汽轮机转子寿命损耗在线监测系统开发与应用

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1、第57卷第4期汽轮机技术V01．57No．42015年8月TURBINETECHNOLOGYAug．2015汽轮机转子寿命损耗在线监测系统开发及应用张艾萍，沈忠良，张帅，付从伟(1东北电力大学能源与动力工程学院，吉林132000；2山东华聚能源股份有限公司，邹城273500)摘要：基于有限差分法，采用MATLAB和组态软件开发了基于火电厂SIS数据平台的汽轮机组寿命在线监测系统，实时考虑放热系数变化，转子材料物性变化等因素。通过现场运行，结果表明该系统能很好的反映出转子温度场及应力场分布，可以为

2、机组的安全、经济运行及寿命管理提供有效的技术手段，能够很好地满足工程实际需要。关键词：汽轮机转子；有限差分法；温度场；寿命监测；低周疲劳分类号：TK263．61文献标识码：A文章编号：1001-5884(2015)04-0277-04TheDevelopmentandApplicationofOnlineLifeLossMonitoringSystemforSteamTurbineRotorsZHANGAi-ping，SHENZhong-liang，ZHANGShuai，FUCong-wei(1

3、SchoolofEnergyandPowerEngineering，NortheastDianLiUniversity，Jilin132000，China；2ShandongHuajuEnergyCompanyLimited，Zoucheng273500，China)Abstract：Basedonthefinitediferencemethod，theonlinelifelossmonitoringsystemwasdevelopedbyusingMatlabandConfigurations

4、oftwaretools，basingondatacenterplatformofSIS，thereal—timeheattransfercoeficientandtherotormaterialpropertieschangesandotherfactorshavebeenconsidered．Theactualfieldoperationsshowedthatthesystemcanwellreflectthedistribution0ftemperaturefieldandstressfi

5、eld．Thesystemcanprovideefectivetechnicalmeansforthesafe，economicaloperationandlifemanagementforthesteamturbine，canefectivelymeettheneedsofengineeringpractica1．Keywords：turbinerotor；finitediferencemethod；temperaturefield；lifemonitoring；lowcyclefatigue

6、操作简捷，以实时数据为依托，完成对机组运行的在线监测，0前言对机组的安全、经济、高效运行具有显著的指导作用。随着我国电力工业的发展，用电结构发生了很大的变1转子温度场、应力场计算化，电网峰谷逐渐加大，且由于“上大压小”的调整政策，越来越多的火电机组参与调峰运行已势在必行。由于频繁启停1．1转子温度场和负荷调整，使汽轮机转子经常承受剧烈的温度变化和交变计算汽轮机转子不稳定温度场时，将转子视为一个均热应力，这种交变热应力严重影响机组的寿命，同时给机组匀、各向同性且无内热源的无限长空心圆柱体一维模型，

7、忽带来安全隐患⋯。因此，对转子寿命进行研究并开发相应的略轴向和切向温度分布不均的影响，只考虑径向温差，这样将在线监测系统，可以在最大程度上保证机组的安全可靠运问题转化为一维非稳态导热问题，其数学模型及边界条件为：行，对提高企业效益，也具有十分重要的现实意义。a：n(＼曼OR+上ROR)，汽轮机转子是高速旋转部件，目前由于技术上的困难，对热应力直接测量非常困难，通过建立数学模型，开发监t(R，T)=t0测系统对机组的运行情况进行监控，是目前提高机组安全性=。的主要手段。目前国内外主要研究方法有有限

8、元法和解析法。有限一。)元法将转子几何体离散化，用代数方程代替微分方程，计算精度高，但过程繁琐且时间长，很难满足工程需要；解析法假式中，t为转子温度，℃；f为时间；。为导温系数；A为转子材设条件过于理想，且迭代过程复杂，精度相对较差。由于有料的热导率，W／(m·K)；为转子任一点半径，m；t。为转子限差分法具有计算速度快、稳定性好、精度高以及其它方法初始温度，℃；R为转子内径，m；R：为转子外径，m；tl为蒸汽所不具备的优点]，故作者依据有限差分法理论，开发了基温度，℃；O／为放热系数，W／(m