亚临界汽轮机转子寿命与在线管理系统的研究
摘要
电力的发展是经济发展的基础。蓬勃发展的电力市场的需求多样化，使越来越多的大型机组参与调峰运行。为了保证调峰机组运行的安全，提高运行的经济效益，有必要对机组转子进行寿命监测管理。
我们使用有限元分析法，通过建模，计算转子温度场、应力场，得到最危险截面，然后对危险截面进行在线监测，计算实际运行中的疲劳寿命损耗和蠕变寿命损耗，为安全经济运行提供有效监控手段。
本文主要讨论了有限元方法、寿命损耗的理论依据、在线系统的实现等多项内容，以及系统的实验考核情况。
本寿命管理系统已在嘉兴电厂1#机投入运行。
The development of electric power is the base of economic development. The diversification of requirement on electronical power market, ask for more and more large power units to join in peak shaving. To ensure these units running in secure state, and to upgrade the economic benefit, it' s necessary to supervise the life consume of power unit's rotator online.
We use the method of finite element analysis to find the most dangerous section of the rotator. Through setting up a model of rotator, calculating the temperature and stress field of rotator, we get the section. Then we supervise the section online, calculate the practical fatigue life loss and creep life loss. This gives a convenient utility to economical production of the units.
The paper discussed the method of finite element analysis, the theory of life consume, supervise system online, and etc.
The supervise system is putted into use on the No. 1 power unit of JiaXing Power Plant.
我们使用有限元分析法，通过建模，计算转子温度场、应力场，得到最危险截面，然后对危险截面进行在线监测，计算实际运行中的疲劳寿命损耗和蠕变寿命损耗，为安全经济运行提供有效监控手段。
本文主要讨论了有限元方法、寿命损耗的理论依据、在线系统的实现等多项内容，以及系统的实验考核情况。
本寿命管理系统已在嘉兴电厂1#机投入运行。
The development of electric power is the base of economic development. The diversification of requirement on electronical power market, ask for more and more large power units to join in peak shaving. To ensure these units running in secure state, and to upgrade the economic benefit, it' s necessary to supervise the life consume of power unit's rotator online.
We use the method of finite element analysis to find the most dangerous section of the rotator. Through setting up a model of rotator, calculating the temperature and stress field of rotator, we get the section. Then we supervise the section online, calculate the practical fatigue life loss and creep life loss. This gives a convenient utility to economical production of the units.
The paper discussed the method of finite element analysis, the theory of life consume, supervise system online, and etc.
The supervise system is putted into use on the No. 1 power unit of JiaXing Power Plant.
引文
【1】 丁有宇、周宏利、徐铸、刘振田，汽轮机强度计算，水利电力出版社，1985．5
【2】 张保衡，机组寿命管理与调峰运行，水利电力出版社，1988．10
【3】 任浩仁、徐旭、陈坚红、盛德仁、沈锋，裂纹转子剩余寿命的研究进展，机电工程，1997．3
【4】 汽轮机转子寿命的研究，水利电力部西安热工研究所，1985．5
【5】 倪维斗、徐向东、李政、任挺进、黄仙，热动力系统建模与控制的若干问题，科学出版社，1996．10
【6】 S．Suresh著，王中光、李家宝等译，材料的疲劳，国防工业出版社，1993．10
【7】 程育仁、缪龙秀、候炳麟，疲劳强度，中国铁道出版社，1990．11
【8】 阮伟，汽轮机调峰的经济性运行及寿命管理，浙江大学硕士学位论文，1997．1
【9】 徐旭，汽轮机转子寿命管理的研究，浙江大学硕士学位论文，1998．1
【10】 仁容，汽轮机调峰运行寿命监测与优化，浙江大学硕士学位论文，2002．2
【11】 张宝衡，调峰机组热应力及疲劳寿命，机组调峰学术会议论文集，1985．7
【12】 裴世英，王秉钢，中压缸启动及其旁路系统，电站辅机，2000．3
【13】 张文金，唐能凡等200MW汽轮机中压缸启动技术改进探讨马士林，四川电力技术，1997．5
【14】 章建叶，600MW汽轮机中压缸启动分析，华东电力，1999．8
【15】 刘静宇，日立300MW机组中压缸启动实践，河南电力，1997．3
【16】 李伟，高温高压汽轮机冷态高参数与低参数启动的比较分析，节能技术，1999．2
【17】 樊印龙，王函弘，北仑电厂二期工程汽轮机带旁路启动中几个问题的探讨，浙江电力，2000．5
【18】 夏云春，引进型300MW汽轮机中压缸启动的研究，华东电力，2001．1
【19】 彭领新，汽轮机旁路系统设计，电力建设，2000．7
【20】 吴文健，125MW机组转子寿命评估与预测在线监测系统的试验研究，浙江电力，2000．6
【21】 魏毓华，国产200MW汽轮机冷态中压缸启动的技术实践，东北电力技术，2000．12
【22】 倪维斗、黄以腾、汤云柯、寇可新，汽轮机转子优化运行的热应力在线实时监控系统，动力工程，1997．4
【23】 巨林仓、胡勇、范伊波、刘齐寿，火电厂微机在线监测与指导系统，热力发电，1997．5
【24】 李维特、丁常富、张宝衡、赵军、祁智明、李贵元，神头二电厂捷制500MW机组的热应力预测，热力发电，1998．3
【25】 申韬、李录平、李峰、李爱军、韩守木、黄树红，200MW汽轮发电机组的寿命管理和故障诊断专家系统，汽轮机技术，1998．2
【26】 谭士林，日本汽轮机转子材料发展近况，河南省电力试验研究所
【27】 黄典贵、朱力、蒋子康，裂纹故障转子弯、扭耦合振动的数学模型，汽轮机技术，1996．2
【28】 安江英、张宝衡，关于汽轮机转子寿命预测中的若干问题，华北电力大学学报，1996．10
【29】 倪维斗、黄仙、张宝衡，汽轮机转子热应力的在线监控模型，清华大学学报，1998．4
【30】 安江英、卞双、周兰欣、张宝衡，汽轮机转子合成应力公式，华北电力大学学报，1998．4
【31】 夏同棠，汽轮机转子热疲劳的计算方法，中国电机工程学报，1992．5
【32】 葛晓霞、缪国钧，汽轮机启动过程中转子温度的计算分析，热力发电，1997．10
【33】 杨丽君，元宝山发电厂600MW汽轮机转子热应力及启停损失计算分析，黑龙江电力技术，1996．8
【34】 电力部热工研究所、裴世英、李续军，汽轮机转子寿命的监测与管理，热力发电，1995．1
【35】 黄仙、杨昆、张宝衡，汽轮机转子热应力自适应模型研究，中国电机工程学报，1998．1
【36】 R. Viswanathan, R.I. 7affee, Toughness of Cr-Mo-V Steels for Steam Turbine Rotors, Journal of Engineering Materials and Technology, 1983.8
【37】 I. Klevtsov, R. Crane, Evaluation of Accumulated Fatigue in Metals Due to Random Oscillating Thermal Stresses, Journal of Pressure Vessel technology, 1998.2
【38】 V. P. Swaninathan, N. S. Cheruvu、A. Saxena, Life Assessment of an HP-IP Rotor Under Creep Service Conditions, Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 1990.4
【39】 N.E. Dowling, Fatigue Life Prediction for Complex Load Versus Time Histories, Journal of Engineering Materials and Technology, 1983.7
【40】 西南电力设计院、张晋斌，汽机应力计算及寿命损耗预测，热力发电，1996．5
【41】 美DavidJ．Kruglinski，王国印译，Visual C++技术内幕，清华大学出版社，1997．2
【42】 总参南京工程兵工程学院微机测控技术研究所，893-IDCN分布式智能数据采集网络使用说明书
【43】 Jeffrey Richter著，王书洪等译，Windows高级编程指南，清华大学出版社，1999．6
【44】 李汇成等编，新编WindowsAPI参考大全，电子工业出版社，2000．4
【45】 Microsoft公司著，Microsoft SQL Server7.0数据库实现，2000．6
【46】 Al williams著，龚波等译，MFC技术内幕，机械工业出版社，1995．5
【47】 Ansys公司，Ansys技术报告
【48】 谭浩强编著，C程序设计，清华大学出版社，1994．4
【49】 黄仙、倪维斗，汽轮机转子热应力的“复频法”建模研究，动力工程，1995．12
【50】 J．A．格兰汉主编，孟少农译，零件疲劳设计手册，人民交通出版社，1984．3
【51】 何光新，CrMoV钢中疲劳和蠕变的相互作用，汽轮机杂志，1995．6
【51】 大野、裕司等，汽轮机转子轴封部位的放热系数，火力原子发电厂，1978．7
【52】 日本火力发电厂汽轮机寿命管理，水利电力部西安热工所，1986．2
【53】 魏先英、余耀，调峰机组汽轮机转子热应力及寿命损耗的计算，上海汽轮机
【54】 李晓枫，对西屋公司DEH中应力计算方法的分析，汽轮机技术，1992，8
【56】 徐鸿、任宏，材料退化影响下汽轮机转子寿命损耗的探讨，中国电机工程学报，1992．1
【57】 陈赓、梁双印、张宝衡，汽轮机转子热应力及疲劳寿命的在线管理，汽轮机技术，1993．6
【58】 程鹏、钟芳源，汽轮机转子蠕变—疲劳耦合寿命精细分析与传统方法的比较，动力工程，1995．12
【59】 郭成壁 等，有限元及其在动力机械中的应用，国防工业出版社，1984．12
【60】 饶寿期，有限元和边界元法基础，北京航空航天大学出版社，1990．6
【2】 张保衡，机组寿命管理与调峰运行，水利电力出版社，1988．10
【3】 任浩仁、徐旭、陈坚红、盛德仁、沈锋，裂纹转子剩余寿命的研究进展，机电工程，1997．3
【4】 汽轮机转子寿命的研究，水利电力部西安热工研究所，1985．5
【5】 倪维斗、徐向东、李政、任挺进、黄仙，热动力系统建模与控制的若干问题，科学出版社，1996．10
【6】 S．Suresh著，王中光、李家宝等译，材料的疲劳，国防工业出版社，1993．10
【7】 程育仁、缪龙秀、候炳麟，疲劳强度，中国铁道出版社，1990．11
【8】 阮伟，汽轮机调峰的经济性运行及寿命管理，浙江大学硕士学位论文，1997．1
【9】 徐旭，汽轮机转子寿命管理的研究，浙江大学硕士学位论文，1998．1
【10】 仁容，汽轮机调峰运行寿命监测与优化，浙江大学硕士学位论文，2002．2
【11】 张宝衡，调峰机组热应力及疲劳寿命，机组调峰学术会议论文集，1985．7
【12】 裴世英，王秉钢，中压缸启动及其旁路系统，电站辅机，2000．3
【13】 张文金，唐能凡等200MW汽轮机中压缸启动技术改进探讨马士林，四川电力技术，1997．5
【14】 章建叶，600MW汽轮机中压缸启动分析，华东电力，1999．8
【15】 刘静宇，日立300MW机组中压缸启动实践，河南电力，1997．3
【16】 李伟，高温高压汽轮机冷态高参数与低参数启动的比较分析，节能技术，1999．2
【17】 樊印龙，王函弘，北仑电厂二期工程汽轮机带旁路启动中几个问题的探讨，浙江电力，2000．5
【18】 夏云春，引进型300MW汽轮机中压缸启动的研究，华东电力，2001．1
【19】 彭领新，汽轮机旁路系统设计，电力建设，2000．7
【20】 吴文健，125MW机组转子寿命评估与预测在线监测系统的试验研究，浙江电力，2000．6
【21】 魏毓华，国产200MW汽轮机冷态中压缸启动的技术实践，东北电力技术，2000．12
【22】 倪维斗、黄以腾、汤云柯、寇可新，汽轮机转子优化运行的热应力在线实时监控系统，动力工程，1997．4
【23】 巨林仓、胡勇、范伊波、刘齐寿，火电厂微机在线监测与指导系统，热力发电，1997．5
【24】 李维特、丁常富、张宝衡、赵军、祁智明、李贵元，神头二电厂捷制500MW机组的热应力预测，热力发电，1998．3
【25】 申韬、李录平、李峰、李爱军、韩守木、黄树红，200MW汽轮发电机组的寿命管理和故障诊断专家系统，汽轮机技术，1998．2
【26】 谭士林，日本汽轮机转子材料发展近况，河南省电力试验研究所
【27】 黄典贵、朱力、蒋子康，裂纹故障转子弯、扭耦合振动的数学模型，汽轮机技术，1996．2
【28】 安江英、张宝衡，关于汽轮机转子寿命预测中的若干问题，华北电力大学学报，1996．10
【29】 倪维斗、黄仙、张宝衡，汽轮机转子热应力的在线监控模型，清华大学学报，1998．4
【30】 安江英、卞双、周兰欣、张宝衡，汽轮机转子合成应力公式，华北电力大学学报，1998．4
【31】 夏同棠，汽轮机转子热疲劳的计算方法，中国电机工程学报，1992．5
【32】 葛晓霞、缪国钧，汽轮机启动过程中转子温度的计算分析，热力发电，1997．10
【33】 杨丽君，元宝山发电厂600MW汽轮机转子热应力及启停损失计算分析，黑龙江电力技术，1996．8
【34】 电力部热工研究所、裴世英、李续军，汽轮机转子寿命的监测与管理，热力发电，1995．1
【35】 黄仙、杨昆、张宝衡，汽轮机转子热应力自适应模型研究，中国电机工程学报，1998．1
【36】 R. Viswanathan, R.I. 7affee, Toughness of Cr-Mo-V Steels for Steam Turbine Rotors, Journal of Engineering Materials and Technology, 1983.8
【37】 I. Klevtsov, R. Crane, Evaluation of Accumulated Fatigue in Metals Due to Random Oscillating Thermal Stresses, Journal of Pressure Vessel technology, 1998.2
【38】 V. P. Swaninathan, N. S. Cheruvu、A. Saxena, Life Assessment of an HP-IP Rotor Under Creep Service Conditions, Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 1990.4
【39】 N.E. Dowling, Fatigue Life Prediction for Complex Load Versus Time Histories, Journal of Engineering Materials and Technology, 1983.7
【40】 西南电力设计院、张晋斌，汽机应力计算及寿命损耗预测，热力发电，1996．5
【41】 美DavidJ．Kruglinski，王国印译，Visual C++技术内幕，清华大学出版社，1997．2
【42】 总参南京工程兵工程学院微机测控技术研究所，893-IDCN分布式智能数据采集网络使用说明书
【43】 Jeffrey Richter著，王书洪等译，Windows高级编程指南，清华大学出版社，1999．6
【44】 李汇成等编，新编WindowsAPI参考大全，电子工业出版社，2000．4
【45】 Microsoft公司著，Microsoft SQL Server7.0数据库实现，2000．6
【46】 Al williams著，龚波等译，MFC技术内幕，机械工业出版社，1995．5
【47】 Ansys公司，Ansys技术报告
【48】 谭浩强编著，C程序设计，清华大学出版社，1994．4
【49】 黄仙、倪维斗，汽轮机转子热应力的“复频法”建模研究，动力工程，1995．12
【50】 J．A．格兰汉主编，孟少农译，零件疲劳设计手册，人民交通出版社，1984．3
【51】 何光新，CrMoV钢中疲劳和蠕变的相互作用，汽轮机杂志，1995．6
【51】 大野、裕司等，汽轮机转子轴封部位的放热系数，火力原子发电厂，1978．7
【52】 日本火力发电厂汽轮机寿命管理，水利电力部西安热工所，1986．2
【53】 魏先英、余耀，调峰机组汽轮机转子热应力及寿命损耗的计算，上海汽轮机
【54】 李晓枫，对西屋公司DEH中应力计算方法的分析，汽轮机技术，1992，8
【56】 徐鸿、任宏，材料退化影响下汽轮机转子寿命损耗的探讨，中国电机工程学报，1992．1
【57】 陈赓、梁双印、张宝衡，汽轮机转子热应力及疲劳寿命的在线管理，汽轮机技术，1993．6
【58】 程鹏、钟芳源，汽轮机转子蠕变—疲劳耦合寿命精细分析与传统方法的比较，动力工程，1995．12
【59】 郭成壁 等，有限元及其在动力机械中的应用，国防工业出版社，1984．12
【60】 饶寿期，有限元和边界元法基础，北京航空航天大学出版社，1990．6