锅炉四管寿命预测方法的系统技术方案

本发明专利技术实施例提供一种锅炉四管寿命预测方法及系统，属于锅炉性能监测技术领域。所述方法包括：获取锅炉四管的实时性能参数；根据所述实时性能参数和预设孪生模型，获得体现所述锅炉四管实时运行状态的目标信息；耦合所述目标信息和预设材料性能退化模型，获得锅炉四管寿命评估预测模型；其中，所述预设材料性能退化模型根据锅炉四管材料性能数据构建；根据所述锅炉四管寿命评估预测模型获得所述锅炉四管的预测寿命。本发明专利技术方案实现了管段的温度分布和应力分布的监督，提高了锅炉四管的寿命评估的空间分辨率和精度。评估的空间分辨率和精度。评估的空间分辨率和精度。

【技术实现步骤摘要】
锅炉四管寿命预测方法的系统


[0001]本专利技术涉及锅炉性能监测
，具体地涉及一种锅炉四管寿命预测方法及一种锅炉四管寿命预测系统。

技术介绍

[0002]锅炉四管分别是锅炉系统中的空预器、过热器、水冷壁和省煤器，其是锅炉系统不可缺少的四大管道装置。锅炉四管由于超温、磨损和应力断裂等机理引起的爆管事故影响锅炉安全稳定运行。如今，在新能源规模化并网的要求下，火电机组需要频繁变负荷和启停，大大增加四管破坏的风险。如果能够准确地计算和监测锅炉四管管壁温度，结合烟气、汽水两侧运行数据等信息，就能更好的了解受热面运行状态，从而能够更准确的分析和定位，确定哪片管屏、哪些管道以及管道哪些部位处在相对恶劣的工作环境，可能存在超温现象或超温风险。锅炉四管的稳定性影响着整个锅炉系统的运行稳定性，虽然目前存在一些对锅炉四管稳定性进行评测的方法，但这些方法对影响锅炉四管运行稳定性的性能参数考虑不全面，无法监测管段的温度分布和应力分布，导致其寿命评估的空间分辨率和精度较低。针对上述问题，需要创造一种新的锅炉四管寿命预测方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术实施方式的目的是提供一种锅炉四管寿命预测方法及系统，以至少解决现有锅炉四管寿命评估方法空间分辨率和精度较低的问题。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种锅炉四管寿命预测方法，所述方法包括：获取锅炉四管的实时性能参数；根据所述实时性能参数和预设孪生模型，获得体现所述锅炉四管实时运行状态的目标信息；耦合所述目标信息和预设材料性能退化模型，获得锅炉四管寿命评估预测模型；其中，所述预设材料性能退化模型根据锅炉四管材料性能数据构建；采用所述锅炉四管寿命评估预测模型获得所述锅炉四管的预测寿命。
[0005]可选的，所述锅炉四管的实时性能参数包括：设备参数和运行参数；其中，所述设备参数至少包括：锅炉炉型参数、设计依据参数、锅炉四管材料数据参数、锅炉四管维修和更换资料参数、检修检查检验记录和报告参数、未来运行计划参数；所述运行参数至少包括：锅炉四管烟气侧参数、锅炉四管汽水侧参数、锅炉四管表面积灰状况参数、机组累计运行时间参数、启停和负荷历史参数。
[0006]可选的，所述目标信息包括：锅炉四管及其预设距离范围内的流场信息、温度场信息和应力场信息。
[0007]可选的，所述方法还包括：构建所述预设孪生模型，包括：获取与所述实时性能参数类型相同的锅炉四管的历史性能参数；根据预设理论模型对所述历史性能参数进行分析，获得对应的数字仿真模型；将所述历史性能参数和对应的数字仿真模型作为训练样本，采用预设的BP神经网络算法进行模型训练，获得对应的数字孪生模型作为所述预设孪生模型。
[0008]可选的，所述根据预设理论模型对所述历史性能参数进行分析，获得对应的数字仿真模型，包括：根据预设CFD理论模型和预设NHT理论模型对所述历史性能参数进行分析，获得锅炉四管及其预设距离范围内的流场信息和温度场信息；根据FEA理论模型和所述流场信息对所述锅炉四管进行结构分析，获得锅炉四管及其预设距离范围内的应力场信息；根据预设相继耦合作用方式对所述流场信息、所述温度场信息和所述应力场信息进行耦合，获得体现所述锅炉四管实时运行状态的数字仿真模型。
[0009]可选的，所述方法还包括：构建所述预设材料性能退化模型，包括：收集与锅炉四管材料匹配的材料性能参数，形成材料性能数据库；根据所述材料性能数据库和预设的锅炉四管破坏机制，获得性能损耗因子；其中，所述预设的锅炉四管破坏机制至少包括：疲劳、蠕变、蠕变
‑
疲劳、磨损、腐蚀；根据所述性能损耗因子构建材料性能退化模型，其表达式为：
[0010][0011]其中，D
a
为性能损耗因子，0≤D
a
≤1；t为锅炉四管的温度状态；σ为锅炉四管的应力状态；f
i
为在第i种应力和温度下的蠕变因子；r
i
为在第i种应力和温度下的疲劳因子；a
i
为在第i种应力和温度下的磨损因子；c
i
为在第i种应力和温度下的腐蚀因子。
[0012]可选的，所述材料性能参数至少包括：力学性能参数、物理性能参数、化学性能参数和微观组织参数；其中，所述力学性能参数至少包括：常温和工作温度下的拉伸与冲击性能、低周疲劳或疲劳
‑
蠕变交互作用特性、脆性转变温度、硬度、持久强度、蠕变极限；所述物理性能参数至少包括：弹性模量、泊松比、线膨胀系数、比热容、热导率；所述化学性能参数至少包括：氧化速率、腐蚀速率；所述微观组织参数包括：球化或老化级别、裂纹、石墨化级别。
[0013]可选的，所述耦合所述目标信息和预设材料性能退化模型，获得锅炉四管寿命评估预测模型，包括：将所述目标信息作为影响因素耦合进入所述预设材料性能退化模型，获得锅炉四管寿命评估预测模型；所述锅炉四管寿命评估预测模型的表达式为：
[0014]t
r
＝(1
‑
D
a
)t
a
[0015]其中，t
r
为锅炉四管的剩余寿命；t
a
为锅炉四管的预设工作寿命。
[0016]本专利技术第二方面提供一种锅炉四管寿命预测系统，所述系统包括：采集单元，用于获取锅炉四管的实时性能参数；处理单元，用于：根据所述实时性能参数和预设孪生模型，获得体现所述锅炉四管实时运行状态的目标信息；耦合所述目标信息和预设材料性能退化模型，获得锅炉四管寿命评估预测模型；其中，所述预设材料性能退化模型根据锅炉四管材料性能数据构建；预测单元，用于采用锅炉四管寿命评估预测模型预测所述锅炉四管的预测剩余寿命。
[0017]另一方面，本专利技术提供一种计算机可读储存介质，该计算机可读存储介质上储存有指令，其在计算机上运行时使得计算机执行上述的锅炉四管寿命预测方法。
[0018]通过上述技术方案，根据预设孪生模型将实时的性能参数转换为直接影响锅炉四管寿命的流场、温度场和应力场参数，然后基于预设的材料性能退化模型判断当前流场、温度场和应力场参数对锅炉四管材料的影响程度，从而进行锅炉四管剩余寿命评估。本专利技术方案实现了管段的温度分布和应力分布的监督，提高了锅炉四管的寿命评估的空间分辨率和精度。
[0019]本专利技术实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0020]附图是用来提供对本专利技术实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术实施方式，但并不构成对本专利技术实施方式的限制。在附图中：
[0021]图1是本专利技术一种实施方式提供的锅炉四管寿命预测方法的步骤流程图；
[0022]图2是本专利技术一种实施方式提供的锅炉四管寿命预测系统的系统结构图。
具体实施方式
[0023]以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锅炉四管寿命预测方法，其特征在于，所述方法包括：获取锅炉四管的实时性能参数；根据所述实时性能参数和预设孪生模型，获得体现所述锅炉四管实时运行状态的目标信息；耦合所述目标信息和预设材料性能退化模型，获得锅炉四管寿命评估预测模型；其中，所述预设材料性能退化模型根据锅炉四管材料性能数据构建；采用所述锅炉四管寿命评估预测模型获得所述锅炉四管的预测寿命。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述锅炉四管的实时性能参数包括：设备参数和运行参数；其中，所述设备参数至少包括：锅炉炉型参数、设计依据参数、锅炉四管材料数据参数、锅炉四管维修和更换资料参数、检修检查检验记录和报告参数、未来运行计划参数；所述运行参数至少包括：锅炉四管烟气侧参数、锅炉四管汽水侧参数、锅炉四管表面积灰状况参数、机组累计运行时间参数、启停和负荷历史参数。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标信息包括：锅炉四管及其预设距离范围内的流场信息、温度场信息和应力场信息。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：构建所述预设孪生模型，包括：获取与所述实时性能参数类型相同的锅炉四管的历史性能参数；根据预设理论模型对所述历史性能参数进行分析，获得对应的数字仿真模型；将所述历史性能参数和对应的数字仿真模型作为训练样本，采用预设的BP神经网络算法进行模型训练，获得对应的数字孪生模型作为所述预设孪生模型。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据预设理论模型对所述历史性能参数进行分析，获得对应的数字仿真模型，包括：根据预设CFD理论模型和预设NHT理论模型对所述历史性能参数进行分析，获得锅炉四管及其预设距离范围内的流场信息和温度场信息；根据FEA理论模型和所述流场信息对所述锅炉四管进行结构分析，获得锅炉四管及其预设距离范围内的应力场信息；采用预设相继耦合作用方式对所述流场信息、所述温度场信息和所述应力场信息进行耦合，获得体现所述锅炉四管实时运行状态的数字仿真模型。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：构建所述预设材料性能退化模型，包括：收集与锅炉四管材料匹配的材料性能参数，形成材料性能数据库；根据所述材料性能数据库和预设的锅炉四管破坏机制，获得性能损耗因子；其中，所述预设的锅炉四管破坏机制至少包括：疲劳、蠕变、蠕变
‑
疲劳、磨损、腐蚀；根据所述性能损耗因子构建...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔青汝，李庚达，王昕，胡道成，高满达，刘淼，柳殿彬，何鲲，
申请(专利权)人：国家能源集团新能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：