[发明专利]汽轮机转子热应力实时监测系统

摘要

汽轮机转子热应力实时监测系统，涉及机械工程领域。本发明是为了解决现有的计算转子热应力的软件，存在计算资源大、无法实现温度及应力的实时监测和工作效率低的问题。温度传感器组用于测量温度；转子温度计算模块，用于根据主蒸汽温度和主蒸汽压力得到转子启机过程中的瞬态温度，根据瞬态温度得到惯性环节时间常数，再将传感器检测温度及惯性环节时间常数带入惯性环节方程中，获得不同位置的转子温度，对其求平均值得到转子体的平均温度；转子热应力获得模块用于将同一时刻的转子体的平均温度和传感器检测的温度输入到三维热力学模型中，得到不同位置的转子热应力，对其求平均值得到转子体平均热应力。用于实时监测转子热应力。

主权项

1.汽轮机转子热应力实时监测系统，其特征在于，它包括温度传感器组、压力传感器、转子温度计算模块、转子热应力获得模块和实时图像显示模块，温度传感器组，用于测量内缸内壁、汽封内壁和主蒸汽的温度；压力传感器，用于测量主蒸汽压力；温度传感器组和压力传感器布置在一根转子上；转子温度计算模块，用于根据主蒸汽温度和主蒸汽压力得到转子启机过程中的瞬态温度，根据瞬态温度得到惯性环节时间常数，再将内缸内壁温度或汽封内壁温度或主蒸汽温度及惯性环节时间常数带入惯性环节方程中，获得不同位置的转子温度，对不同位置的转子温度求平均值，得到转子体的平均温度，转子热应力获得模块，用于将同一时刻的转子体的平均温度和内缸内壁温度、汽封内壁温度或主蒸汽温度输入到三维热力学模型中，得到不同位置的转子热应力，对不同位置的转子热应力求平均值，得到转子体平均热应力，实时图像显示模块，用于对转子体平均热应力进行实时显示；惯性环节时间常数为：式中，T为惯性环节的时间常数，R为转子半径，T_m为转子瞬态温度，A_i为惯性环节时间常数的系数；将内缸内壁温度或汽封内壁温度或主蒸汽温度及惯性环节时间常数带入惯性环节方程中，获得不同位置的转子温度，具体为：将内缸内壁温度、汽封内壁温度和主蒸汽温度分别带入惯性环节方程：得到不同位置的转子温度y_n，式中，x_n为当前时刻的内缸内壁温度、汽封内壁温度或主蒸汽温度，τ_a为时间，y_n‑1为前一时刻的转子平均温度；将同一时刻的整个转子体的平均温度和内缸内壁温度、汽封内壁温度或主蒸汽温度输入到三维热力学模型中，得到不同位置的转子热应力，具体为：根据三维热力学模型：获得不同位置的转子热应力σ_th，对不同位置的转子热应力求平均值得到转子体平均热应力σ_ave，式中，E为材料的弹性模量，Fo为傅立叶系数，T_m为转子体的平均温度，T为内缸内壁温度、汽封内壁温度或主蒸汽温度，β为材料的线膨胀系数，μ为材料的泊松比，根据真实的热应力公式：获得真实的转子体热应力σ_true，式中，n为诺顿指数模型系数，α_k为名义应力集中系数。