[發明專利]渦輪葉片的壽命確定方法、裝置、電子設備及存儲介質

在審

• 申請號: 202210023128.4
• 申請日: 2022-01-10
• 公開（公告）號: CN114357911A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 藍吉兵;魏佳明;隋永楓;余沛坰;王博;屠瑤;潘慧斌;李祎曼;初鵬;鄭健生
• 申請（專利權）人: 杭州汽輪機股份有限公司
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/04;G06F119/14
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 畢翔宇

1.一種渦輪葉片的壽命確定方法，其特征在于，所述方法包括：

獲取正在工作中的燃氣輪機機組在不同工作時長的壓氣機進口流量、壓氣機出口壓力、壓氣機出口溫度和渦輪入口溫度；

根據所述壓氣機進口流量、所述壓氣機出口壓力、所述壓氣機出口溫度和所述渦輪入口溫度，計算所述燃氣輪機機組中渦輪葉片在不同工作時長對應的溫度場；

針對所述渦輪葉片的彈性矩陣、所述渦輪葉片在每個工作時長對應的溫度場和所述渦輪葉片在歷史工作過程中與所述工作時長對應的葉片轉速，確定所述渦輪葉片對應的應力張量矩陣；

根據所有的應力張量矩陣和應力壽命公式，確定所述渦輪葉片的壽命。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取正在工作中的燃氣輪機機組在不同工作時長的壓氣機進口流量、壓氣機出口壓力、壓氣機出口溫度和渦輪入口溫度，包括：

按照預設的初始時間間隔，獲取正在工作中的所述燃氣輪機機組在不同工作時長的壓氣機進口流量、壓氣機出口壓力、壓氣機出口溫度和渦輪入口溫度；

根據所述壓氣機進口流量、所述壓氣機出口壓力、所述壓氣機出口溫度和所述渦輪入口溫度，計算所述渦輪葉片在不同工作時長對應的換熱邊界值；所述換熱邊界值包括換熱系數和流體溫度；

判斷在時間上相鄰的兩個工作時長的換熱邊界值的差值的絕對值是否滿足預設閾值；

若所述絕對值不滿足預設閾值，則在所述兩個工作時長分別對應的結束時間點的中間插入采集點；根據預設的初始時間間隔和所有采集點，再次判斷當前工作過程中在時間上相鄰的兩個工作時長的換熱邊界值的差值的絕對值是否滿足預設閾值；

若所述絕對值滿足預設閾值，將在當前工作過程中獲取到的所述燃氣輪機機組在不同工作時長的壓氣機進口流量、壓氣機出口壓力、壓氣機出口溫度和渦輪入口溫度作為最終獲取結果。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據所述壓氣機進口流量、所述壓氣機出口壓力、所述壓氣機出口溫度和所述渦輪入口溫度，計算所述燃氣輪機機組中渦輪葉片在不同工作時長對應的溫度場，包括：

根據所述渦輪葉片的形狀特征和傳熱特點，對所述渦輪葉片的立體模型進行網格劃分；所述傳熱特點包括換熱系數、熱流密度；

根據各個工作時長的換熱邊界值和每個網格的位置，計算所述渦輪葉片在不同工作時長下的每個網格所在位置的溫度；

根據所述渦輪葉片在不同工作時長下的每個網格所在位置的溫度，確定所述渦輪葉片在不同工作時長對應的溫度場。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述針對所述渦輪葉片的彈性矩陣、所述渦輪葉片在每個工作時長對應的溫度場和所述渦輪葉片在歷史工作過程中與所述工作時長對應的葉片轉速，確定所述渦輪葉片對應的應力張量矩陣，包括：

對所述渦輪葉片施加所述渦輪葉片在歷史工作過程中與在當前工作過程中的工作時長對應的葉片轉速和溫度場；

基于所述渦輪葉片的屈服準則，根據所述渦輪葉片的彈性矩陣和不同工作時長的溫度場，確定所述渦輪葉片在當前工作過程中每個網格所在位置在不同工作時長對應的應力張量矩陣。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述根據所有的應力張量矩陣和應力壽命公式，確定所述渦輪葉片的壽命，包括：

根據所有應力張量矩陣，計算所述渦輪葉片在當前工作過程中每個網格中的每個節點所在位置的應力張量最大值與應力張量最小值的差值，得到每個節點所在位置的應力張量幅值；

根據所述應力張量幅值，采用應力壽命公式計算每個節點所在位置的低循環疲勞壽命；

將最小的低循環疲勞壽命確定為所述渦輪葉片的壽命。