[發(fā)明專利]汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子啟動(dòng)曲線優(yōu)化及蠕變-疲勞壽命評(píng)估的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710422051.7
• 申請(qǐng)日: 2017-06-07
• 公開（公告）號(hào): CN107145687B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 紀(jì)冬梅;郭恒超;孫權(quán);戴晨;吳臻茂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海電力學(xué)院
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F30/17
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 應(yīng)小波

1.一種汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子啟動(dòng)曲線優(yōu)化及蠕變-疲勞壽命評(píng)估的方法，其特征在于，首先建立優(yōu)化啟動(dòng)目標(biāo)函數(shù)和約束條件，然后結(jié)合轉(zhuǎn)子應(yīng)力SVM模型和PSO算法計(jì)算出在滿足應(yīng)力要求下轉(zhuǎn)子在啟動(dòng)過程中不同時(shí)間的最優(yōu)溫升率，最后通過轉(zhuǎn)子CDM模型對(duì)此方法進(jìn)行驗(yàn)證分析；

該方法具體為：

1)定義啟動(dòng)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)和邊界條件：

2)建立轉(zhuǎn)子應(yīng)力SVM模型：

3)基于轉(zhuǎn)子應(yīng)力SVM模型的啟動(dòng)優(yōu)化；利用PSO算法尋找最優(yōu)溫升率；

4)優(yōu)化啟動(dòng)方案下的轉(zhuǎn)子蠕變-疲勞壽命評(píng)估；

所述的步驟4)優(yōu)化啟動(dòng)方案下的轉(zhuǎn)子蠕變-疲勞壽命評(píng)估具體為：

(1)分析汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子蠕變損傷；

(2)分析汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子疲勞損傷；

(3)分析汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子蠕變-疲勞耦合損傷；

所述的步驟4)詳細(xì)為：

(1)低周疲勞損傷壽命評(píng)估

(2)蠕變損傷壽命評(píng)估

(3)蠕變-疲勞交互作用下線性損傷壽命評(píng)估

其中

(4)蠕變-疲勞交互作用下非線性損傷壽命評(píng)估

式中：D_f為低周疲勞損傷；

D_c為蠕變損傷；

D_t為蠕變—疲勞交互作用下的線性損傷；

dD_t為蠕變—疲勞交互作用下的非線性損傷；

R_v為多軸系數(shù)，R_vf為疲勞載荷多軸系數(shù)，R_vc為蠕變載荷多軸系數(shù)；

Δε_p為塑性應(yīng)變范圍；

σ_eq為當(dāng)量應(yīng)力；

N為載荷循環(huán)次數(shù)；

ν為泊松比，取ν＝0.3；

t為運(yùn)行時(shí)間。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子啟動(dòng)曲線優(yōu)化及蠕變-疲勞壽命評(píng)估的方法，其特征在于，所述的步驟1)定義啟動(dòng)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)和邊界條件具體為：

(1)依據(jù)實(shí)際啟動(dòng)曲線，以主蒸汽的溫升率為參數(shù)，利用函數(shù)表達(dá)式定義啟動(dòng)時(shí)間；

(2)以主蒸汽的溫度和轉(zhuǎn)子危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)立作為約束邊界條件。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子啟動(dòng)曲線優(yōu)化及蠕變-疲勞壽命評(píng)估的方法，其特征在于，所述的步驟1)中具體的目標(biāo)函數(shù)為：

機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)規(guī)劃問題可寫作式(1)，在約束條件下求解目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)解的問題；

使服從約束條件：

H(K₁,...K_i,...K₅)＝H_max (3)

式中：H為主蒸汽溫度；

H_max為主蒸汽額定溫度，取537℃；

σ_mj為轉(zhuǎn)子關(guān)鍵點(diǎn)最大等效應(yīng)力；

σ_lj為材料許用應(yīng)力范圍；

a_i,b,c為常數(shù)；

K₁,K₂,K₃,K₄,K₅為不同時(shí)間段的溫升率。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子啟動(dòng)曲線優(yōu)化及蠕變-疲勞壽命評(píng)估的方法，其特征在于，所述的步驟1)中約束邊界條件的確定如下：

根據(jù)機(jī)組抽汽溫度及軸承處冷卻抽溫條件，確定冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子四個(gè)位置的第一類邊界條件，其中包括調(diào)節(jié)級(jí)前金屬溫度為45℃，軸承處溫度為40℃，軸封處溫度為100℃，高壓缸和中壓缸出口溫度為105℃，根據(jù)啟動(dòng)結(jié)束時(shí)溫度和壓力的大小，尋找5個(gè)最危險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。