[發明專利]汽輪發電機轉子護環等效應力在線監視與控制裝置及方法

有效

• 申請號: 200910201404.6
• 申請日: 2009-12-18
• 公開（公告）號: CN101763090A
• 公開（公告）日: 2010-06-30
• 發明（設計）人: 史進淵;蘭吉勇;歐陽葵;毛建民;楊宇;韓德誠;陳國華;陳健中;鄧志成;汪勇;吳茜;張琳
• 申請（專利權）人: 上海發電設備成套設計研究院;上海外高橋發電有限責任公司;上海上發院發電成套設備工程有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩

技術領域

本發明涉及汽輪發電機轉子護環等效應力在線監視與控制裝置及方法，屬于汽輪發電 機技術領域。

背景技術

在汽輪發電機的運行中，轉子護環是汽輪發電機中承受應力最大的部件，除了承受轉 子護環本身旋轉產生的離心力外，還要承受汽輪發電機轉子端部繞組產生的離心力、護環 與轉子本體的過盈配合應力、護環與中心環的過盈配合應力以及護環沿徑向溫度分布不均 勻產生的熱應力等，轉子護環是影響汽輪發電機安全運行的關鍵部件。在汽輪發電機的啟 動、停機和負荷變動過程中，汽輪發電機轉子繞組的勵磁電流會發生變化。勵磁損耗與勵 磁電流的平方成正比，勵磁損耗絕大部分轉變成熱量。汽輪發電機轉子端部繞組熱量的變 化將引起轉子護環沿徑向溫度不均勻而產生大的熱應力，導致汽輪發電機護環的等效應力 發生變化，若控制不當，將會縮短汽輪發電機轉子護環的使用壽命。現有技術中還不能實 現汽輪發電機轉子護環等效應力的監視與控制。

發明內容

本發明的目的是提供一種汽輪發電機轉子護環等效應力在線監視與控制裝置及方法， 實現汽輪發電機轉子護環的等效應力的在線監視與控制。

為了實現以上目的，本發明的技術方案是提供一種汽輪發電機轉子護環等效應力在線 監視與控制裝置，其特征在于，包括等效應力計算服務器，等效應力計算服務器通過廠級 監控信息裝置(SIS裝置)與汽輪發電機的分散控制裝置(DCS)相連接。

本發明還提供了上述裝置所采用的汽輪發電機轉子護環等效應力在線監視與控制方 法，其特征在于，采用C語言編寫汽輪發電機轉子護環等效應力的計算機軟件，運行在等 效應力計算服務器上，應用于汽輪發電機轉子護環的等效應力在線監視與控制，其具體步 驟為：

第一步：讀取汽輪發電機在線測點數據：

等效應力計算服務器每隔Δτ＝1秒至300秒，從廠級監控信息裝置讀取來自汽輪發 電機的分散控制裝置的汽輪發電機的轉速、有功、無功、勵磁電流、勵磁電壓、氫氣壓力、 冷氫溫度以及熱氫溫度的數據；

第二步：計算汽輪發電機轉子護環的熱應力：

針對轉速、有功、無功、勵磁電流、勵磁電壓、氫氣壓力、冷氫溫度和熱氫溫度的數 據變化，采用現有技術的厚壁圓筒模型，在線計算汽輪發電機轉子護環的溫度場，以及轉 子護環不同半徑處的切向熱應力σ_θth、徑向熱應力σ_rth和軸向熱應力σ_zth；

第三步：計算汽輪發電機轉子護環的離心應力：

針對汽輪發電機轉速的數據變化，采用現有技術的旋轉厚壁圓筒模型，在線計算汽輪 發電機轉子護環不同半徑處的切向離心應力σ_θω、徑向離心應力σ_rω和軸向離心應力σ_zω；

第四步：計算汽輪發電機轉子護環的復合應力：

調用采用現有技術的承內壓厚壁圓筒模型事先計算得出的汽輪發電機轉子護環在承受 過盈配合內壓力下不同半徑處的切向應力σ_θp、徑向應力σ_rp和軸向應力σ_zp，汽輪發電 機轉子護環不同半徑處的切向復合應力σ_θ、徑向復合應力σ_r和軸向復合應力σ_z的計算 公式分別為：

σ_θ＝σ_θth+σ_θω+σ_θp；

σ_r＝σ_rth+σ_rω+σ_rp；

σ_z＝σ_zth+σ_zω+σ_zp；

第五步：計算汽輪發電機轉子護環的等效應力監視值：

汽輪發電機轉子護環不同半徑處的等效應力監視值的在線計算公式為：