[发明专利]一种汽轮机低负荷工况转子局部热应力不均匀度监测方法

说明书

一种汽轮机低负荷工况转子局部热应力不均匀度监测方法，属于发电厂热工技术领域。解决了传统汽轮机转子热应力监测手段难以反应出低负荷工况时，转子局部热应力存在不均匀特性；尤其是针对忽视在该工况条件下存在的转子周向热应力不均匀性的问题。步骤一、将m个蒸汽温度传感器和n个蒸汽压力传感器，均周向均匀布置在汽轮机机组调节级后的缸体上；步骤二、定义表征周向温度平均值和压力平均值步骤三、汽轮机机组控制系统根据T_i、T_j、温度平均值和压力平均值获得σ_i和τ_i，汽轮机机组控制系统将获得的σ_i和τ_i通过显示器进行显示，从而完成对机组转子局部热应力的监测。

技术领域

本发明涉及低负荷工况汽轮机转子热应力监测方法，属于发电厂热工技术领域。

背景技术

随着电网对火电机组调峰性能要求的不断提升，火电机组调峰性能正在向深度调峰(深调)、快速调峰(快调)以及精确调节(精调)的方向发展。深调意味着机组会在低负荷状态运行，为了保证机组的经济性，低负荷状态下的运行模式更多的为顺序阀调节方式。在顺序阀模式下，一个或两个调门处于部分开启状态，其它调门处于全开(或全关)状态，这种低负荷顺序阀调节方式下的不均匀进汽方式使转子承受更频繁应力变化，加大了汽轮机转子的寿命损耗。特别是汽轮机高压缸的调节级，由于级后蒸汽变化最为剧烈；并且，汽轮机转子汽轮机中工作条件最艰苦、受力情况最复杂的部件，其寿命基本代表了整台汽轮机组的寿命。因此，如何实现汽轮机转子热应力和寿命的实时监测，确保机组安全经济运行已成为人们关注的焦点。

目前，针对汽轮机转子热应力分析和寿命管理的研究主要集中在沿转子轴向或易产生应力集中部位的热应力分布。传统的研究都是忽略周向变化，将三维结构简化为二维轴向模型，构建热应力解析递推计算模型，通过有限元理论分析获取应力变化的较频繁的部位，基于这种理论又发展出了相应的离线和在线监测系统。

传统的调节级后温度、压力测点位置一般位于高压缸的下半缸。并且，目前的转子热应力和寿命预估模型，忽略了转子周向温度差异所造成的周向应力。然而，由于汽轮机在更低负荷顺序阀调节模式时，调门开启数量达到最少，实际喷嘴部分进汽时的沿圆周方向进汽量是不均匀，由此会造成转子周向方向的温度和压力分布不均，周向压力和温度差异分布使转子产生收缩膨胀的不一致性，进而产生转子周向方向的热应力。

而传统的汽轮机调节级后蒸汽参数的数据采集实际上都是基于同一位置的采集终端，即，一个测量位置设置1个温度或压力传感器，与3个布置在汽轮机机组的下半缸的缸外仪表采集终端相连接；因此，虽然实现了多组数据的测量，但其采集的信号同属于一个采集终端，无法实现对汽轮机转子整个周向热应力变化的监测。因此，亟需提供一种能对转子周向热应力进行监测的装置和方法。

发明内容

本发明是为了解决传统汽轮机转子热应力监测手段难以反应出低负荷工况时，转子局部热应力存在不均匀特性；尤其是针对忽视在该工况条件下存在的转子周向热应力不均匀性的问题，本发明提供了一种汽轮机低负荷工况转子局部热应力不均匀度监测方法。

一种汽轮机低负荷工况转子局部热应力不均匀度监测方法，该方法包括如下步骤：

步骤一、将m个蒸汽温度传感器和n个蒸汽压力传感器，均周向均匀布置在汽轮机机组调节级后的缸体上；其中，m和n为整数，

步骤二、定义表征周向温度平均值和压力平均值

T_i表示第i个蒸汽温度传感器检测的蒸汽温度，T_j表示第j个蒸汽压力传感器检测的蒸汽压力，i和j均为正数；