用于頻繁快速啟停聯(lián)合循環(huán)汽輪機(jī)高中壓汽缸壽命監(jiān)控裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于頻繁快速啟停聯(lián)合循環(huán)汽輪機(jī)高中壓汽缸壽命監(jiān)控裝置，利用應(yīng)變片感知高中壓汽缸的應(yīng)變變化，并將應(yīng)變值傳輸?shù)綉?yīng)變計進(jìn)行觀測，用數(shù)據(jù)記錄儀進(jìn)行記錄存儲，壽命評估服務(wù)器對測量的應(yīng)變信息進(jìn)行實(shí)時處理，轉(zhuǎn)換成高中壓汽缸關(guān)鍵部位的應(yīng)力信息。利用溫度傳感器和壓力傳感器感知高中壓汽缸溫度和壓力的變化信息，并提供給壽命評估服務(wù)器進(jìn)行實(shí)時計算高中壓汽缸的溫度場和應(yīng)力場。綜合高中壓汽缸各應(yīng)變片測量得到應(yīng)力分布和數(shù)值計算得到應(yīng)力場分布，并根據(jù)高中壓汽缸材料的蠕變壽命曲線和疲勞壽命曲線得到頻繁快速啟停聯(lián)合循環(huán)汽輪機(jī)高中壓汽缸實(shí)時的壽命消耗率，以及高中壓汽缸總體累積壽命消耗實(shí)時監(jiān)控曲線。
【專利說明】
用于頻繁快速啟停聯(lián)合循環(huán)汽輪機(jī)高中壓汽缸壽命監(jiān)控裝置
技術(shù)領(lǐng)域
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[0001]本實(shí)用新型涉及一種高中壓汽缸壽命監(jiān)控裝置，特別涉及一種用于頻繁快速啟停聯(lián)合循環(huán)汽輪機(jī)高中壓汽缸壽命監(jiān)控裝置。
【背景技術(shù)】
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[0002]高中壓汽缸是汽輪機(jī)的重要部件，對于頻繁啟停聯(lián)合循環(huán)汽輪機(jī)，高中壓汽缸壽命管理關(guān)系機(jī)組安全性和經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵技術(shù)之一。國內(nèi)燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)調(diào)峰機(jī)組，啟停頻繁，影響聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的服役壽命。調(diào)峰機(jī)組的可靠性要求更高，對機(jī)組配套的相關(guān)高中壓汽缸的安全性要求也更高。
[0003]熱應(yīng)力是金屬因溫度化不能自由伸縮而產(chǎn)生的應(yīng)力，或金屬本身溫度不均勻使伸縮受制約而產(chǎn)生的應(yīng)力。由于熱應(yīng)力是溫度變化而產(chǎn)生的，所以也稱溫度應(yīng)力或溫差應(yīng)力。部件工作時，它的尺寸將因溫度變化而伸縮。若部件的伸縮不受任何限制，溫度變化只能使其變形，而不致產(chǎn)生應(yīng)力。若部件不能自由伸縮，將會在其內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力。部件在受熱或冷卻時，若各部分溫度不一致，變形將受制約。溫度高的部分要膨脹伸長，溫度低的部分則限制它的膨脹，結(jié)果在高溫部位產(chǎn)生壓應(yīng)力，低溫部位產(chǎn)生拉應(yīng)力。
[0004]隨著汽輪機(jī)不斷向大功率、高效率方向發(fā)展，進(jìn)氣溫度、壓力不斷增加，對高中壓汽缸的安全性和服役壽命要求也不斷提高。目前汽輪機(jī)壽命管理多采用數(shù)值計算的方法，實(shí)時壽命監(jiān)控管理系統(tǒng)應(yīng)用在實(shí)際機(jī)組上的不多，而且傳統(tǒng)數(shù)值計算結(jié)果誤差較大，準(zhǔn)確性不高，需要通過實(shí)際機(jī)組閥門的定期檢修檢測進(jìn)行修正，不能達(dá)到實(shí)時監(jiān)控的目的。
【實(shí)用新型內(nèi)容】:
[0005]本實(shí)用新型的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種用于頻繁快速啟停聯(lián)合循環(huán)汽輪機(jī)高中壓汽缸壽命監(jiān)控裝置。
[0006]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的:
[0007]用于頻繁快速啟停聯(lián)合循環(huán)汽輪機(jī)高中壓汽缸壽命監(jiān)控裝置，高中壓汽缸包括高中壓汽缸上缸和高中壓汽缸下缸，上下缸之間用汽缸螺栓固定連接，高中壓汽缸上缸上設(shè)置有中壓出汽管，高中壓汽缸下缸上設(shè)置有高壓進(jìn)汽管、高壓出汽管、中壓進(jìn)汽管和補(bǔ)汽管;其中，
[0008]高中壓汽缸上缸和高中壓汽缸下缸上設(shè)置多個應(yīng)變測點(diǎn)，每個測點(diǎn)設(shè)置一個耐高溫應(yīng)變片用于實(shí)時測量各部位的應(yīng)變變化；
[0009]在高壓進(jìn)汽管、高壓出汽管、中壓進(jìn)汽管、補(bǔ)汽管和中壓出汽管上打孔安裝溫度傳感器和壓力傳感器，用于實(shí)時測量各部位的溫度和壓力；在高中壓汽缸上各級隔板處打孔安裝溫度傳感器和壓力傳感器，用于實(shí)時測量各級的溫度和壓力；
[0010]高中壓汽缸的各個耐高溫應(yīng)變片采用引線分別與應(yīng)變計連接，各個測點(diǎn)的溫度傳感器連接溫度計，各個測點(diǎn)的壓力傳感器連接壓力計，各路測點(diǎn)數(shù)據(jù)均連接到多通道數(shù)據(jù)記錄儀進(jìn)行存儲;將多通道數(shù)據(jù)記錄儀存儲的數(shù)據(jù)傳送到高中壓汽缸壽命監(jiān)控系統(tǒng)，進(jìn)行處理并實(shí)時顯示高中壓汽缸外部各個部位的應(yīng)變變化，應(yīng)變變化率，各個部位的溫度變化，壓力變化，并繪制各部位應(yīng)力變化曲線進(jìn)行直觀展現(xiàn)。
[0011]本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于:采用排線器將多路數(shù)據(jù)引線編排布置，對號連接，防止交叉錯亂，以便檢查。
[0012]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有如下的技術(shù)效果:
[0013]本實(shí)用新型用于頻繁快速啟停聯(lián)合循環(huán)汽輪機(jī)高中壓汽缸壽命監(jiān)控裝置，利用耐高溫應(yīng)變片感知高中壓汽缸的應(yīng)變，利用溫度傳感器和壓力傳感器實(shí)時測量高中壓汽缸各關(guān)鍵部位的溫度和壓力，用于實(shí)時計算高中壓汽缸體的應(yīng)力場分布。根據(jù)高中壓汽缸的材料參數(shù)將測量應(yīng)變值換算成應(yīng)力，結(jié)合實(shí)時計算的高中壓汽缸體的應(yīng)力場，依據(jù)高中壓汽缸材料的疲勞壽命曲線和蠕變壽命曲線，獲得高中壓汽缸實(shí)時的疲勞壽命消耗率和蠕變壽命消耗率，最終獲得高中壓汽缸的總體實(shí)時壽命消耗曲線。
[0014]高中壓汽缸外壁多部位設(shè)置耐高溫應(yīng)變片，能夠精細(xì)的實(shí)時監(jiān)控高中壓汽缸外壁應(yīng)變分布，采用應(yīng)變片感知高中壓汽缸應(yīng)變變化，簡單，易實(shí)施，無需改變高中壓汽缸原由結(jié)構(gòu)，可靠性好，準(zhǔn)確性高，能夠?yàn)楦咧袎浩讐勖u估提供準(zhǔn)確的應(yīng)變變化信息。
[0015]高中壓汽缸設(shè)置多個溫度和壓力測點(diǎn)，采用溫度傳感器和壓力傳感器實(shí)時感知高中壓汽缸多個位置的溫度變化和壓力變化，根據(jù)多個測點(diǎn)的溫度與壓力數(shù)據(jù)實(shí)時計算高中壓汽缸溫度場和高中壓汽缸應(yīng)力場，動態(tài)顯示高中壓汽缸應(yīng)力場變化。
[0016]多通道數(shù)據(jù)記錄儀能夠保證存儲數(shù)據(jù)的連續(xù)性，相比數(shù)字存儲設(shè)備更能還原真實(shí)的連續(xù)的應(yīng)變、溫度和壓力信息。溫度傳感器固定安裝在高中壓汽缸上，可實(shí)時監(jiān)控高中壓汽缸的溫度變化，保證啟停過程中高中壓汽缸的溫度變化速率在安全范圍內(nèi)，提高啟停安全性。
[0017]綜上所述，本實(shí)用新型用于頻繁快速啟停聯(lián)合循環(huán)汽輪機(jī)高中壓汽缸壽命監(jiān)控裝置，解決了采用數(shù)值方法評估高中壓汽缸壽命準(zhǔn)確性不高，已往缺乏啟停過程實(shí)時監(jiān)控高中壓汽缸應(yīng)變變化，溫度變化速率的問題，提供了一種用于實(shí)時監(jiān)控高中壓汽缸壽命的方法，適用于各汽輪機(jī)高中壓汽缸壽命監(jiān)控，能夠?qū)崟r測量高中壓汽缸外壁多個部位應(yīng)變變化，實(shí)時測量高中壓汽缸內(nèi)部多個部位溫度和壓力，來實(shí)時計算高中壓汽缸應(yīng)力場分布，為頻繁快速啟停聯(lián)合循環(huán)汽輪機(jī)高中壓汽缸壽命監(jiān)控提供準(zhǔn)確的動態(tài)實(shí)時數(shù)據(jù)，以提高高中壓汽缸壽命監(jiān)控精確性。
【附圖說明】
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[0018]圖1為高中壓汽缸壽命監(jiān)控裝置示意圖；
[0019]圖2為高中壓汽缸壽命監(jiān)控裝置截面示意圖；
[0020]圖3為高中壓汽缸壽命監(jiān)控裝置A-A示意圖；
[0021 ]圖4為高中壓汽缸壽命監(jiān)控裝置B-B截面示意圖；
[0022]圖5為高中壓汽缸壽命監(jiān)控裝置仰視示意圖；
[0023]圖6為高中壓汽缸壽命監(jiān)控系統(tǒng)示意圖；
[0024]圖7為高中壓汽缸壽命監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)鋱D；
[0025]圖8為高中壓汽缸壽命監(jiān)控系統(tǒng)流程圖；
[0026]圖9為高中壓汽缸材料蠕變壽命曲線；
[0027]圖10為高中壓汽缸材料疲勞壽命曲線
[0028]其中:1、高中壓汽缸;2、高中壓汽缸上缸;3、高中壓汽缸下缸;4、高壓進(jìn)汽管;5、高壓出汽管;6、中壓進(jìn)汽管;7、補(bǔ)汽管;8、中壓出汽管;9、溫度傳感器；10、壓力傳感器；11、耐高溫應(yīng)變片；12、耐高溫導(dǎo)線；13、排線器；14、應(yīng)變計；15、溫度計；16、壓力計；17、多通道數(shù)據(jù)記錄儀；18、壽命評估系統(tǒng)；19、高中壓缸高壓部分;20、高中壓缸中壓部分;21、高中壓缸應(yīng)變測點(diǎn)數(shù)據(jù);22、高中壓缸溫度壓力測點(diǎn)數(shù)據(jù);23、各應(yīng)變測點(diǎn)實(shí)時監(jiān)控曲線;24、各應(yīng)變測點(diǎn)變化率的實(shí)時監(jiān)控曲線；25、高中壓缸關(guān)鍵部位應(yīng)力分布;26、各溫度測點(diǎn)實(shí)時監(jiān)控曲線；27、各壓力測點(diǎn)實(shí)時監(jiān)控曲線；28、各溫度測點(diǎn)變化率的實(shí)時監(jiān)控曲線；29、各壓力測點(diǎn)變化率實(shí)時監(jiān)控曲線;30、高中壓缸溫度場;31、高中壓缸應(yīng)力場;32、高中壓缸材料蠕變壽命曲線和疲勞壽命曲線；33、高中壓缸壽命消耗率實(shí)時監(jiān)控;34、高中壓缸總體壽命消耗實(shí)時監(jiān)控;35、壽命監(jiān)控工作站;36、壽命評估服務(wù)器;37、數(shù)據(jù)庫;38、Web服務(wù)器;39、用戶內(nèi)部局域網(wǎng)；40、終端瀏覽器。
【具體實(shí)施方式】
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[0029]以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0030]參見圖1，本實(shí)用新型用于頻繁快速啟停聯(lián)合循環(huán)汽輪機(jī)高中壓汽缸壽命監(jiān)控裝置，包括高中壓汽缸1，高壓進(jìn)汽管4，高壓出汽管5，中壓進(jìn)汽管6，補(bǔ)汽管7，中壓出汽管8。其中高中壓汽缸I分為高中壓汽缸上缸2和高中壓汽缸下缸3。高中壓汽缸I外壁設(shè)置多個應(yīng)變測點(diǎn)，每個測點(diǎn)設(shè)置一個耐高溫應(yīng)變片U，采用專用耐高溫樹脂膠粘貼。應(yīng)變片11與應(yīng)變計14之間用雙股應(yīng)變片引線12連接，應(yīng)變片引線12固定布置高中壓汽缸I上。溫度計、壓力計、應(yīng)變計與多通道數(shù)據(jù)記錄儀17連接，多通道數(shù)據(jù)記錄儀17用于長期存儲各路信號數(shù)據(jù)，便于數(shù)據(jù)回放查看。多通道數(shù)據(jù)記錄儀17連接高中壓汽缸壽命監(jiān)控系統(tǒng)18，用于高中壓汽缸壽命實(shí)時計算分析。采用排線器13將多路數(shù)據(jù)引線12編排布置，對號連接，防止交叉錯亂，以便檢查。
[0031 ]參見圖2，分別在高壓進(jìn)汽管4和高壓出汽管5上打孔，并在孔內(nèi)固定安裝溫度傳感器9和壓力傳感器10，用于監(jiān)測高壓進(jìn)汽管4和高壓出汽管5內(nèi)部溫度和壓力，采用引線12將各溫度傳感器9連接到溫度計15，采用引線12將各壓力傳感器10連接到壓力計16。高中壓汽缸高壓部分19和中壓部分20的各級隔板處打孔安裝溫度傳感器9和壓力傳感器10，用于實(shí)時測量高壓各級溫度和壓力，各溫度傳感器和壓力傳感器用耐高溫導(dǎo)線連接到溫度計和壓力計。采用排線器13將多路引線12編排布置，對號連接，防止交叉錯亂，以便檢查。
[0032]參見圖3、4、5，高中壓汽缸下缸3設(shè)置一個開口向下的高壓進(jìn)汽管4，兩個開口向下的高壓出汽管5，兩個中壓進(jìn)汽管6，兩個中壓進(jìn)汽管為90°彎管，開口朝向中心軸的外側(cè)，沿中心軸對稱布置，一個開口向下的補(bǔ)汽管7，高中壓汽缸上缸2設(shè)置一個開口向上的中壓出汽管8，中壓出汽管管徑。
[0033]參見圖6，高中壓汽缸壽命監(jiān)控系統(tǒng)18下設(shè)由高中壓汽缸各應(yīng)變測點(diǎn)數(shù)據(jù)21，高中壓汽缸各溫度和壓力測點(diǎn)數(shù)據(jù)22。由高中壓汽缸各應(yīng)變測點(diǎn)數(shù)據(jù)得到各應(yīng)變測點(diǎn)的實(shí)時應(yīng)變曲線23和各應(yīng)變測點(diǎn)變化率的實(shí)時曲線24，進(jìn)一步結(jié)合高中壓汽缸材料參數(shù)獲得高中壓汽缸應(yīng)力分布25。
[0034]由高中壓汽缸各溫度測點(diǎn)和壓力測點(diǎn)數(shù)據(jù)22，得到各測點(diǎn)的溫度實(shí)時監(jiān)控曲線26和壓力實(shí)時監(jiān)控曲線27，進(jìn)一步得到溫度變化率實(shí)時監(jiān)控曲線28和壓力變化率實(shí)時監(jiān)控曲線29。由監(jiān)測得到各測點(diǎn)的溫度壓力作為邊界條件，采用有限元方法計算得到高中壓汽缸溫度場分布30和高中壓汽缸應(yīng)力場分布31。
[0035]進(jìn)一步綜合高中壓汽缸各應(yīng)變片測量得到應(yīng)力分布25和用有限元方法計算得到應(yīng)力場分布31，并根據(jù)高中壓汽缸材料的蠕變曲線和疲勞曲線32得到頻繁快速啟停聯(lián)合循環(huán)汽輪機(jī)高中壓汽缸實(shí)時的壽命消耗率33，以及高中壓汽缸總體累積壽命消耗實(shí)時監(jiān)控曲線34。
[0036]參見圖7，高中壓汽缸壽命監(jiān)控工作站35包括壽命計算評估服務(wù)器36、數(shù)據(jù)庫37和Web服務(wù)器38。壽命計算評估服務(wù)器39從多通道數(shù)據(jù)記錄儀17采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行計算分析，然后安裝一定格式存儲到數(shù)據(jù)庫37，Web服務(wù)器38讀取數(shù)據(jù)庫37里的數(shù)據(jù)，并通過用戶局域網(wǎng)39提供給各終端瀏覽器40進(jìn)行訪問。
[0037]參見圖8，高中壓汽缸壽命監(jiān)控系統(tǒng)流程。這部分與圖6介紹的內(nèi)容相同。
[0038]參加圖9，橫坐標(biāo)為應(yīng)力值，縱坐標(biāo)為運(yùn)行時間的函數(shù)式，HV為材料硬度。
[0039]參加圖10，橫坐標(biāo)為壽命循環(huán)次數(shù)，縱坐標(biāo)為應(yīng)力值。
[0040]為了對本實(shí)用新型進(jìn)一步的了解，現(xiàn)對其工作過程作如下說明。
[0041 ]工作時，利用應(yīng)變片11感知高中壓汽缸I外壁的應(yīng)變變化，并將應(yīng)變值傳輸?shù)綉?yīng)變計14進(jìn)行觀測，用數(shù)據(jù)記錄儀17進(jìn)行記錄存儲，壽命評估服務(wù)器36對測量的應(yīng)變信息進(jìn)行實(shí)時處理，轉(zhuǎn)換成高中壓汽缸I關(guān)鍵部位的應(yīng)力信息。利用溫度傳感器9和壓力傳感器10感知高中壓汽缸I溫度和壓力的變化信息，并提供給壽命評估服務(wù)器36進(jìn)行實(shí)時計算高中壓汽缸I的溫度場和應(yīng)力場。綜合高中壓汽缸各應(yīng)變片測量得到應(yīng)力分布25和計算得到應(yīng)力場分布31，并根據(jù)高中壓汽缸材料的蠕變曲線和疲勞曲線32得到頻繁快速啟停聯(lián)合循環(huán)汽輪機(jī)高中壓汽缸實(shí)時的壽命消耗率33，以及高中壓汽缸總體累積壽命消耗實(shí)時監(jiān)控曲線34。壽命評估服務(wù)器36處理后的數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫37，并提供給web服務(wù)器38，通過局域網(wǎng)39，供用戶瀏覽器40進(jìn)行訪問。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.用于頻繁快速啟停聯(lián)合循環(huán)汽輪機(jī)高中壓汽缸壽命監(jiān)控裝置，其特征在于，高中壓汽缸(I)包括高中壓汽缸上缸(2)和高中壓汽缸下缸(3)，上下缸之間用汽缸螺栓固定連接，尚中壓汽缸上缸(2)上設(shè)置有中壓出汽管(8)，尚中壓汽缸下缸(3)上設(shè)置有尚壓進(jìn)汽管(4)、高壓出汽管(5)、中壓進(jìn)汽管(6)和補(bǔ)汽管(7);其中， 高中壓汽缸上缸(2)和高中壓汽缸下缸(3)上設(shè)置多個應(yīng)變測點(diǎn)，每個測點(diǎn)設(shè)置一個用于實(shí)時測量該部位應(yīng)變變化的耐高溫應(yīng)變片(11); 在高壓進(jìn)汽管(3)、高壓出汽管(4)、中壓進(jìn)汽管(5)、補(bǔ)汽管(6)和中壓出汽管(7)上打孔安裝用于實(shí)時測量該部位溫度的溫度傳感器(8)和用于實(shí)時測量該部位壓力的壓力傳感器(9);在高中壓汽缸(I)上各級隔板處打孔安裝用于實(shí)時測量各級溫度的溫度傳感器(9)和用于實(shí)時測量各級壓力的壓力傳感器(10); 高中壓汽缸(I)的各個耐高溫應(yīng)變片(11)采用引線(12)分別與應(yīng)變計(14)連接，各個測點(diǎn)的溫度傳感器(9)連接溫度計(15)，各個測點(diǎn)的壓力傳感器(10)連接壓力計(16)，各路測點(diǎn)數(shù)據(jù)均連接到多通道數(shù)據(jù)記錄儀(17)進(jìn)行存儲。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于頻繁快速啟停聯(lián)合循環(huán)汽輪機(jī)高中壓汽缸壽命監(jiān)控裝置，其特征在于，采用排線器(13)將多路數(shù)據(jù)引線(12)編排布置，對號連接。
【文檔編號】G01M15/00GK205449499SQ201521028583
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月10日
【發(fā)明人】李志剛, 肖俊峰, 王偉華, 范清亮, 上官博, 李園圓, 南晴, 段靜瑤
【申請人】浙江國華余姚燃?xì)獍l(fā)電有限責(zé)任公司, 西安熱工研究院有限公司