流量的计算公式为：

上式中，G₁为核电汽轮机额定工况的第一流量；N_e1为核电汽轮机额定工况的第一电功 率；P_cf为核电汽轮机承受结垢、磨损与腐蚀损伤的功率下降系数；H_s1为核电汽轮机额定工 况的第一等熵焓降；η_0i为核电汽轮机的相对内效率；η_m为核电汽轮机额定工况的机械效率； η_g为核电汽轮机额定工况的发电机效率。

获取已经投运核电汽轮机额定工况的第二流量，其中，第二流量的计算公式为：

上式中，G₀₁为已经投运核电汽轮机额定工况的第二流量；N_e01为已经投运核电汽轮机 额定工况的第二电功率；H_s01为已经投运核电汽轮机额定工况的第二等熵焓降；η_0i为已经 投运核电汽轮机的相对内效率；η_m为已经投运核电汽轮机额定工况的机械效率；η_g为已经 投运核电汽轮机额定工况的发电机效率。

根据核电汽轮机额定工况的第一流量和已经投运核电汽轮机额定工况的第二流量，确 定核电汽轮机的流量比，流量比计算公式为：

上式中，F_R1为核电汽轮机的流量比；G₁为核电汽轮机额定工况的第一流量；N_e1为核电汽轮机额定工况的第一电功率；P_cf为核电汽轮机承受结垢、磨损与腐蚀损伤的功率下降系数；H_s1为核电汽轮机额定工况的第一等熵焓降；η_0i为核电汽轮机与已经投运核电汽轮机相同的相对内效率；η_m为核电汽轮机与已经投运核电汽轮机相同的额定工况的机械效率；η_g为核电汽轮机与已经投运核电汽轮机相同的额定工况的发电机效率；G₀₁为已经投运核电汽轮机额定工况的第二流量；N_e01为已经投运核电汽轮机额定工况的第二电功率；H_s01为已经投运核电汽轮机额定工况的第二等熵焓降。

获取已有电功率相差50％以内的已经投运核电汽轮机额定工况的各级流量G_0i，对已经 投运核电汽轮机的各级流量分别与流量比做乘法运算，计算公式为：

G_i＝G_0i×F_R1

上式中，G_i为核电汽轮机的各级流量；G_0i为已经投运核电汽轮机额定工况的各级流量； F_R1为核电汽轮机的流量比。

S202，根据流量比，对核电汽轮机进行模化放大，更新核电汽轮机的设计参数。

基于流量比F_R1，确定核电汽轮机的模化比S_F，模化比S_F的计算公式为：

核电汽轮机的结构设计，在已经投运核电汽轮机的基础上采用模化设计法，已有电功 率相差50％以内的已经投运核电汽轮机的主要结构尺寸，乘以核电汽轮机的模化比S_F，得 出核电汽轮机的主要结构尺寸，并基于核电汽轮机的主要结构尺寸更新核电汽轮机的设计 参数。

S203，根据核电汽轮机更新后的设计参数，确定核电汽轮机转子与叶根的应力腐蚀强 度监控物理量。

输入核电汽轮机转子与叶根的设计参数与三维力学模型、核电汽轮机转子与叶根的离 心力与热载荷，以及材料性能数据，使用承受结垢、磨损、腐蚀和水蚀损伤的功率下降与 应力腐蚀强度安全设计监控的方法和子程序，计算得出稳态额定工况核电汽轮机转子或叶 根的接触湿蒸汽表面最大主应力σ₁，调用材料数据库服务器中工作温度t下材料的屈服极 限

核电汽轮机转子与叶根在稳态额定工况的接触湿蒸汽表面最大主应力比值R_σ1按照如 下公式计算：

上中，σ₁为稳态额定工况核电汽轮机转子或叶根的接触湿蒸汽表面最大主应力，

为 工作温度下材料的屈服极限。

将上述获得的转子与叶根在稳态额定工况的最大主应力比值R_σ1作为转子与叶根的应 力腐蚀强度监控物理量。

S204，根据转子与叶根的应力腐蚀强度监控物理量，对核电汽轮机进行优化改进。

根据上述获得的转子与叶根的应力腐蚀强度监控物理量，判断核电汽轮机转子与叶根 的应力腐蚀损伤的安全性设计监控是否合格，若核电汽轮机转子与叶根的应力腐蚀损伤的 安全性设计监控合格，则结束监控；若核电汽轮机转子与叶根的应力腐蚀损伤的安全性设 计监控不合格，则对核电汽轮机进行优化改进。

本申请提出了一种核电汽轮机的功率下降与应力腐蚀强度安全监控方法，通过根据核 电汽轮机额定工况的第一流量和已经投运核电汽轮机额定工况的第二流量，确定核电汽轮 机的流量比，其中，核电汽轮机和已经投运核电汽轮机满足相对内效率、机械效率和发电 机效率相同以及电功率N_e相差50％以内的限定条件；根据流量比，对核电汽轮机进行模化 放大，更新核电汽轮机的设计参数；根据核电汽轮机更新后的设计参数，确定核电汽轮机 转子与叶根的应力腐蚀强度监控物理量；根据转子与叶根的应力腐蚀强度监控物理量，对 核电汽轮机进行优化改进。本申请通过对核电汽轮机的功率下降与应力腐蚀强度安全监控， 优化与控制核电汽轮机，使得核电汽轮机实现长寿命与高可靠性。

图3是本申请提出的一种核电汽轮机的功率下降与应力腐蚀强度安全监控方法的示例 性实施方式，如图3所示，该核电汽轮机的功率下降与应力腐蚀强度安全监控方法，包括 以下步骤：

S301，根据核电汽轮机额定工况的第一流量和已经投运核电汽轮机额定工况的第二流 量，确定核电汽轮机的流量比，其中，核电汽轮机和已经投运核电汽轮机满足相对内效率、 机械效率和发电机效率相同以及电功率N_e相差50％以内的限定条件。

关于步骤S301的实现方式，可采用本申请中各实施例中的实现方式，在此不再进行赘 述。

S302，根据流量比，对核电汽轮机进行模化放大，更新核电汽轮机的设计参数。

关于步骤S302的实现方式，可采用本申请中各实施例中的实现方式，在此不再进行赘 述。

S303，根据核电汽轮机更新后的设计参数，确定核电汽轮机转子与叶根的应力腐蚀强 度监控物理量。

关于步骤S303的实现方式，可采用本申请中各实施例中的实现方式，在此不再进行赘 述。

S304，响应于应力腐蚀强度监控物理量小于预设的应力腐蚀强度安全阈值，确定转子 与叶根的应力腐蚀损伤的安全性设计监控合格。

当应力腐蚀强度监控物理量小于预设的应力腐蚀强度安全阈值，确定转子与叶根的应 力腐蚀损伤的安全性设计监控合格。示例性的，若应力腐蚀强度安全阈值为0.7，则若应力 腐蚀强度R_σ1<0.7，核电汽轮机转子与叶根的应力腐蚀损伤的安全性设计监控合格，表明核 电汽轮机转子与叶根的应力腐蚀损伤处于受控状态，核电汽轮机转子与叶根的应力腐蚀损 伤的设计监控结束。

S305，响应于应力腐蚀强度监控物理量大于或者等于预设的应力腐蚀强度安全阈值， 确定转子与叶根的应力腐蚀损伤的安全性设计监控未合格，生成核电汽轮机的优化改进策 略。

当应力腐蚀强度监控物理量大于或者等于预设的应力腐蚀强度安全阈值，确定转子与 叶根的应力腐蚀损伤的安全性设计监控未合格，生成核电汽轮机的优化改进策略。示例性 的，若应力腐蚀强度安全阈值为0.7，则若应力腐蚀强度R_σ1≥0.7，确定核电汽轮机转子与叶 根的应力腐蚀损伤的安全性设计监控不合格，表明在设计阶段需要改用力学性能更好的材 料、材料设计、结构尺寸、壁厚、结构圆角等进行优化改进，生成核电汽轮机的优化改进 策略。

S306，根据优化改进策略对核电汽轮机进行优化改进，直到应力腐蚀强度监控物理量 大于或者等于预设的应力腐蚀强度安全阈值结束优化。

根据优化改进策略，获取核电汽轮机的调整部件，可选地，核电汽轮机的调整部件可 以是材料、材料设计、结构尺寸、壁厚、结构圆角等。根据优化改进策略中调整部件的调整参数，对调整部件进行优化改进，根据核电汽轮机优化后的设计参数，确定核电汽轮机转子与叶根的应力腐蚀强度监控物理量，直到应力腐蚀强度监控物理量大于或者等于预设的应力腐蚀强度安全阈值结束优化。

本申请通过对核电汽轮机的功率下降与应力腐蚀强度安全监控，优化与控制核电汽轮 机，使得核电汽轮机实现长寿命与高可靠性。

图4是本申请提出的一种核电汽轮机的功率下降与应力腐蚀强度安全监控方法的示例 性实施方式，如图4所示，该核电汽轮机的功率下降与应力腐蚀强度安全监控方法，包括 以下步骤：

S401，计算核电汽轮机的流量比。

举例来说，将型号1200MW核电汽轮机的进汽压力p₀₁＝6.45MPa、进汽温度t0₀₁＝280.3℃ 和排汽压力p_k1＝5.78kPa，已经投运1087MW核电汽轮机进汽压力p₀＝6.45MPa、进汽温度 t₀＝280.3℃、排汽压力p_k＝5.78kPa以及相同工作转速n₀＝1500r/min，基于该型号1200MW 核电汽轮机的热力参数，使用承受结垢、磨损和腐蚀损伤的功率下降与应力腐蚀强度安全 设计监控的方法，计算得出1200MW核电汽轮机额定工况的等熵焓降H_s1＝950.90kJ/kg与已 经投运1087MW核电汽轮机额定工况的等熵焓降H_s01＝952.28kJ/kg。核电汽轮机的电功率 N_e与流量G、等熵焓降H_s、汽轮机相对内效率η_0i、机械效率η_m、发电机效率η_g之间的关系式为N_e＝G×H_s1×η_0i×η_m×η_g，在相对内效率η_0i、机械效率η_m和发电机效率η_g相同以及 电功率N_e相差50％以内的条件下，1200MW核电汽轮机的流量G₁与已经投运1087MW核 电汽轮机流量G₀₁的流量比F_R1的计算公式为：

在上式中，G₁为1200MW核电汽轮机额定工况的流量，G₀₁为已经投运1087MW核电 汽轮机额定工况的流量，电功率相差(1200-1087)/1087＝10.4％<50％，N_e1为核电汽轮机额定工况的电功率1200MW，N_e01为已经投运核电汽轮机额定工况的电功率1087MW，P_cf为 核电汽轮机承受结垢、磨损与腐蚀损伤的功率下降系数，优先地，P_cf＝1.01～1.03，本实施 例取P_cf＝1.02。

S402，确定核电汽轮机的流量。

已有电功率相差50％以内的已经投运1087MW核电汽轮机额定工况的各级流量G_0i，为了保证1200MW核电汽轮机的功率，该型号1200MW核电汽轮机的各级流量G_i的计算 公式为：

G_i＝G_0i×F_R1＝1.127669G_0i

在上式中，F_R1为核电汽轮机的流量比。

S403，确定核电汽轮机的模化比。

已知1200MW核电汽轮机的流量比F_R1，该型号1200MW核电汽轮机的模化比S_F的计算公式为：

S404，核电汽轮机部件尺寸的模化放大。

该型号1200MW核电汽轮机的结构设计，在已经投运1087MW核电汽轮机的基础上采用模化设计法，已有电功率相差50％以内的已经投运1087MW核电汽轮机的主要结构尺寸，乘以该型号1200MW核电汽轮机的模化比S_F，得出1200MW核电汽轮机的主要结构尺寸。

S405，计算核电汽轮机转子与叶根的应力腐蚀损伤的安全性设计量。

举例来说，输入型号1200MW核电汽轮机转子与叶根的设计参数与三维力学模型、核 电汽轮机转子与叶根的离心力与热载荷，以及材料性能数据，使用承受结垢、磨损、腐蚀和水蚀损伤的功率下降与应力腐蚀强度安全设计监控的方法和子程序，计算得出稳态额定工况该型号1200MW核电汽轮机转子叶根槽接触湿蒸汽表面最大主应力σ₁＝432MPa，调用材料数据库服务器3中工作温度t＝100℃下转子材料的屈服极限

S406，计算核电汽轮机转子与叶根在稳态额定工况的最大主应力比值。

举例来说，型号1200MW核电汽轮机转子与叶根在稳态额定工况的接触湿蒸汽表面最 大主应力比值R_σ1按照如下公式计算：

在上式中，σ₁为稳态额定工况核电汽轮机转子或叶根的接触湿蒸汽表面最大主应力 432MPa，

为工作温度100℃下转子材料的屈服极限640MPa。

S407，核电汽轮机转子与叶根的应力腐蚀强度的优化控制。

通过核电汽轮机转子与叶根的应力腐蚀损伤的安全性的设计监控方法，对于该型号 1200MW核电汽轮机转子与叶根的应力腐蚀强度进行优化改进。

由于R_σ1＝0.675<0.7，该型号1200MW核电汽轮机转子与叶根的应力腐蚀损伤的安全性 设计监控合格，表明该型号1200MW核电汽轮机转子与叶根的应力腐蚀损伤处于受控状态， 该型号1200MW核电汽轮机转子与叶根的应力腐蚀损伤的设计监控结束，进入后续监控流 程。

在上述实施例的基础之上，还可以打印或者输出核电汽轮机的监控报告，其中，监控 报告中可以包括核电汽轮机每个目标下多个维度的监控数据以及对应的优化改进策略。可 选地，还可以包括核电汽轮机的优化结果等信息。

图5是本申请提出的一种核电汽轮机的功率下降与应力腐蚀强度安全监控装置的示意 图，如图5所示，该核电汽轮机的功率下降与应力腐蚀强度安全监控装置500，包括第一 确定模块51、放大模块52、第二确定模块53和优化模块54，其中：

第一确定模块51，用于根据核电汽轮机额定工况的第一流量和已经投运核电汽轮机额 定工况的第二流量，确定核电汽轮机的流量比，其中，核电汽轮机和已经投运核电汽轮机 满足相对内效率、机械效率和发电机效率相同以及电功率N_e相差50％以内的限定条件。

放大模块52，用于根据流量比，对核电汽轮机进行模化放大，更新核电汽轮机的设计 参数。

第二确定模块53，用于根据核电汽轮机更新后的设计参数，确定核电汽轮机转子与叶 根的应力腐蚀强度监控物理量。

优化模块54，用于根据转子与叶根的应力腐蚀强度监控物理量，对核电汽轮机进行优 化改进。

进一步地，第一确定模块51，还用于：获取核电汽轮机额定工况的第一电功率和已经 投运核电汽轮机额定工况的第二电功率；获取核电汽轮机额定工况的第一等熵焓降与已经 投运核电汽轮机额定工况的第二等熵焓降；获取核电汽轮机承受结垢、磨损与腐蚀损伤的 功率下降系数；根据第一电功率和第二电功率、第一等熵焓降和第二等熵焓降、以及功率 下降系数，确定第一流量和第二流量。

进一步地，放大模块52，还用于：基于流量比，确定核电汽轮机的模化比；基于模化比，对核电汽轮机的部件尺寸进行模化放大，以更新核电汽轮机的设计参数。

进一步地，第二确定模块53，还用于：获取转子与叶根的离心力与热载荷，以及核电 汽轮机的材料性能数据；调用核电汽轮机的三维力学模型；基于更新后的设计参数、转子 与叶根的离心力与热载荷、材料性能数据和三维力学模型，获取转子或叶根的接触湿蒸汽 表面最大主应力；获取转子与叶根在工作温度下材料的屈服极限；根据接触湿蒸汽表面最 大主应力和屈服极限，确定转子与叶根在稳态额定工况的最大主应力比值，作为转子与叶 根的应力腐蚀强度监控物理量。

进一步地，第一确定模块51，还用于：获取已有电功率相差50％以内的已经投运核电 汽轮机额定工况的各级流量；对已经投运核电汽轮机的各级流量分别与流量比做乘法运算， 将乘积确定为核电汽轮机的各级流量。

进一步地，优化模块54，还用于：响应于应力腐蚀强度监控物理量小于预设的应力腐 蚀强度安全阈值，确定转子与叶根的应力腐蚀损伤的安全性设计监控合格；响应于应力腐 蚀强度监控物理量大于或者等于预设的应力腐蚀强度安全阈值，确定转子与叶根的应力腐 蚀损伤的安全性设计监控未合格，生成核电汽轮机的优化改进策略；根据优化改进策略对 核电汽轮机进行优化改进，直到应力腐蚀强度监控物理量大于或者等于预设的应力腐蚀强 度安全阈值结束优化。

进一步地，优化模块54，还用于：根据优化改进策略，获取核电汽轮机的调整部件；根据优化改进策略中调整部件的调整参数，对调整部件进行优化改进。

为了实现上述实施例，本申请实施例还提出一种电子设备600，如图6所示，该电子设 备600包括：处理器601和处理器通信连接的存储器602，存储器602存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器601执行，以实现如上述实施例所示的核电汽轮机的功率下降与应力腐蚀强度安全监控方法。

为了实现上述实施例，本申请实施例还提出一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可 读存储介质，其中，计算机指令用于使计算机实现如上述实施例所示的核电汽轮机的功率 下降与应力腐蚀强度安全监控方法。

为了实现上述实施例，本申请实施例还提出一种计算机程序产品，包括计算机程序， 计算机程序在被处理器执行时实现如上述实施例所示的核电汽轮机的功率下降与应力腐蚀 强度安全监控方法。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、 “顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的 方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或 元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者 隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐 含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上， 除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、 或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包 含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须 针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一 个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技 术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合 和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的， 不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例 进行变化、修改、替换和变型。

Claims (17)

1.一种核电汽轮机的功率下降与应力腐蚀强度安全监控方法，其特征在于，包括：

根据核电汽轮机额定工况的第一流量和已经投运核电汽轮机额定工况的第二流量，确定核电汽轮机的流量比，其中，所述核电汽轮机和所述已经投运核电汽轮机满足相对内效率、机械效率和发电机效率相同以及电功率N_e相差50％以内的限定条件；

根据所述流量比，对所述核电汽轮机进行模化放大，更新所述核电汽轮机的设计参数；

根据所述核电汽轮机更新后的设计参数，确定所述核电汽轮机转子与叶根的应力腐蚀强度监控物理量；

根据所述转子与叶根的应力腐蚀强度监控物理量，对所述核电汽轮机进行优化改进。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据核电汽轮机额定工况的第一流量和已经投运核电汽轮机额定工况的第二流量，确定核电汽轮机的流量比之前，还包括：

获取所述核电汽轮机额定工况的第一电功率和所述已经投运核电汽轮机额定工况的第二电功率；

获取所述核电汽轮机额定工况的第一等熵焓降与所述已经投运核电汽轮机额定工况的第二等熵焓降；

获取所述核电汽轮机承受结垢、磨损与腐蚀损伤的功率下降系数；

根据所述第一电功率和所述第二电功率、所述第一等熵焓降和所述第二等熵焓降、以及所述功率下降系数，确定所述第一流量和所述第二流量。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述流量比，对所述核电汽轮机进行模化放大，更新所述核电汽轮机的设计参数，包括：

基于所述流量比，确定所述核电汽轮机的模化比；

基于所述模化比，对所述核电汽轮机的部件尺寸进行模化放大，以更新所述核电汽轮机的设计参数。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述核电汽轮机更新后的设计参数，确定所述核电汽轮机转子与叶根的应力腐蚀强度监控物理量，包括：

获取所述转子与叶根的离心力与热载荷，以及所述核电汽轮机的材料性能数据；

调用所述核电汽轮机的三维力学模型；

基于所述更新后的设计参数、所述转子与叶根的离心力与热载荷、所述材料性能数据和所述三维力学模型，获取所述转子或叶根的接触湿蒸汽表面最大主应力；

获取所述转子与叶根在工作温度下材料的屈服极限；

根据所述接触湿蒸汽表面最大主应力和所述屈服极限，确定所述转子与叶根在稳态额定工况的最大主应力比值，作为所述转子与叶根的应力腐蚀强度监控物理量。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定核电汽轮机的流量比之后，还包括：

获取已有电功率相差50％以内的已经投运核电汽轮机额定工况的各级流量；

对所述已经投运核电汽轮机的各级流量分别与所述流量比做乘法运算，将乘积确定为所述核电汽轮机的各级流量。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述转子与叶根的应力腐蚀强度监控物理量，对所述核电汽轮机进行优化改进，包括：

响应于所述应力腐蚀强度监控物理量小于预设的应力腐蚀强度安全阈值，确定所述转子与叶根的应力腐蚀损伤的安全性设计监控合格；

响应于所述应力腐蚀强度监控物理量大于或者等于所述预设的应力腐蚀强度安全阈值，确定所述转子与叶根的应力腐蚀损伤的安全性设计监控未合格，生成所述核电汽轮机的优化改进策略；

根据所述优化改进策略对所述核电汽轮机进行优化改进，直到所述应力腐蚀强度监控物理量大于或者等于所述预设的应力腐蚀强度安全阈值结束优化。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述优化改进策略，对所述核电汽轮机的进行优化改进，包括：

根据所述优化改进策略，获取所述核电汽轮机的调整部件；

根据所述优化改进策略中所述调整部件的调整参数，对所述调整部件进行优化改进。

8.一种核电汽轮机的功率下降与应力腐蚀强度安全监控装置，其特征在于，包括：

第一确定模块，用于根据核电汽轮机额定工况的第一流量和已经投运核电汽轮机额定工况的第二流量，确定核电汽轮机的流量比，其中，所述核电汽轮机和所述已经投运核电汽轮机满足相对内效率、机械效率和发电机效率相同以及电功率N_e相差50％以内的限定条件；

放大模块，用于根据所述流量比，对所述核电汽轮机进行模化放大，更新所述核电汽轮机的设计参数；

第二确定模块，用于根据所述核电汽轮机更新后的设计参数，确定所述核电汽轮机转子与叶根的应力腐蚀强度监控物理量；

优化模块，用于根据所述转子与叶根的应力腐蚀强度监控物理量，对所述核电汽轮机进行优化改进。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块，还用于：

获取所述核电汽轮机额定工况的第一电功率和所述已经投运核电汽轮机额定工况的第二电功率；

获取所述核电汽轮机额定工况的第一等熵焓降与所述已经投运核电汽轮机额定工况的第二等熵焓降；

获取所述核电汽轮机承受结垢、磨损与腐蚀损伤的功率下降系数；

根据所述第一电功率和所述第二电功率、所述第一等熵焓降和所述第二等熵焓降、以及所述功率下降系数，确定所述第一流量和所述第二流量。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述放大模块，还用于：

基于所述流量比，确定所述核电汽轮机的模化比；

基于所述模化比，对所述核电汽轮机的部件尺寸进行模化放大，以更新所述核电汽轮机的设计参数。

11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第二确定模块，还用于：

获取所述转子与叶根的离心力与热载荷，以及所述核电汽轮机的材料性能数据；

调用所述核电汽轮机的三维力学模型；

基于所述更新后的设计参数、所述转子与叶根的离心力与热载荷、所述材料性能数据和所述三维力学模型，获取所述转子或叶根的接触湿蒸汽表面最大主应力；

获取所述转子与叶根在工作温度下材料的屈服极限；

根据所述接触湿蒸汽表面最大主应力和所述屈服极限，确定所述转子与叶根在稳态额定工况的最大主应力比值，作为所述转子与叶根的应力腐蚀强度监控物理量。

12.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块，还用于：

获取已有电功率相差50％以内的已经投运核电汽轮机额定工况的各级流量；

对所述已经投运核电汽轮机的各级流量分别与所述流量比做乘法运算，将乘积确定为所述核电汽轮机的各级流量。

13.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述优化模块，还用于：

响应于所述应力腐蚀强度监控物理量小于预设的应力腐蚀强度安全阈值，确定所述转子与叶根的应力腐蚀损伤的安全性设计监控合格；

响应于所述应力腐蚀强度监控物理量大于或者等于所述预设的应力腐蚀强度安全阈值，确定所述转子与叶根的应力腐蚀损伤的安全性设计监控未合格，生成所述核电汽轮机的优化改进策略；

根据所述优化改进策略对所述核电汽轮机进行优化改进，直到所述应力腐蚀强度监控物理量大于或者等于所述预设的应力腐蚀强度安全阈值结束优化。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述优化模块，还用于：

根据所述优化改进策略，获取所述核电汽轮机的调整部件；

根据所述优化改进策略中所述调整部件的调整参数，对所述调整部件进行优化改进。

15.一种电子设备，包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-7中任一项所述的方法。

16.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行根据权利要求1-7中任一项所述的方法。

17.一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现根据权利要求1-7中任一项所述的方法。

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