[發明專利]汽輪機紅套環與高壓內缸紅套緊力的監控方法及系統

有效

• 申請號: 201610108171.5
• 申請日: 2016-02-26
• 公開（公告）號: CN105756724B
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 史進淵;鄧志成;汪勇;危奇;楊宇;席會杰;張成義;林潤達
• 申請（專利權）人: 上海發電設備成套設計研究院
• 主分類號: F01D21/00
• 分類號: F01D21/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 翁若瑩,吳小麗

技術領域

本發明涉及汽輪機紅套環與高壓內缸紅套緊力的監控方法及系統，屬于汽輪機技術領域。

背景技術

目前，超超臨界汽輪機的主蒸汽壓力達到28MPa至38MPa時，高壓內缸中分面法蘭的高溫螺栓強度很難滿足現用汽輪機設計規范的要求，高壓內缸需要采用中分面無外伸法蘭的筒形汽缸。汽輪機采用紅套環的高壓內缸是一種常用的筒形汽缸，既可以承受比較高的工作壓力，又具有起動、停機和負荷變動過程中熱應力小的特點。筒形高壓內缸采用數只鋼制紅套環將高壓內缸的上下兩半汽缸緊箍成一個圓筒體，在汽輪機的使用過程中，由于汽缸高溫段紅套環的工作溫度高，隨著運行時間的增長，紅套環發生蠕變與松弛，紅套環與高壓內缸的紅套緊力減小，并有可能導致高壓內缸漏汽，若汽輪機紅套環與高壓內缸的紅套緊力監控不當，會影響汽輪機的安全與經濟運行，工程上急需汽輪機紅套環與高壓內缸紅套緊力的監控方法。

瑞典通用電氣-布朗-博韋力股份公司已經申請發明專利“用于抽汽式渦輪機的收縮環輪”，申請號99108029.7，給出了汽輪機采用紅套環高壓內缸的抽汽空腔的新結構。哈爾濱汽輪機廠有限責任公司已經申請實用新型專利“汽輪機套裝式汽缸紅套環加熱裝置”，申請號201520555006.5，給出了汽缸紅套環的套裝和拆除的加熱裝置。在汽輪機的運行過程中，紅套環發生蠕變與松弛，紅套環與高壓內缸的紅套緊力減小。公開文獻報道，還沒有汽輪機紅套環與高壓內缸紅套緊力的監控方法。在汽輪機的設計階段和使用階段，汽輪機紅套環與高壓內缸紅套緊力的監控，還沒有合適的方法可供使用。

發明內容

本發明要解決的技術問題是如何實現汽輪機紅套環與高壓內缸紅套緊力的監控。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是提供一種汽輪機紅套環與高壓內缸紅套緊力的監控方法，其特征在于該方法由以下步驟組成：

第一步、獲得室溫下汽輪機高壓內缸紅套環材料的彈性模量E和泊松比ν；

第二步、獲得制造廠的高壓內缸與紅套環的測量數據，包括：

汽輪機高壓內缸套裝紅套環部位的首次紅套之前的汽缸內半徑R_a、首次紅套之前的汽缸外半徑R_b1、首次紅套之前的紅套環內半徑R_b2、首次紅套之前的紅套環外半徑R_c、紅套環上的測點半徑R_t、首次紅套之前的紅套環上兩個測點之間的弦長L₀、首次紅套之后的紅套環上兩個測點之間的弦長L₁；

第三步、計算首次紅套前后紅套環上兩個測點之間的弦長的變化值Y₀：

首次紅套前后紅套環上兩個測點之間的弦長的變化值Y₀的計算公式為：

Y₀＝L₁-L₀(1)

第四步、計算紅套環與高壓內缸的初始過盈量δ_b：

紅套環與高壓內缸的初始過盈量δ_b的計算公式為：

δ_b＝R_b1-R_b2(2)

第五步、計算紅套環的過盈量δ_i：

給汽缸外半徑與紅套環內半徑之間加裝不同厚度的墊片，厚度為H_i的第i個墊片對應的紅套環的過盈量δ_i的計算公式為：

δ_i＝δ_b+H_i (3)

第六步、計算紅套后紅套環的分層半徑R_b：

高壓內缸紅套后，汽缸與紅套環的分層半徑R_b的計算公式為：

第七步、計算過盈量δ_i對應的紅套環與高壓內缸的紅套緊力P_i：

過盈量δ_i對應的紅套環與高壓內缸的紅套緊力P_i的計算公式為：

式中：

R_a——套裝紅套環部位的首次紅套之前的汽缸內半徑；

R_b——紅套后高壓內缸與紅套環的分層半徑；

R_c——首次紅套之前的紅套環外半徑；

E——在室溫下紅套環材料的彈性模量；

第八步、計算測點徑向位移u_i：