CN101320253A - 厂级多台发电机组主机重要部件寿命在线管理方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种厂级多台发电机组主机重要部件寿命在线管理***，其特征在于，由寿命的计算/应用服务器及软件、数据库服务器、外部***接口、厂级监控信息***SIS与参数测点、网页服务器和用户端浏览器组成，其寿命在线管理方法为采用C语言编写厂级多台的发电机组主机重要部件寿命管理的计算分析的软件运行在计算/应用服务器上，在线计算主机重要部件的瞬态寿命损耗和累积寿命损耗，指导发电机组的运行操作和优化运行；推荐厂级多台发电机组的优化检修措施；本发明的优点是实现了厂级多台发电机组主机重要部件寿命在线管理，达到了使用一套寿命管理***管理一座发电厂多台发电机组主机重要部件寿命的技术效果。

Description

厂级多台发电机组主机重要部件寿命在线管理方法及***

技术领域

本发明涉及一种厂级多台发电机组主机重要部件寿命在线管理方法及***，应用于发电厂厂级多台发电机组的设备管理，属于发电工程和发电机组技术领域。

背景技术

发电机组主机的重要部件是指造价昂贵、损坏后果严重的部件，包括旋转部件、承压部件和绕组绝缘。重要旋转部件有汽轮机的转子和发电机的转子；重要承压部件有汽轮机的汽缸和阀壳，锅炉的汽包、汽水分离器、集箱、管子和管道；重要绕组绝缘有发电机定子绕组绝缘和主变压器绕组绝缘。发电机组的启动过程、停机过程、负荷变动升负荷过程、负荷变动降负荷过程称为非稳态运行过程，在发电机组的非稳态运行过程中，对主机重要部件容易造成比较大的瞬态寿命损耗，运行操作不当会缩短发电机组主机重要部件的使用寿命。随着发电机组运行时间的增加，发电机组主机重要部件的累积寿命损耗增大，剩余寿命缩短，在发电机组的计划检修中，计划检修周期和计划检修项目安排不当会引起发电机组事故。公开文献报道的发电机组部件寿命在线管理方法及***，都是对一台主机的单个部件进行寿命管理。一座火力发电厂有多台发电机组，需要对多台发电机组的主机重要部件同时进行寿命管理。现有技术的不足是没有考虑厂级多台发电机组主机重要部件的寿命管理，没有使用寿命管理技术从发电厂多台机组全局来指导厂级发电机组的优化运行和优化检修。

发明内容

本发明的目的是提供一种发电厂厂级多台发电机组主机重要部件的寿命管理***以及实现发电厂厂级多台发电机组主机重要部件的寿命在线管理方法。

为实现以上目的，本发明的技术方案是提供一种厂级多台发电机组主机重要部件寿命在线管理***，其特征在于，由寿命的计算/应用服务器及软件、数据库服务器、外部***接口、厂级监控信息***SIS与参数测点、网页服务器和用户端浏览器组成，采用双台冗余方案的网页服务器分别与计算/应用服务器、采用双台冗余方案的数据库服务器和用户端浏览器连接，采用4台冗余方案的计算/应用服务器与数据库服务器连接，数据库服务器通过外部***接口与厂级监控信息***SIS与参数测点连接。

所述的多台发电机组在线监测的参数测点为：汽轮机的转速、机组功率、主汽阀前汽压、主汽阀前汽温、调节级后蒸汽温度、调节级部位高压内缸金属温度、中压主汽阀前汽压、中压主汽阀前汽温、中压内缸金属温度、中排汽压或四抽汽压、中排汽温或四抽汽温、中低压联通管温度、凝汽器真空；锅炉的主蒸汽出口流量、温度与压力，锅炉再热蒸汽出口的流量、温度与压力，锅炉给水流量、温度与压力、再热蒸汽进口流量、温度与压力，汽包或汽水分离器与集箱及管道的壁温测点值；发电机的有功功率，三相电流与电压，发电机轴系扭振信号，发电机定子绕组绝缘的工作温度；主变压器的电流，电压、功率和油面温升。

厂级多台发电机组主机重要部件寿命的管理方法，其特征在于，采用C语言编写厂级多台的发电机组主机重要部件寿命管理的计算分析的软件运行在计算/应用服务器上，应用于厂级多台发电机组主机重要部件寿命管理，厂级多台发电机组主机重要部件寿命在线管理***有两项功能，一项功能是在线计算主机重要部件的瞬态寿命损耗和累积寿命损耗，指导发电机组的运行操作和厂级多台发电机组的优化运行；另一项功能是计算多台发电机组的主机不同重要部件的剩余寿命，实现依据厂级多台发电机组主机重要部件的剩余寿命安排计划检修，推荐厂级多台发电机组的优化检修措施；实现以上两项功能的厂级多台发电机组主机重要耐用件的寿命管理方法：

第一步：存入在线监测数据

通过外部***接口，每隔Δτ＝1分钟至30分钟，把厂级监控信息***SIS在线监测的与寿命管理有关的测点数据存入数据库服务器；

第二步：在线计算多台发电机组主机重要部件瞬态寿命损耗d_ijkh和d_vijkh应用现有技术，利用在线测点数据，在线计算第i台发电机组的第j台主机第k个重要部件在h时刻的瞬态低周疲劳寿命损耗d_ijkh和瞬态扭振疲劳寿命损耗d_vijkh；

第三步：提出多台发电机组运行操作建议

根据第i台发电机组第j台主机第k个重要部件在h时刻在线计算的瞬态寿命损耗d_ijkh和d_vijkh与发电机组主机重要部件的瞬态寿命损耗界限值[d]的0.8倍做比较，提出以下运行操作建议：

1.若d_ijkh≤0.8[d]，第i台发电机组主蒸汽温度的变化率和负荷的变化率按《发电机组运行规程》的规定数值操作；

2.若0.8[d]＜d_ijkh≤[d]，减少第i台发电机组主蒸汽温度的变化率和负荷的变化率；

3.若[d]＜d_ijkh≤1.05[d]，控制第i台发电机组主蒸汽温度的变化率和负荷的变化率均为0；

4.若1.05[d]＜d_ijkh≤1.25[d]，发出警报，第i台发电机组30分钟后跳闸停机；

5.若d_ijkh＞1.25[d]，发出警报，第i台发电机组1分钟后跳闸停机；

6.若dv_ijkh≤0.8[d]，正常运行；

7.若dv_ijkh＞0.8[d]，发出报警；

根据多年从事发电机组部件寿命管理积累的经验，定义启动过程[d]＝0.0045％～0.0150％，负荷变动过程[d]＝0.0003％～0.0005％，停机过程[d]＝0.0010％～0.0150％，扭振疲劳[d]＝0.0001％

第四步：计算多台发电机组主机重要部件在非稳态过程的最大低周疲劳寿命损耗d_mijk

发电机组的启动过程或停机过程、负荷变动过程升负荷过程、负荷变动过程降负荷过程称为发电机组的非稳态过程，启动过程或负荷变动的升负荷过程蒸汽流过的发电机组主机重要部件表面热应力为负值；停机过程或负荷变动过程降负荷的蒸汽流过的发电机组主机重要部件表面热应力为正值；根据发电机组主机重要部件表面热应力的变化规律；使用发电机组主机重要部件低周疲劳寿命在线计算机软件，可以确定第i台发电机组的第j台主机第k个部重要部件在每一次非稳态过程的最大低周疲劳寿命损耗d_mijk为：

d_mijk＝max{d_ijkh}

第五步：计算多台发电机组主机重要部件的累积低周疲劳寿命损耗E_Nijk

第i台发电机组第j台主机第k个重要部件累积低周疲劳寿命损耗E_Nijk的计算公式为：

E_Nijk＝E_Nijk0+d_mijk    (％)

式中，E_Nijk0为本次非稳态过程之前第i台发电机组第j台主机第k个重要部件的累积低周疲劳寿命损耗；

第六步：计算多台发电机组主机重要部件的累积蠕变寿命损耗E_tijk第i台发电机组第j台主机第k个重要部件累积蠕变寿命损耗E_tijk的计算公式为：

$E_{\mathrm{tijk}}=\mathrm{\Σ}\frac{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{ijkx}}}{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{Rijkx}}}\×100\%$

式中，τ_ijkx第i台发电机组第j台主机第k个高温重要部件在第x个温度段的累计工作小时数，τ_Rijkx为第i台发电机组第j台主机第k个高温重要部件对应第x个温度段组中值的蠕变寿命设计值，τ_ijkx和τ_Rijkx均可采用现有技术来确定；

第七步：指导厂级多台发电机组的优化运行

根据多台发电机组的汽轮机高中压转子和锅炉高温集箱等高温重要部件的累积低周疲劳寿命损耗和累积蠕变寿命损耗的在线计算结果，推荐的厂级多台发电机组优化运行的措施为：

1.对于累积低周疲劳寿命损耗比较大(E_Nijk＞10％)而累积蠕变寿命损耗比较小(E_tijk≤10％)的发电机组，建议的优化运行的措施是多带基本负荷、少参与调峰，以延长此类发电机组的使用寿命；

2.对于累积低周疲劳寿命损耗比较小(E_Nijk≤10％)而累积蠕变寿命损耗比较大(E_tijk＞10％)的发电机组，建议的优化运行措施是多参与调峰、少带基本负荷，以延长此类发电机组的使用寿命；

第八步：确定发电机组主机重要部件的年均寿命损耗速率e_ijk

根据第i台发电机组第j台主机第k个重要部件设计寿命y_ijk(单位：年)，按以下公式计算第i台发电机组第j台主机第k个重要部件的年均寿命损耗速率e_ijk为：

$e_{\mathrm{ijk}}=\frac{1}{y_{\mathrm{ijk}}}\×100\%$

第九步：计算发电机组转子累积扭振疲劳寿命损耗E_vijk

利用计算/应用服务器中发电机组扭振寿命计算软件中事先计算得出的第i台发电机组第j台发电机第k根转子的对应不同扭振应力τ_x的扭振疲劳寿命N_fvijkx和在线监测到的不同扭振应力τ_x的扭振信号(即全循环次数)n_ijkx，第i台机组第j台发电机第k根转子累积扭振疲劳寿命损耗E_vikj为：

$E_{\mathrm{vijk}}=\mathrm{\Σ}\frac{n_{\mathrm{ijkx}}}{N_{\mathrm{fvijkx}}}$

第十步：计算绕组绝缘电老化累积寿命损耗E_eijk

利用计算/应用服务器中绝缘电老化寿命计算软件中事先计算得出的第i台发电机组第j台主机第k个重要部件对应不同工作电压V_x绕组绝缘电老化寿命t_eijkx和在线监测的不同工作电压V_x下的累计工作小时数τ_ijkx，第i台发电机组第j台主机第k个重要部件绕组绝缘电老化累积寿命损耗E_eijk为：

$E_{\mathrm{eijk}}=\mathrm{\Σ}\frac{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{ijkx}}}{t_{\mathrm{eijkx}}}$

第十一步：计算绕组绝缘热老化累积寿命损耗E_hijk

利用计算/应用服务器中绝缘热老化寿命计算软件中事先计算得出的第i台发电机组第j台主机第k个重要部件对应不同工作温度T_x绕组绝缘热老化寿命t_hijkx和在线监测的不同工作温度T_x下的累计工作小时数τ_ijkx，第i台发电机组第j台主机第k个重要部件绕组绝缘热老化累积寿命损耗E_hijk为：

$E_{\mathrm{hijk}}=\mathrm{\Σ}\frac{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{ijkx}}}{t_{\mathrm{hijkx}}}$

第十二步：计算蠕变与低周疲劳共同作用下的剩余寿命R_Lijk1

主要寿命损耗为蠕变寿命损耗与低周疲劳损耗的发电机组主机的重要部件有：汽轮机的高中压转子、高压内缸、中压内缸、高压主汽阀阀壳、中压主汽阀阀壳，锅炉的高温集箱、高温管道，第i台发电机组第j台主机第k个重要部件在蠕变与低周疲劳共同作用下的剩余寿命R_Lijk1为：

$R_{\mathrm{Lijk}1}=\frac{D-E_{\mathrm{Nijk}}-E_{\mathrm{tijk}}}{e_{\mathrm{ijk}}}$

式中，D为发电机组主机重要部件的总寿命损耗的指标值，根据多年从事发电机组寿命管理积累的经验，定义D的取值范围为D＝75％～100％；

第十三步：计算剩余蠕变寿命R_Lijk2

主要寿命损耗为蠕变寿命损耗的发电机组主机重要部件是锅炉的过热器管子与再热器管子，第i台发电机组第j台主机第k个重要部件的剩余蠕变寿命R_Liik2为：

$R_{\mathrm{Lijk}2}=\frac{D-E_{\mathrm{tijk}}}{e_{\mathrm{ijk}}}$

第十四步：计算剩余低周疲劳寿命R_Lijk3

主要寿命损耗为低周疲劳寿命损耗的发电机组主机重要部件有：汽轮机低压转子，锅炉的汽包、汽水分离器、低温集箱、低温管道。第i台发电机组第j台主机第k个重要部件的剩余低周疲劳寿命R_Lijk3为：

$R_{\mathrm{Lijk}3}=\frac{D-E_{\mathrm{Nijk}}}{e_{\mathrm{ijk}}}$

第十五步：计算在低周疲劳与扭振疲劳共同作用下的剩余寿命R_Lijk4

发电机转子的主要寿命损耗为低周疲劳损耗与扭振疲劳损耗。第i台发电机组第j台发电机第k根转子在低周疲劳与扭振疲劳共同作用下的剩余寿命R_Lijk4为：

$R_{\mathrm{Lijk}4}=\frac{D-E_{\mathrm{Nijk}}-E_{\mathrm{vijk}}}{e_{\mathrm{ijk}}}$

第十六步：计算在磨损与腐蚀共同作用下的剩余寿命R_Lijk5

主要寿命损耗为烟侧磨损与腐蚀损耗的发电机组主机重要部件有：锅炉水冷壁管子和省煤器管子。在数据库服务器中读取管子的测量壁厚δ，利用计算/应用服务器中寿命计算软件设计的数据，包括管子原始壁厚δ₀、管子原始外径D₀、钢材在使用温度下的蠕变极限σ_c、管内压力P，锅炉水冷壁管子与省煤器管子的烟侧腐蚀与磨损作用下的剩余寿命R_Lijk5

$R_{\mathrm{Lijk}5}=\frac{\mathrm{\δ}({2\mathrm{\σ}}_c-P)-P(D_0-{2\mathrm{\δ}}_0)}{v({2\mathrm{\σ}}_c-P)}$

式中，v＝(δ₁-δ₀)/S_h1，δ₁为上一次测量的壁厚，S_h1为测得δ₁和δ₀之间的累计运行小时数；

第十七步：计算剩余绝缘寿命R_Lijk6

第i台发电机组第j台主机第k个重要部件的剩余绝缘寿命R_Lijk6为

$R_{\mathrm{Lijk}6}=\frac{D-E_{\mathrm{eijk}}-E_{\mathrm{hijk}}}{e_{\mathrm{ijk}}}$

第十八步：推荐厂级多台发电机组的优化检修措施

一座发电厂有多台机组，根据发电厂厂级多台发电机组主机重要部件剩余寿命预测结果，推荐以下厂级发电机组优化检修措施：

1.考虑到夏季和冬季居民和企业用电量都比较大，发电机组的计划检修安排在春季和秋季；

2.考虑到一座发电厂检修部技术人员的工作量和电网电力需求，同一时段只能安排重要部件剩余寿命最短的一台发电机组进行计划检修；

3.对于某台发电机组，若R_Lijk＜1.5年，建议年内安排计划大修，予以检修或更换；若1.5年≤R_Lijk＜＜4.5年，建议1年后但4年内安排计划大修，予以检修或更换；若4.5年≤R_Lijk＜＜8.5年，建议下一次大修中，予以详细的探伤检查或对绕组进行老化鉴定试验；若R_Lijk＜≥8.5年，建议按照电厂《发电机组检修规程》安排发电机组计划大修周期和计划大修项目；

第十九步：打印输出结果

输出并打印发电机组主机重要部件瞬态寿命损耗的在线监测结果和所提出的该台发电机组运行操作建议，厂级多台发电机组主机重要部件累积低周疲劳寿命损耗与累积蠕变寿命损耗的预测结果和所提出的厂级多台发电机组优化运行措施，以及发电机组主机重要部件剩余寿命的预测结果和所推荐的厂级多台发电机组的优化检修措施。

本发明提供的厂级多台发电机组寿命管理***其特点为：

1.在多台发电机组主机重要部件寿命管理的计算/应用服务器安装采用C语言编写的发电机组寿命计算软件，该计算软件完成两类计算：

第一类为实时计算，根据软件设定的时间间隔Δτ＝1分钟～30分钟，建议取Δτ＝3分钟，从数据库服务器中分别读取各台发电机组各主机在线监测的测点数据，计算第i台发电机组第j台主机第k个重要部件的瞬态寿命损耗d_ijkh和d_vijkh，根据d_ijkh和d_vijkh数值的大小并与界限值[d]的0.8倍相比较，提出运行操作建议，计算结果送到数据库服务器供网页服务器调用。

第二类为按指令运行，在非稳态过程结束后发出指令，计算第i台发电机组第j台主机第k个重要部件的累积低周疲劳寿命损耗、累积蠕变寿命损耗、累积扭振疲劳寿命损耗、绝缘热老化累积寿命损耗、绝缘电老化累积寿命损耗与剩余寿命，计算结果送到数据库服务器，供网页服务器调用。

2.数据库服务器存放五类数据：

第一类为厂级多台发电机组在线监测的数据，应用厂级多台发电机组主机多个重要部件的瞬态低周疲劳寿命损耗与瞬态扭振疲劳寿命损耗以及累积低周疲劳寿命损耗与累积扭振疲劳寿命损耗的在线计算。包括：汽轮机的转速、机组功率、主汽阀前汽压、主汽阀前汽温、调节级后蒸汽温度、调节级部位高压内缸金属温度、中压主汽阀前汽压、中压主汽阀前汽温、中压内缸金属温度、中排汽压(或四抽汽压)、中排汽温(或四抽汽温)、中低压联通管温度、凝汽器真空；锅炉的主蒸汽出口流量、温度与压力，锅炉再热蒸汽出口的流量、温度与压力，锅炉给水流量、温度与压力、再热蒸汽进口流量、温度与压力，汽包或汽水分离器与集箱及管道的壁温测点值；发电机的有功功率，三相电流与电压，发电机轴系扭振信号，发电机定子绕组绝缘的工作温度；主变压器的电流，电压、功率和油面温升。

第二类数据为厂级多台发电机组在线监测的多个高温耐用部件在不同工作温度段的数据，应用于厂级多台发电机组多个高温耐用部件的累积蠕变寿命损耗计算；厂级多台发电机定子绕组与主变压器绕组在不同工作温度段和不同工作电压段的数据，应用于厂级多台发电机定子绕组与主变压器绕组绝缘电老化累积寿命损耗和热老化累积寿命损耗的计算。

第三类数据为设备运行和检修的基础数据，包括通过检修部门用户端每隔Δm＝1天至7天在用户端浏览器上通过网页服务器向数据库服务器内输入发电机组的累计运行小时数S_h、累计冷态启动次数n_c、累计温态启动次数n_w、累计热态启动次数n_h、累计极热态启动次数n_r、累计大负荷变动次数n₁、累计中负荷变动次数n₂、累计小负荷变动次数n₃；应用于厂级多台发电机组主机重要部件累积低周疲劳寿命损耗和累积蠕变寿命损耗的计算分析。每次计划检修结束后，检修部门在用户端浏览器上通过网页服务器向数据库服务器内输入管子的测量壁厚δ；应用于厂级多台发电机组锅炉管子烟侧磨损和腐蚀剩余寿命的计算分析。

第四类数据为厂级多台发电机组主机多个重要部件瞬态寿命损耗、累积低周疲劳寿命损耗与累积蠕变寿命损耗的计算结果，应用于指导运行操作和厂级多台发电机组的优化运行。

第五类数据为厂级多台发电机组主机多个重要部件的剩余寿命的计算结果，应用于指导厂级多台发电机组设备优化检修。

3.外部***的接口功能是把厂级监控信息***(SIS)的测点数据库存入数据库。

4.厂级监控信息***(SIS)与参数测点的功能是提供厂级多台发电机组在线监测的参数，包括：汽轮机的转速、机组功率、主汽阀前汽压、主汽阀前汽温、调节级后蒸汽温度、调节级部位高压内缸金属温度、中压主汽阀前汽压、中压主汽阀前汽温、中压内缸金属温度、中排汽压(或四抽汽压)、中排汽温(或四抽汽温)、中低压联通管温度、凝汽器真空；锅炉的主蒸汽出口流量、温度与压力，锅炉再热蒸汽出口的流量、温度与压力，锅炉给水流量、温度与压力、再热蒸汽进口流量、温度与压力，汽包或汽水分离器与集箱及管道的壁温测点值；发电机的有功功率，三相电流与电压，发电机轴系扭振信号，发电机定子绕组绝缘的工作温度；主变压器的电流，电压、功率和油面温升。

5.厂级多台发电机组多个重要部件寿命管理结果，在网页服务器上以三种形式发布：

第一种是按照浏览器端的技术人员发出请求，通过调用数据库服务器厂级多台发电机组主机多个重要部件瞬态寿命损耗的在线计算结果，在网页服务器上形成厂级多台发电机组主机多个重要部件瞬态寿命损耗的计算结果页面，返回浏览器端用户，指导发电机组运行操作，以控制多台发电机组主机多个重要部件的寿命损耗。

第二种是按照浏览器端技术人员发出的请求，通过调用数据库多台发电机组主机多个重要部件累积低周疲劳寿命损耗和累积蠕变寿命损耗的计算结果，在网页服务器上形成多台发电机组主机多个重要部件累积低周疲劳寿命损耗和累积蠕变寿命损耗的计算结果页面，返回给浏览器端用户，指导厂级多台发电机组的优化运行，确保合理使用发电机组的剩余寿命。

第三种是按照浏览器端技术人员发出的请求，通过调用数据服务器中多台发电机组主机多个重要部件的剩余寿命，指导厂级多台机组的优化检修，合理安排多台火电机组的计划检修周期和计划检修项目，确保厂级多台发电机组安全运行。

6.用户端浏览器端的功能是查看不同编号发电机组不同重要部件的寿命管理的计算结果以及运行或设备检修的建议。

7.为了确保厂级多台发电机组主机重要部件寿命管理***的硬件支撑平台有比较高的可靠性，厂级多台发电机组主机重要部件寿命管理硬件支撑平台，采用了计算/应用服务器多台冗余、网页服务器多台冗余和数据服务器多台冗余的方案。对于有2台至6台发电机组的发电厂，推荐采用网页服务器双台冗余方案、数据库服务器双台冗余方案和计算/应用服务器4台冗余方案。

本发明的优点是实现了厂级多台发电机组主机重要部件寿命在线管理，达到了使用一套寿命管理***管理一座发电厂多台发电机组主机重要部件寿命的技术效果。采用本发明提供的厂级多台发电机组主机重要部件的寿命的***及寿命管理方法，可以在线定量计算多台发电机组的主机重要部件的瞬态寿命损耗用来指导运行操作，也可以在线定量计算多台发电机组主机重要部件的累积寿命损耗用来指导厂级多台发电机组的优化运行，还可以在线定量计算多台发电机组主机重要部件的剩余寿命来指导厂级多台发电机组优化检修，使多台发电机组的主机重要部件的寿命处于受控状态，为发电厂多台发电机组安全使用提供了技术依据。

附图说明

图1为本发明所采用寿命管理***的方框图；

图2为本发明所采用方法的流程图；

图3为本发明寿命管理的计算机软件框图；

图4为多台发电机组主机重要部件部件剩余寿命预测结果示意图。

具体实施方式

如图1所示，为厂级多台发电机组主机重要部件寿命管理***，由寿命的计算/应用服务器及软件1、数据库服务器2、外部***接口3、厂级监控信息***(SIS)与参数测点4、网页服务器5和用户端浏览器6组成。网页服务器5分别与计算/应用服务器1、数据库服务器2和用户端浏览器6连接，计算/应用服务器1与数据库服务器2连接，数据库服务器2通过外部***接口3与厂级监控信息***(SIS)与参数测点4连接。该寿命管理***的硬件支撑平台，采用网页服务器5双台冗余方案、数据库服务器2双台冗余方案和计算/应用服务器1的4台冗余方案。

如图2所示，为本发明提供方法的流程图，如图3所示，为本采用C语言编写的厂级多台发电机组主机重要部件寿命管理计算机软件框图，该软件安装在厂级多台发电机组主机重要部件寿命管理的计算/应用服务器上，适用于多台发电机组主机不同重要部件的寿命管理。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例

对于两台某型号进汽温度为538℃的亚临界300MW发电机组的高中压转子、主汽阀壳、低压转子、锅炉汽包、发电机定子绕组绝缘和一台某型号进汽温度为566℃的超临界600MW发电机组的高中压转子、高压内缸、低压转子，汽水分离器、高温过热器管子、高温过热器集箱，发电机转子、发电机定子绕组绝缘、主变压器绕组绝缘，采用图1所示的寿命管理***、采用如图2所示的本发明提供方法的流程图和图3所示的厂级多台发电机组主机重要部件寿命管理的计算机软件，计算得出的这三台发电机组的19个重要部件的剩余寿命的预测结果列于列于图4。

第一步：每隔Δτ＝3分钟，通过外部***接口3把这两台亚临界300MW发电机组和一台超临界600MW发电机组的测点数据通过厂级监控信息***(SIS)存入数据库服务器2中；

第二步：在线读取数据库服务器2中测点数据，使用厂级多台发电机组主机部件低周疲劳寿命管理软件，计算得出这两台300MW发电机组高中压转子、高压主汽阀阀壳和低压转子、汽包以及一台超临界600MW发电机组高中压转子、高压内缸、低压转子、汽水分离器、高温过热器集箱、发电机转子的瞬态寿命损耗d_ijkh或d_vijkh，存入数据库服务器2；

第三步：根据多年从事发电机组部件寿命管理技术研究工作积累的经验，定义亚临界300MW发电机组和超临界600MW发电机组的每个重要部件瞬态寿命损耗的界限值[d]表示在表1；

[表1]

运行方式	寿命损耗界限值[d](％)	运行方式	寿命损耗界限值[d](％)
				冷态启动	0.0150	温态启动	0.0100
热态启动	0.0045	极热态启动	0.0045
				负荷变动升负荷	0.0003	负荷变动降负荷	0.0003
滑参数停机	0.0150	正常停机	0.0010
				紧急停机	0.0015	扭振疲劳	0.0001

根据这3台发电机组有关件在非稳态过程某一时刻的d_ijk和d_vijkh在线计算值，与率先设定的寿命损耗的界限值[d]的0.8倍相比较，提出发电机组的运行操作的建议。

第四步和第七步：这三台发电机组运行到2007年6月30日24时，7个高温重要部件累积低周疲劳寿命损耗E_Nij和累积蠕变寿命损耗E_tijk的的计算结果表示在表2；

[表2]

从表2知，两台300MW机组高压主汽阀阀壳累积蠕变寿命损耗比较大，E_tijk＞10％，累积低周疲劳寿命损耗比较小，E_Nijk≤10％；而1台600MW机组三个高温部件的累积低周疲劳寿命损耗和累积蠕变寿命损耗都比较小，E_Nijk≤10％，E_tijk≤10％，从延长使用寿命的观点出发，推荐厂级发电机组优化运行措施是两台300MW机组多参与调峰，1台600MW机组多带基本负荷。第八步：发电机组重要部件在不同设计寿命y_ijk的年均寿命损耗速率e_ijk的计算结果列于表3。

[表3]

设计寿命yijk	年均寿命损耗速率eijk(％)
		10	100.00
15	6.67
		20	5.00
25	4.00
		30	3.33
35	2.86
		40	2.50
45	2.22
		50	2.00
55	1.82
		60	1.67

第九步至第十七步：这三台机组的十九个重要部件，剩余寿命的计算结果列于表4；

[表4]

序号	机组编号	主机部件名称	剩余寿命(年)
				1	1	汽轮机高中压转子	36.8
2	1	汽轮机高压主汽阀阀壳	23.4
				3	1	汽轮机低压转子	35.7
4	1	锅炉汽包	28.5
				5	1	发电机定子绕组绝缘	17.5
6	2	汽轮机高中压转子	37.0
				7	2	汽轮机高压主汽阀阀壳	24.5
8	2	汽轮机低压转子	36.7
				9	2	锅炉汽包	30.2
10	2	发电机定子绕组绝缘	18.6
				11	3	汽轮机高中压转子	35.4
12	3	汽轮机高压内缸	34.2
				13	3	汽轮机低压转子	35.7
14	3	锅炉汽水分离器	29.8
				15	3	锅炉高温过热器管子	16.4
16	3	锅炉高温过热器集箱	30.5
				17	3	发电机转子	34.9
18	3	发电机定子绕组绝缘	20.0
				19	3	主变压器绕组绝缘	6.5

第十八步：推荐的厂级多台发电机组优化检修措施是率先安排3号主变压器的计划大修，并进行主变压器绕组绝缘鉴定试验；其他两台发电机组按《发电企业设备检修导则》要求的计划检修周期和计划检修项目安排计划检修。

采用本发明提供的厂级多台发电机组主机重要部件寿命的管理***及寿命管理方法，可以在线定量计算这三台发电机组的19个部件的瞬态寿命损耗、累积寿命损耗和剩余寿命，根据瞬态寿命损耗提出运行操作建议；根据累积低周疲劳寿命损耗与累积蠕变寿命损耗推荐厂级三台发电机组的优化运行措施；根据剩余寿命预测结果安排厂级三台发电机组计划大修周期和计划大修项目，使这三台发电机组的19个重要部件的寿命处于受控状态。根据这三台发电机组19个重要部件的寿命管理结果采取运行控制措施并安排计划检修，既可确保这三台发电机组的19个重要部件安全运行，又可以合理使用其剩余寿命，实现了采用一套寿命管理***管理三台发电机组的19个重要部件寿命的技术效果。

Claims (3)

1.一种厂级多台发电机组主机重要部件寿命在线管理***，其特征在于，由寿命的计算/应用服务器及软件(1)、数据库服务器(2)、外部***接口(3)、厂级监控信息***SIS与参数测点(4)、网页服务器(5)和用户端浏览器(6)组成，采用双台冗余方案的网页服务器(5)分别与计算/应用服务器(1)、采用双台冗余方案的数据库服务器(2)和用户端浏览器(6)连接，采用4台冗余方案的计算/应用服务器(1)与数据库服务器(2)连接，数据库服务器(2)通过外部***接口(3)与厂级监控信息***SIS与参数测点(4)连接。

2.根据权利要求1所述的厂级多台发电机组主机重要部件寿命在线管理***，其特征在于，所述的多台发电机组在线监测的参数测点为：汽轮机的转速、机组功率、主汽阀前汽压、主汽阀前汽温、调节级后蒸汽温度、调节级部位高压内缸金属温度、中压主汽阀前汽压、中压主汽阀前汽温、中压内缸金属温度、中排汽压或四抽汽压、中排汽温或四抽汽温、中低压联通管温度、凝汽器真空；锅炉的主蒸汽出口流量、温度与压力，锅炉再热蒸汽出口的流量、温度与压力，锅炉给水流量、温度与压力、再热蒸汽进口流量、温度与压力，汽包或汽水分离器与集箱及管道的壁温测点值；发电机的有功功率，三相电流与电压，发电机轴系扭振信号，发电机定子绕组绝缘的工作温度；主变压器的电流，电压、功率和油面温升。

3.根据权利要求1所述的厂级多台发电机组主机重要部件寿命的管理方法，其特征在于，采用C语言编写厂级多台的发电机组主机重要部件寿命管理的计算分析的软件运行在计算/应用服务器(1)上，应用于厂级多台发电机组主机重要部件寿命管理，其寿命管理方法为：

第一步：存入在线监测数据

通过外部***接口(3)，每隔Δτ＝1分钟至30分钟，把厂级监控信息***SIS在线监测的与寿命管理有关的测点数据存入数据库服务器；

第二步：在线计算多台发电机组主机重要部件瞬态寿命损耗d_ijkh和d_vijkh应用现有技术，利用在线测点数据，在线计算第i台发电机组的第j台主机第k个重要部件在h时刻的瞬态低周疲劳寿命损耗d_ijkh和瞬态扭振疲劳寿命损耗d_vijkh；

第三步：提出多台发电机组运行操作建议

根据第i台发电机组第j台主机第k个重要部件在h时刻在线计算的瞬态寿命损耗d_ijkh和d_vijkh与发电机组主机重要部件的瞬态寿命损耗界限值[d]的0.8倍做比较，提出以下运行操作建议：

1.若d_ijkh≤0.8[d]，第i台发电机组主蒸汽温度的变化率和负荷的变化率按《发电机组运行规程》的规定数值操作；

2.若0.8[d]＜d_ijkh≤[d]，减少第i台发电机组主蒸汽温度的变化率和负荷的变化率；

3.若[d]＜d_ijkh≤1.05[d]，控制第i台发电机组主蒸汽温度的变化率和负荷的变化率均为0；

4.若1.05[d]＜d_ijkh≤1.25[d]，发出警报，第i台发电机组30分钟后跳闸停机；

5.若d_ijkh＞1.25[d]，发出警报，第i台发电机组1分钟后跳闸停机；

6.若dv_ijkh≤0.8[d]，正常运行；

7.若dv_ijkh＞0.8[d]，发出报警；

根据多年从事发电机组部件寿命管理积累的经验，定义启动过程[d]＝0.0045％～0.0150％，负荷变动过程[d]＝0.0003％～0.0005％，停机过程[d]＝0.0010％～0.0150％，扭振疲劳[d]＝0.0001％

第四步：计算多台发电机组主机重要部件在非稳态过程的最大低周疲劳寿命损耗d_mijk

确定第i台发电机组的第j台主机第k个部重要部件在每一次非稳态过程的最大低周疲劳寿命损耗d_mijk为：

d_mijk＝max{d_ijkh}

第五步：计算多台发电机组主机重要部件的累积低周疲劳寿命损耗E_Nijk

第i台发电机组第j台主机第k个重要部件累积低周疲劳寿命损耗E_Nijk的计算公式为：

E_Nijk＝E_Nijk0+d_mijk    (％)

式中，E_Nijk0为本次非稳态过程之前第i台发电机组第j台主机第k个重要部件的累积低周疲劳寿命损耗；

第六步：计算多台发电机组主机重要部件的累积蠕变寿命损耗E_tijk

第i台发电机组第j台主机第k个重要部件累积蠕变寿命损耗E_tijk的计算公式为：

$E_{\mathrm{tijk}}=\mathrm{\Σ}\frac{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{ijkx}}}{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{Rijkx}}}\×100\%$

式中，τ_ijkx第i台发电机组第j台主机第k个高温重要部件在第x个温度段的累计工作小时数，τ_Rijkx为第i台发电机组第j台主机第k个高温重要部件对应第x个温度段组中值的蠕变寿命设计值，τ_ijkx和τ_Rijkx均可采用现有技术来确定；

第七步：指导厂级多台发电机组的优化运行

根据多台发电机组的汽轮机高中压转子和锅炉高温集箱等高温重要部件的累积低周疲劳寿命损耗和累积蠕变寿命损耗的在线计算结果，推荐的厂级多台发电机组优化运行的措施为：

1.对于累积低周疲劳寿命损耗比较大E_Nijk＞10％而累积蠕变寿命损耗比较小E_tijk≤10％的发电机组，建议的优化运行的措施是多带基本负荷、少参与调峰，以延长此类发电机组的使用寿命；

2.对于累积低周疲劳寿命损耗比较小E_Nijk≤10％而累积蠕变寿命损耗比较大E_tijk＞10％的发电机组，建议的优化运行措施是多参与调峰、少带基本负荷，以延长此类发电机组的使用寿命；

第八步：确定发电机组主机重要部件的年均寿命损耗速率e_ijk

根据第i台发电机组第j台主机第k个重要部件设计寿命y_ijk(单位：年)，

按以下公式计算第i台发电机组第j台主机第k个重要部件的年均寿命损耗速率e_ijk为：

$e_{\mathrm{ijk}}=\frac{1}{y_{\mathrm{ijk}}}\×100\%$

第九步：计算发电机组转子累积扭振疲劳寿命损耗E_vijk

利用计算/应用服务器(1)中发电机组扭振寿命计算软件中事先计算得出的第i台发电机组第j台发电机第k根转子的对应不同扭振应力τ_x的扭振疲劳寿命N_fvijkx和在线监测到的不同扭振应力τ_x的扭振信号n_ijkx，第i台机组第j台发电机第k根转子累积扭振疲劳寿命损耗E_vikj为：

$E_{\mathrm{vijk}}=\mathrm{\Σ}\frac{n_{\mathrm{ijkx}}}{N_{\mathrm{fvijkx}}}$

第十步：计算绕组绝缘电老化累积寿命损耗E_eijk

利用计算/应用服务器(1)中绝缘电老化寿命计算软件中事先计算得出的第i台发电机组第j台主机第k个重要部件对应不同工作电压V_x绕组绝缘电老化寿命t_eijkx和在线监测的不同工作电压V_x下的累计工作小时数τ_ijkx，第i台发电机组第j台主机第k个重要部件绕组绝缘电老化累积寿命损耗E_eijk为：

$E_{\mathrm{eijk}}=\mathrm{\Σ}\frac{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{ijkx}}}{t_{\mathrm{eijkx}}}$

第十一步：计算绕组绝缘热老化累积寿命损耗E_hijk

利用计算/应用服务器(1)中绝缘热老化寿命计算软件中事先计算得出的第i台发电机组第j台主机第k个重要部件对应不同工作温度T_x绕组绝缘热老化寿命t_hijkx和在线监测的不同工作温度T_x下的累计工作小时数τ_ijkx，第i台发电机组第j台主机第k个重要部件绕组绝缘热老化累积寿命损耗E_hijk为：

$E_{\mathrm{hijk}}=\mathrm{\Σ}\frac{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{ijkx}}}{t_{\mathrm{hijkx}}}$

第十二步：计算蠕变与低周疲劳共同作用下的剩余寿命R_Lijk1

第i台发电机组第j台主机第k个重要部件在蠕变与低周疲劳共同作用下的剩余寿命R_Lijk1为：

$R_{\mathrm{Lijk}1}=\frac{D-E_{\mathrm{Nijk}}-E_{\mathrm{tijk}}}{e_{\mathrm{ijk}}}$

式中，D为发电机组主机重要部件的总寿命损耗的指标值，根据多年从事发电机组寿命管理积累的经验，定义D的取值范围为D＝75％～100％；

第十三步：计算剩余蠕变寿命R_Lijk2

第i台发电机组第j台主机第k个重要部件的剩余蠕变寿命R_Lijk2为：

$R_{\mathrm{Lijk}2}=\frac{D-E_{\mathrm{tijk}}}{e_{\mathrm{ijk}}}$

第十四步：计算剩余低周疲劳寿命R_Lijk3

第i台发电机组第j台主机第k个重要部件的剩余低周疲劳寿命R_Lijk3为：

$R_{\mathrm{Lijk}3}=\frac{D-E_{\mathrm{Nijk}}}{e_{\mathrm{ijk}}}$

第十五步：计算在低周疲劳与扭振疲劳共同作用下的剩余寿命R_Lijk4

第i台发电机组第j台发电机第k根转子在低周疲劳与扭振疲劳共同作用下的剩余寿命R_Lijk4为：

$R_{\mathrm{Lijk}4}=\frac{D-E_{\mathrm{Nijk}}-E_{\mathrm{vijk}}}{e_{\mathrm{ijk}}}$

第十六步：计算在磨损与腐蚀共同作用下的剩余寿命R_Lijk5

在数据库服务器(2)中读取管子的测量壁厚δ，利用计算/应用服务器(1)中寿命计算软件设计的数据，包括管子原始壁厚δ₀、管子原始外径D₀、钢材在使用温度下的蠕变极限σ_c、管内压力P，锅炉水冷壁管子与省煤器管子的烟侧腐蚀与磨损作用下的剩余寿命R_Lijk5

$R_{\mathrm{Lijk}5}=\frac{\mathrm{\δ}({2\mathrm{\σ}}_c-P)-P(D_0-2{\mathrm{\δ}}_0)}{v({2\mathrm{\σ}}_c-P)}$

式中，v＝(δ₁-δ₀)/S_h1，δ₁为上一次测量的壁厚，S_h1为测得δ₁和δ₀之间的累计运行小时数；

第十七步：计算剩余绝缘寿命R_Lijk6

第i台发电机组第j台主机第k个重要部件的剩余绝缘寿命R_Lijk6为

$R_{\mathrm{Lijk}6}=\frac{D-E_{\mathrm{eijk}}-E_{\mathrm{hijk}}}{e_{\mathrm{ijk}}}$

第十八步：推荐厂级多台发电机组的优化检修措施

一座发电厂有多台机组，根据发电厂厂级多台发电机组主机重要部件剩余寿

命预测结果，推荐以下厂级发电机组优化检修措施：

1.考虑到夏季和冬季居民和企业用电量都比较大，发电机组的计划检修安排在春季和秋季；

2.考虑到一座发电厂检修部技术人员的工作量和电网电力需求，同一时段只能安排重要部件剩余寿命最短的一台发电机组进行计划检修；

3.对于某台发电机组，若R_Lijk＜1.5年，建议年内安排计划大修，予以检修或更换；若1.5年≤R_Lijk＜＜4.5年，建议1年后但4年内安排计划大修，予以检修或更换；若4.5年≤R_Lijk＜＜8.5年，建议下一次大修中，予以详细的探伤检查或对绕组进行老化鉴定试验；若R_Lijk＜≥8.5年，建议按照电厂《发电机组检修规程》安排发电机组计划大修周期和计划大修项目；

第十九步：打印输出结果

输出并打印发电机组主机重要部件瞬态寿命损耗的在线监测结果和所提出的该台发电机组运行操作建议，厂级多台发电机组主机重要部件累积低周疲劳寿命损耗与累积蠕变寿命损耗的预测结果和所提出的厂级多台发电机组优化运行措施，以及发电机组主机重要部件剩余寿命的预测结果和所推荐的厂级多台发电机组的优化检修措施。

Images