[發明專利]電站鍋爐爐外承壓部件應力強度在線監控裝置及方法

有效

• 申請號: 201010102175.5
• 申請日: 2010-01-28
• 公開（公告）號: CN101788138A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 史進淵;鄒軍;沈海華;李偉農;楊宇;鄧志成;汪勇;楊士華;曹暉;蔡維明;李立人;盛建國
• 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: F22B35/18
• 分類號: F22B35/18;G05B19/048;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

本發明涉及電站鍋爐爐外承壓部件應力強度在線監控裝置及方法，屬于電站鍋爐技術領域。

背景技術

在電站鍋爐的運行中，電站鍋爐的汽包或汽水分離器、集箱、汽水管道和減溫器等爐外承壓部件除了承受蒸汽或水的壓力作用產生的機械應力之外，在鍋爐的啟動、停爐或負荷變動過程中，由于沿承壓部件徑向溫度分布不均勻產生比較大的熱應力，導致電站鍋爐爐外承壓部件的應力強度發生變化，若控制不當，將會縮短電站鍋爐爐外承壓部件的使用壽命。現有技術，還不能實現電站鍋爐爐外承壓部件應力強度的監視與控制。

發明內容

本發明的目的是提供一種監視與控制裝置，實現電站鍋爐爐外承壓部件的應力強度的在線監控。

為了實現以上目的，本發明的技術方案是提供一種電站鍋爐爐外承壓部件應力強度在線監控裝置，其特征在于，包括應力強度計算服務器，應力強度計算服務器通過廠級監控信息裝置(SIS裝置)與電站鍋爐分散控制裝置(DCS)連接。

本發明還提供了采用上述裝置的電站鍋爐爐外承壓部件應力強度在線監控方法，其特征在于，采用C語言編寫電站鍋爐爐外承壓部件應力強度的計算機軟件，運行在應力強度計算服務器上，應用于電站鍋爐爐外承壓部件的應力強度在線監控，其具體步驟為：

第一步：讀取電站鍋爐在線測點數據：

應力強度計算服務器每隔Δτ＝1秒至300秒，從廠級監控信息裝置讀取來自電站鍋爐分散控制裝置的電站鍋爐的汽水系統的工質壓力和溫度，爐外承壓部件壁溫的數據；

第二步：計算電站鍋爐爐外承壓部件的熱應力：

針對電站鍋爐汽水系統的工質壓力和溫度，爐外承壓部件壁溫的數據變化，采用現有技術中的厚壁圓筒簡化模型，在線計算電站鍋爐爐外承壓部件的內外壁溫差，以及爐外承壓部件的切向熱應力σ_θth、徑向熱應力σ_rth和軸向熱應力σ_zth；

第三步：計算電站鍋爐爐外承壓部件由工質壓力引起的機械應力：

針對電站鍋爐汽水系統的工質壓力和爐外承壓部件壁溫的數據變化，采用現有技術中的厚壁圓筒簡化模型，在線計算電站鍋爐爐外承壓部件的切向機械應力σ_θp、徑向機械應力σ_rp和軸向機械應力σ_zp；

第四步：計算電站鍋爐爐外承壓部件的復合應力：

電站鍋爐爐外承壓部件的切向復合應力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_θp；

σ_r＝σ_rth+σ_rp；

σ_z＝σ_zth+σ_zp；

式中：

σ_θth——爐外承壓部件的切向熱應力；

σ_θp——爐外承壓部件的切向機械應力；

σ_rth——爐外承壓部件的徑向熱應力；

σ_rp——爐外承壓部件的徑向機械應力；

σ_zth——爐外承壓部件的軸向熱應力；

σ_zp——爐外承壓部件的軸向機械應力；

第五步：計算電站鍋爐爐外承壓部件的應力強度監視值；

電站鍋爐爐外承壓部件的應力強度監視值的在線計算公式為：

S＝max{|σ_θ-σ_r|；|σ_r-σ_z|；|σ_z-σ_θ|}；

第六步：確定工作壁溫下材料的屈服極限：

采用現有技術，根據電站鍋爐爐外承壓部件的材料高溫力學性能的試驗曲線，確定在工作壁溫t的電站鍋爐的爐外承壓部件材料的屈服極限σ^t_0.2；

第七步：在線計算電站鍋爐爐外承壓部件的相對應力強度：

采用如下公式，計算電站鍋爐爐外承壓部件的相對應力強度R_s：