[发明专利]汽轮发电机转子护环等效应力在线监视与控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽轮发电机转子护环等效应力在线监视与控制装置及方法，属于汽轮发电 机技术领域。

背景技术

在汽轮发电机的运行中，转子护环是汽轮发电机中承受应力最大的部件，除了承受转 子护环本身旋转产生的离心力外，还要承受汽轮发电机转子端部绕组产生的离心力、护环 与转子本体的过盈配合应力、护环与中心环的过盈配合应力以及护环沿径向温度分布不均 匀产生的热应力等，转子护环是影响汽轮发电机安全运行的关键部件。在汽轮发电机的启 动、停机和负荷变动过程中，汽轮发电机转子绕组的励磁电流会发生变化。励磁损耗与励 磁电流的平方成正比，励磁损耗绝大部分转变成热量。汽轮发电机转子端部绕组热量的变 化将引起转子护环沿径向温度不均匀而产生大的热应力，导致汽轮发电机护环的等效应力 发生变化，若控制不当，将会缩短汽轮发电机转子护环的使用寿命。现有技术中还不能实 现汽轮发电机转子护环等效应力的监视与控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽轮发电机转子护环等效应力在线监视与控制装置及方法， 实现汽轮发电机转子护环的等效应力的在线监视与控制。

为了实现以上目的，本发明的技术方案是提供一种汽轮发电机转子护环等效应力在线 监视与控制装置，其特征在于，包括等效应力计算服务器，等效应力计算服务器通过厂级 监控信息装置(SIS装置)与汽轮发电机的分散控制装置(DCS)相连接。

本发明还提供了上述装置所采用的汽轮发电机转子护环等效应力在线监视与控制方 法，其特征在于，采用C语言编写汽轮发电机转子护环等效应力的计算机软件，运行在等 效应力计算服务器上，应用于汽轮发电机转子护环的等效应力在线监视与控制，其具体步 骤为：

第一步：读取汽轮发电机在线测点数据：

等效应力计算服务器每隔Δτ＝1秒至300秒，从厂级监控信息装置读取来自汽轮发 电机的分散控制装置的汽轮发电机的转速、有功、无功、励磁电流、励磁电压、氢气压力、 冷氢温度以及热氢温度的数据；

第二步：计算汽轮发电机转子护环的热应力：

针对转速、有功、无功、励磁电流、励磁电压、氢气压力、冷氢温度和热氢温度的数 据变化，采用现有技术的厚壁圆筒模型，在线计算汽轮发电机转子护环的温度场，以及转 子护环不同半径处的切向热应力σ_θth、径向热应力σ_rth和轴向热应力σ_zth；

第三步：计算汽轮发电机转子护环的离心应力：

针对汽轮发电机转速的数据变化，采用现有技术的旋转厚壁圆筒模型，在线计算汽轮 发电机转子护环不同半径处的切向离心应力σ_θω、径向离心应力σ_rω和轴向离心应力σ_zω；

第四步：计算汽轮发电机转子护环的复合应力：

调用采用现有技术的承内压厚壁圆筒模型事先计算得出的汽轮发电机转子护环在承受 过盈配合内压力下不同半径处的切向应力σ_θp、径向应力σ_rp和轴向应力σ_zp，汽轮发电 机转子护环不同半径处的切向复合应力σ_θ、径向复合应力σ_r和轴向复合应力σ_z的计算 公式分别为：

σ_θ＝σ_θth+σ_θω+σ_θp；

σ_r＝σ_rth+σ_rω+σ_rp；

σ_z＝σ_zth+σ_zω+σ_zp；

第五步：计算汽轮发电机转子护环的等效应力监视值：

汽轮发电机转子护环不同半径处的等效应力监视值的在线计算公式为：