[發(fā)明專利]汽輪機轉子數字孿生體構建方法及監(jiān)控系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111523260B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發(fā)明（設計）人: 汪勇;吳巖;鄭耀東;郭榮;楊天明;高懷玉;張鐸;劉菊菲;高明;張玉江;滿玉軍;朱憲磊;鄧志成;曹振東;張振文;范佳卿
• 申請（專利權）人: 上海發(fā)電設備成套設計研究院有限責任公司;國家電投集團內蒙古能源有限公司;內蒙古霍煤鴻駿鋁電有限責任公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/27
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊

1.一種汽輪機轉子數字孿生體構建方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步：建立汽輪機轉子的二維模型并進行網格劃分，得到汽輪機轉子的網格與節(jié)點模型，確定各節(jié)點的位置坐標并存儲在人工智能計算服務器和空間擴展服務器，將位于汽輪機轉子外表面的各節(jié)點坐標單獨提取形成節(jié)點組存儲在人工智能計算服務器和空間擴展服務器；

第二步：根據汽輪機轉子的二維模型測量得到轉子長度l和二維轉子截面積S，計算得出轉子的平均半徑r_p：

第三步：搜集現有測點參數的變化曲線，其中，所述現有測點參數包括冷態(tài)起動、溫態(tài)起動、熱態(tài)起動、極熱態(tài)起動、正常停機、滑參數停機過程中主蒸汽溫度與壓力、再熱蒸汽溫度與壓力、排汽溫度與壓力、主蒸汽流量、再熱蒸汽流量、機組功率、汽輪機轉速、缸壁金屬溫度；

第四步：利用搜集到的測點參數的變化曲線開展汽輪機轉子有限元計算，得出不同起停工況下、不同時間點溫度場、應力場和位移場的計算結果，并將汽輪機轉子有限元模型中各節(jié)點的溫度、等效應力、軸向位移、徑向位移和切向位移進行匯總，作為人工智能訓練的樣本庫；

第五步：利用有限元計算得到的樣本庫，采用神經網絡法進行人工智能訓練，得到現有測點與汽輪機轉子有限元模型中各節(jié)點的溫度、等效應力、軸向位移、徑向位移和切向位移的映射關系，并存儲在人工智能計算服務器；

第六步：汽輪機轉子數據庫服務器從電廠DCS工作站實時調取現有測點數據，并輸入人工智能計算服務器，經過人工智能計算服務器得出汽輪機轉子各節(jié)點的溫度、等效應力、軸向位移和徑向位移，并將數據輸入空間擴展服務器；

第七步：空間擴展服務器根據轉子外表面節(jié)點組中各節(jié)點坐標將二維節(jié)點擴展為三維節(jié)點，對于節(jié)點處半徑小于等于平均直徑平均半徑r_p的節(jié)點，圓周上擴展為12個節(jié)點，對于節(jié)點處半徑大于平均直徑平均半徑r_p的節(jié)點，圓周上擴展為24個節(jié)點；

第八步：空間擴展服務器根據人工智能計算服務器得到的二維模型各節(jié)點的計算數據以及擴展后的三維節(jié)點位置坐標，實時顯示汽輪機轉子的溫度場云圖、應力場云圖和位移場云圖，構建汽輪機轉子的三維數字孿生體模型。

2.如權利要求1所述的一種汽輪機轉子數字孿生體構建方法，其特征在于，第五步中，所述神經網絡法采用循環(huán)神經網絡法。

3.如權利要求1所述的一種汽輪機轉子數字孿生體構建方法，其特征在于，第六步中，所述現有測點數據包括主蒸汽溫度與壓力、再熱蒸汽溫度與壓力、排汽溫度與壓力、主蒸汽流量、再熱蒸汽流量、機組功率、汽輪機轉速、缸壁金屬溫度。

4.一種汽輪機轉子數字孿生體監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，運行有權利要求1所述的汽輪機轉子數字孿生體構建方法，包括汽輪機轉子數據庫服務器、人工智能計算服務器、空間擴展計算服務器、網頁服務器和用戶端瀏覽器，汽輪機轉子數據庫服務器從電廠DCS工作站調取現有測點數據并與人工智能計算服務器連接，人工智能計算服務器與空間擴展計算服務器連接，空間擴展計算服務器連接網頁服務器，網頁服務器連接用戶端瀏覽器。