适用于火电超期服役汽轮机转子寿命的评定方法技术

本发明专利技术涉及一种适用于火电超期服役汽轮机转子寿命的评定方法，包括如下步骤：首先归纳机组的运行因素，并回答待寿命评定转动部件的关键问题；之后依据待寿命评定转动部件的损伤机理、部件当前损伤、累积损伤速度、部件损伤容限，采用等级评定法进行待寿命评定转动部件的剩余寿命评定。本发明专利技术的适用于火电超期服役汽轮机转子寿命的评定方法，可用于火电超期服役机组转动部件延长寿命评定，从而解决目前国内火电机组运行许可证延续论证转动部件寿命评定方法不确定、不具体问题，使火电机组转动部件延长寿命更全面和合理。部件延长寿命更全面和合理。部件延长寿命更全面和合理。

【技术实现步骤摘要】
适用于火电超期服役汽轮机转子寿命的评定方法


[0001]本专利技术属于火电机组运行许可证延续论证的
，具体涉及一种适用于火电超期服役汽轮机转子寿命的评定方法。

技术介绍

[0002]在电厂运行中，高、中压汽轮机转子是最重要且应力最高的部件。为了人身安全和避免机组损坏，必须要防止发生灾难性的故障。由于转子严重损坏而造成的长期被迫停机会给发电公司造成严重的经济损失，因此，需要对电厂运行历史进行分析找出偏离设计的数据问题，并对汽轮机转子的服役状态进行确切的评定，作出关于转子的合理延长寿命决策。
[0003]汽轮机转子的损伤机理包括蠕变、热疲劳(低周)、蠕变
‑
疲劳交互作用等。在进行汽轮机转子剩余寿命评估时，须将主要的损伤机理结合起来考虑。随着国内早期投产火电机组已运行30年或超过30年，汽轮机转子等部件老化日益严重，超期运行仅靠日常的检验和维修，未对其做出科学的寿命评估，风险性较大。因此，需要提出一种适用于火电超期服役汽轮机转子寿命的评定方法，从而解决目前国内火电机组运行许可证延续论证过程中关键转动部件寿命评定方法不确定、不具体的问题，使火电机组转动部件延长寿命更全面和合理。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷和达到上述目的，本专利技术的目的是提供一种适用于火电超期服役汽轮机转子寿命的评定方法。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用以下的技术方案：
[0006]一种适用于火电超期服役汽轮机转子寿命的评定方法，包括如下步骤：首先归纳机组的运行因素，并回答待寿命评定转动部件的关键问题；之后依据待寿命评定转动部件的损伤机理、部件当前损伤、累积损伤速度、部件损伤容限，采用等级评定法进行待寿命评定转动部件的剩余寿命评定。
[0007]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述等级评定法中：每一级别评定中，首先分别得到汽轮机转子的疲劳寿命损耗f
f
和蠕变寿命损耗f
c
，之后将疲劳寿命损耗f
f
和蠕变寿命损耗f
c
相加，得到汽轮机转子总的寿命损耗f
T
；对应于寿命延长期LE的剩余寿命评估，并进行剩余寿命结果与预期寿命对比；若汽轮机转子剩余寿命大于预期寿命，则不再需要开展进一步的寿命评定；若剩余寿命小于或等于预期寿命，则进行下一等级的评定。
[0008]根据本专利技术的一些优选实施方面，对于寿命延长期LE(预期寿命)的剩余寿命评估以及剩余寿命结果和预期寿命对比的准则如下：
[0009][0010]式中，f
T
为运行已产生的总的寿命损耗，f
T预期
为预期运行期间的寿命损耗，RL为剩
余寿命，LE为预期寿命。
[0011]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述等级评定法为三级评定法，包括一级评定、二级评定和三级评定；
[0012]所述一级评定中疲劳寿命损耗f
f
按照如下步骤得到：将每一运行周期的疲劳损耗累加起来，计算应力交变周期寿命损耗；
[0013]所述一级评定中蠕变寿命损耗f
c
按照如下步骤得到：
[0014]根据汽轮机转子的设计尺寸、叶片重量和转速来计算造成蠕变损伤的离心应力；
[0015]根据每一个应力和温度下的蠕变
‑
断裂曲线，获得最小断裂时间，得到转子热端的蠕变寿命损耗；
[0016]根据如下公式计算i工况下的寿命损耗f
i
：
[0017][0018]同时将运行工况进行总和，得到全部蠕变寿命损耗：
[0019]上式中，T
i
和σ
i
分别表示和i工况相对应的运行温度和运行压力。
[0020]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述二级评定中疲劳寿命损耗f
f
按照如下步骤得到：
[0021]测量瞬变和稳态运行过程中金属的温度变化，以及对转子进行无损检测。金属温度可对CLE评价进行修正，转子检测可提供现存缺陷的信息。其中，转子检测至少包括中心孔(如有)超声检测，轴表面圆周方向和轴向超声检测。结合寿命延长期内启动和负荷变化的预期次数对检测结果进行保守分析，计算汽轮机运行热应力交变周期产生的寿命损耗。
[0022]使用有限元软件计算转子在服役过程(启机—稳态运行—停机)中的温度分布和应力分布及其二者随时间的变化，即转子瞬态有限元分析，然后通过断裂力学方法和转子材料的疲劳性能数据对转子在特定时段内的寿命损耗进行评价。低周疲劳寿命损耗f
f
按照如下公式进行计算：
[0023]f
f
＝∑n
i
·
Δε
i
[0024]其中，i代表冷态、稳态、热态等启停类型；n代表对应启停类型下的启停机次数，Δε
i
代表对应启停类型下单次启停机所造成的损伤量(包括短时蠕变+疲劳损伤)；
[0025]所述二级评定中蠕变寿命损耗f
c
按照如下步骤得到：根据一级评定中的计算方法和实测温度进行蠕变寿命损耗f
c
的计算。
[0026]根据本专利技术的一些优选实施方面，三级评定中，对汽轮机转子进行精确的应力分析以确定取样部位，采用套料(用中空钻头钻取材料)试样进行性能测定，测定内容包括：断裂韧性(K
Ic
)或脆性转变温度FATT、疲劳裂纹生长速率(da/dN)、蠕变断裂数据
[0027]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述三级评定中疲劳寿命损耗f
f
按照如下步骤得到：
[0028](1)根据已获得的材料断裂韧性(K
Ic
)和启动应力Δσ得到临界危险裂纹大小a
c
，从而判断起始裂纹a1是否满足安全系数要求；当满足安全系数则进行下一步的评定，若不满足则评定结束。
[0029](2)根据已获得的疲劳裂纹生长速率(da/dN)、启动应力Δσ和初始裂纹a1，计算裂
纹扩展到a
c
所需要的循环周次N
B
,结合已累计运行次数N，进而得到疲劳累积损伤。
[0030]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述三级评定中蠕变寿命损耗f
c
按照如下步骤得到：根据已获得的蠕变断裂数据和稳态运行时蠕变工作应力，计算蠕变断裂时间(T
R
)，结合已累计运行时间T,进而得到蠕变累积损伤。
[0031]根据本专利技术的一些优选实施方面，归纳机组的运行因素中的所述因素包括：机组运行小时、热态启动、温态启动和冷态启动次数、机组负荷记录、事故史及事故分析报告、检修及更换记录、设计参数、温度记录、振动历史。
[0032]根据本专利技术的一些优选实施方面，回答待寿命评定转动部件的关键问题中的所述关键问题包括：运行是否超过了设计温度、负荷或转速；在延长寿命期间是否会超过设计参数运行(调峰运行等)；转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于火电超期服役汽轮机转子寿命的评定方法，其特征在于，包括如下步骤：首先归纳机组的运行因素，并回答待寿命评定转动部件的关键问题；之后依据待寿命评定转动部件的损伤机理、部件当前损伤、累积损伤速度、部件损伤容限，采用等级评定法进行待寿命评定转动部件的剩余寿命评定。2.根据权利要求1所述的评定方法，其特征在于，所述等级评定法中：每一级别评定中，首先分别得到汽轮机转子的疲劳寿命损耗f
f
和蠕变寿命损耗f
c
，之后将疲劳寿命损耗f
f
和蠕变寿命损耗f
c
相加，得到汽轮机转子总寿命损耗f
T
；对所述待寿命评定转动部件进行剩余寿命评估，并进行剩余寿命结果和预期寿命对比；若汽轮机转子剩余寿命大于预期寿命，则不再需要开展进一步的寿命评定；若剩余寿命小于或等于预期寿命，则进行下一等级的评定。3.根据权利要求2所述的评定方法，其特征在于，所述剩余寿命评估以及剩余寿命结果和预期寿命对比按照如下公式进行：式中，f
T
为运行已产生的总的寿命损耗，f
T预期
为预期运行期间的寿命损耗，RL为剩余寿命，LE为预期寿命。4.根据权利要求2所述的评定方法，其特征在于，所述等级评定法为三级评定法，包括一级评定、二级评定和三级评定；所述一级评定中疲劳寿命损耗f
f
按照如下步骤得到：将每一运行周期的疲劳损耗累加起来，计算应力交变周期寿命损耗；所述一级评定中蠕变寿命损耗f
c
按照如下步骤得到：根据汽轮机转子的设计尺寸、叶片重量和转速来计算造成蠕变损伤的离心应力；根据每一个应力和温度下的蠕变
‑
断裂曲线，获得最小断裂时间，得到转子热端的蠕变寿命损耗；根据如下公式计算i工况下的寿命损耗f
i
：同时将运行工况进行总和，得到全部蠕变寿命损耗：上式中，T
i
和σ
i
分别表示和i工况相对应的运行温度和运行压力。5.根据权利要求1所述的评定方法，其特征在于，所述二级评定中疲劳寿命损耗f
f
按照如下步骤得到：测量瞬变和稳态运行过程中待寿命评定转动部件的金属的温度变化，以及对转子进行无损...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏咸喜，张国栋，唐敏锦，马芹征，朱保印，金晓，赖云亭，左敦桂，栾高灿，杨路宽，刘献良，
申请(专利权)人：中国广核集团有限公司中国广核电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：