[發明專利]一種基于等離子點火技術的燃煤機組深度調峰能耗成本計算方法

在審

• 申請號: 201911334368.0
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN111144047A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 林俐;許冰倩;岳曉宇;李北晨;姚叢霄;王騰志;張玉;顧嘉
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F119/04;G06F119/14;G06F119/08;G06Q50/06
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1.一種基于等離子點火技術的燃煤機組深度調峰能耗成本計算方法，其特征在于所述方法包括以下步驟：

步驟一：應用Manson-Coffin公式和Larson-Miller公式分別計算由轉子低周疲勞損耗和高溫蠕變損耗引起的變負荷損耗成本；

步驟二：計算深度調峰助燃階段的等離子點火成本；

步驟三：在機組低負荷運行煤耗成本的基礎上，構造等離子點火燃煤機組深度調峰能耗成本函數。

2.根據權利要求1所述的等離子點火技術的燃煤機組深度調峰能耗成本計算方法，其特征在于，所述步驟一的具體步驟是：

機組變負荷使得機組轉子軸系的熱應力過大，過大的交變熱應力作用會引起低周疲勞壽命損耗和蠕變損耗，可導致機組本體發生嚴重的變形和斷裂，減少機組壽命；

S1：計算轉子熱應力；

首先進行轉子熱應力計算，一般采用有限元計算軟件ANSYS對機組負荷為P時轉子的溫度場、應力場進行計算，得到轉子熱應力σ_th。由于熱應力集中現象，轉子不同部位所受熱應力大小不同。葉輪根部的熱應力較其他部位大得多，因此本專利按照調節級葉輪根部的最大熱應力計算轉子熱應力為：

σ_eq＝K_thσ_th (1)

其中，K_th為熱應力集中系數；

S2：計算轉子總應變；

轉子總應變計算公式為：

其中，μ為泊松比，E為工作溫度下的彈性模量；

S3：應用Manson-Coffin公式，通過轉子總應變幅確定轉子致裂循環周次；

Manson-Coffin公式可描述總應變與轉子致裂循環周次的關系，其函數關系為：

ε＝A[2N(P)]^b+B[2N(P)]^c (3)

其中，A和B為材料系數，b為材料的疲勞強度指數，c為材料的疲勞延性指數，N_t為轉子致裂循環周次；

S4：計算機組低周疲勞壽命損耗率；

機組深度調峰降負荷至P時，其機組壽命損耗率可表示為：

d₁＝1/(2N_t(P)) (4)

S5：應用Larson-Miller公式計算轉子蠕變時間；

Larson-Miller公式可描述轉子運行溫度和該溫度下蠕變時間的關系，其函數關系為：

其中，T為運行溫度，C,C₁,C₂,C₃,C₄為材料相關常數，t_ul為材料蠕變斷裂時間；

S6：計算機組蠕變壽命損耗率；

蠕變壽命損耗率為：

d₂＝1/t_ul (6)

S7：計算機組變負荷損耗成本；

計算機組變負荷轉子的地州疲勞壽命損耗和蠕變壽命損耗后，變負荷調峰下的機組損耗成本計算可采用如下公式：

w_cost(P)＝(d₁+d₂)×β×S_unit (7)

其中，β為火電廠實際運行損耗系數。不助燃深度調峰階段為β₁，助燃深度調峰階段為β₂，β₂β₁。S_unit為機組購機成本。