[發明專利]發電機轉子及轉子護環的壽命評估方法

無效

• 申請號: 200910195881.6
• 申請日: 2009-09-18
• 公開（公告）號: CN102024070A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 李穎;祝瑞金
• 申請（專利權）人: 華東電力試驗研究院有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海明成云知識產權代理有限公司 31232
• 代理人: 常明

技術領域

本發明涉及火力發電廠發電機設備的壽命評估方法，特別涉及一種火力發電廠發電機轉子及轉子護環的壽命評估方法。

背景技術

火力發電廠汽輪發電機組壽命評估是確保機組安全可靠運行的一項重要技術措施。近年來，對汽輪機轉子及鍋爐汽包等關鍵部件的壽命評估已相對成熟，它對指導機組的安全運行、確定合理的啟停方式、機組參與調峰的安全性評定等方面都起到了重要作用。特別是將壽命評定技術用于機組改造和狀態檢修等領域，使得該項技術的完整性就顯得很重要。

但是目前，對汽輪發電機組而言，僅對汽輪機的高、中壓轉子以及閥殼、汽缸，鍋爐的汽包和集箱等部件建立了較成熟的應力分析和壽命評價技術，但對發電機的轉子和相關的一些重要轉動部件如護環等，均未建立合適的壽命評價方法。而發電機由于參與調峰等因素后，因絕緣不良以及冷卻不當等所造成的過熱等對轉子造成的影響程度，不會亞于汽輪機轉子由于冷熱態啟停對轉子壽命造成的影響。

護環是汽輪發電機受力最大的部件，其在靜止狀態承受由過盈配合產生的應力，運行時承受自身離心力、端部線圈離心力和剩余過盈產生的應力。而發電機由于參與調峰等因素或由于本身電氣方面的原因導致故障，對護環所產生的影響在整個汽輪發電機壽命中也是不可忽略的。特別是在機組改造和狀態檢修實施過程中，對護環狀態的評估應該是不可或略的。建立一套適用于火力發電廠氫冷機空冷發電機轉子及護環的壽命評估方法，可以更好地指導生產。

發明內容

鑒于上述現有技術，本發明的任務是提供一種火力發電廠發電機轉子及轉子護環的壽命評估方法，它克服了現有技術的缺陷，以達到有效評估發電機轉子裝置使用壽命的目的。

本發明的技術解決方案如下：

一種發電機轉子及轉子護環的壽命評估方法，它包括下列步驟：

A、確定轉子及轉子護環的數種狀態并進行熱影響分析；

B、對轉子及轉子護環的溫度場和應力場建立系統模型；

C、對溫度場和應力場的系統模型進行有限元計算分析；

D、進行壽命損傷分析。

所述步驟A中轉子及轉子護環的狀態有靜止狀態、穩定運行狀態、冷態啟動、熱態啟動以及停機過程。

本發明的第一個研究關鍵是如何定量確定轉子在運轉過程中，包括啟停階段、運轉階段、承受異常故障階段，由于風、水、電等參數變化所造成的轉子溫度應力分布，其中還包括了如何確定轉子、繞組和冷卻介質之間的熱交換類型和過程，定量確定熱交換系數，轉子等部件的計算模型的建立，受力狀態的分析。本發明的第二個研究關鍵是壽命損傷機理的研究和壽命評價方法的建立。通過對上述兩項關鍵技術的研究，可以建立一套發電機轉子等部件的壽命評定技術，進而完善整個汽輪發電機組的壽命評定技術。

附圖說明

附圖是本發明的一種發電機轉子及轉子護環的壽命評估方法的流程示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和較佳實施例來進一步說明本發明的發電機轉子及轉子護環的壽命評估方法。

按本發明的一種火力發電廠發電機轉子及轉子護環的壽命評估方法，其建立過程是：

通過對發電機轉子和轉子護環的結構和工作原理的分析，確定部件在不同運行階段的熱交換機理，從而確定發電機轉子和轉子護環工作的邊界條件；通過對上述構件的受力分析，確定其力學模型和計算模型；采用有限元方法進行溫度場和應力場計算分析；根據計算結果進行損傷機理的分析，從而建立壽命評估方法。

所述壽命評估方法包括下列步驟：

1、確定轉子及轉子護環的各種狀態并進行熱影響分析。轉子及轉子護環的狀態有靜止狀態、穩定運行狀態、冷態啟動、熱態啟動以及停機過程。

2、對轉子及轉子護環的溫度場和應力場建立系統模型。

3、對溫度場和應力場的系統模型進行有限元計算分析。

4、進行壽命損傷分析。

在實際工作中，發電機參與調峰運行(頻繁的負荷升降)和兩班制運行(頻繁啟停)時，會發生絕緣不良和冷卻不當等現象，造成轉子過熱從而對發電機轉子的壽命產生影響。護環是汽輪發電機受力最大的部件，其在靜止狀態承受由過盈配合產生的應力，運行時承受自身離心力、端部線圈離心力和剩余過盈產生的應力，發電機由于參與調峰等因素或由于本身電氣方面的原因導致故障，也會影響護環的使用壽命。

壽命評估方法就是首先了解評估對象的工作環境，確定環境對壽命的影響因素，然后分別定量計算這些因素與壽命的關系，最后根據評估對象未來的工作狀態預測其剩余壽命。