[發明專利]汽輪機葉片裂紋評估系統及汽輪機葉片裂紋預警方法

有效

• 申請號: 201810840201.0
• 申請日: 2018-07-26
• 公開（公告）號: CN109186744B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 張宏濤;李宇峰;翁振宇;馬義良;關淳;初世明;薛海亮;李央;梁天賦;郭魁俊;馬小樂
• 申請（專利權）人: 哈爾濱汽輪機廠有限責任公司
• 主分類號: G01H11/06
• 分類號: G01H11/06
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

汽輪機葉片裂紋評估系統及汽輪機葉片裂紋預警方法，屬于汽輪機葉片振動參數監測技術領域。解決了現有汽輪機葉片振裂事故發生率高，葉片振動頻率與幅值參數監測準確率低，無法準確評估葉片裂紋風險的問題。本發明采用傳感器直接采集到汽輪機圍帶連接整圈葉片的振動數據，通過對汽輪機葉片的振動在線監測，基于振動信號實現收集葉片振動數據，進行實時的葉片的疲勞風險估計、裂紋識別和裂紋風險評估，避免葉片斷裂事故的發生。本發明適用于汽輪機葉片裂紋評估與預警。

技術領域

本發明屬于汽輪機葉片振動參數監測與裂紋評估技術領域。

背景技術

葉片是汽輪機的心臟，它的安全可靠性直接關系到汽輪機和整個電站的安全運行，且隨著我國電力行業的迅速發展和技術水平的不斷提高，大容量、高參數的汽輪機組已占據市場主導地位，葉片的工作環境也是越發惡劣，葉片振裂事故也是時有發生，由于汽輪機葉片只數多、難以安裝在線監測傳感器、葉片動力學特性復雜等因素，目前還沒有準確評估其運行狀態的手段，來有效的遏制葉片事故發生。

發明內容

本發明是為了解決現有汽輪機葉片振裂事故發生率高，葉片振動頻率與幅值參數監測準確率低，無法準確評估葉片裂紋風險的問題，提出了一種汽輪機葉片裂紋評估系統及汽輪機葉片裂紋預警方法。

本發明所述的汽輪機葉片裂紋評估系統，該系統包括葉片振動數據采集系統1、葉片振動數據管理系統2和葉片裂紋評估模塊3；

葉片振動數據采集系統1包括電渦流傳感器11、信號轉換電路12和信號調理電路13；

電渦流傳感器11，用于實時采集汽輪機運行狀態下整圈葉片和單只葉片的振動脈沖時間模擬信號；并將汽輪機的整圈葉片和單只葉片振動的脈沖時間模擬信號發送至信號轉換電路12；所述電渦流傳感器11的位置通過實驗結合有限元仿真計算分析確定；

信號轉換電路12，用于接收汽輪機整圈葉片和單只葉片振動的脈沖時間模擬信號數據，對接收的振動脈沖時間模擬信號數據進行模數轉換，獲得數字形式的振動數據，并結合汽輪機葉片的轉速和鍵相信號，對數字形式的振動數據進行時間-位移轉換，獲得數字形式的汽輪機整圈葉片和單只葉片的振動位移數據；并將數字形式的振動位移數據發送至信號調理電路13；

信號調理電路13，用于接收數字形式的汽輪機整圈葉片和單只葉片的振動位移數據，并對所接收的振動相位數據進行放大和濾波處理，并將放大濾波后的振動位移數據發送至葉片振動數據管理系統2；

葉片振動數據管理系統2，用于接收放大濾波后的汽輪機整圈葉片和單只葉片振動位移數據，并對振動位移數據進行存儲；同時接收葉片裂紋評估模塊3發送的特征數據，對特征數據進行存儲；并將接收的放大濾波后的汽輪機整圈葉片和單只葉片振動位移數據發送至葉片裂紋評估模塊3；

葉片裂紋評估模塊3包括葉片振動數據分析模塊31、疲勞評估預警模塊32和裂紋評估模塊33；

葉片振動數據分析模塊31，用于接收葉片振動數據管理系統2發送的放大濾波后的汽輪機整圈葉片和單只葉片振動位移數據，對所接收的振動位移數據進行處理獲取葉片振動的特征數據；并將汽輪機運行時整圈葉片的特征數發送至裂紋評估模塊33，將將汽輪機運行時單只葉片的特征數據發送至疲勞評估預警模塊32；

所述特征數據包括汽輪機運行時單只葉片模態振動幅值和模態振動頻率的和汽輪機運行時整圈葉片的模態振動幅值和模態振動頻率；

疲勞評估預警模塊32，用于接收汽輪機單只葉片的模態振動幅值，并利用幅值-動應力關系模型，獲得汽輪機單只葉片所受的動應力，并根據葉片高周疲勞的應力壽命考核方法獲得汽輪機運行狀態下單只葉片的疲勞損傷量；

還用于判斷汽輪機單只葉片疲勞損傷量是否大于葉片疲勞預警值，汽輪機單只葉片疲勞損傷量大于葉片疲勞預警值時，發出葉片疲勞預警信號，實現單只葉片疲勞損傷的評估預警；