專(zhuān)利名稱(chēng)：汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子高周疲勞壽命的預(yù)測(cè)與監(jiān)控方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子高周疲勞壽命的預(yù)測(cè)與監(jiān)控方法及裝置，屬于汽輪機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在汽輪機(jī)的穩(wěn)態(tài)額定負(fù)荷運(yùn)行中，由于離心力載荷與熱載荷的作用，在汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生穩(wěn)定的靜應(yīng)力稱(chēng)為平均應(yīng)力。靜止的大跨距、上百?lài)嵉钠啓C(jī)焊接轉(zhuǎn)子，在自身重力載荷的作用下，在焊接轉(zhuǎn)子重心以上部位的外表面產(chǎn)生壓應(yīng)力，在焊接轉(zhuǎn)子重心以下部位外表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。在汽輪機(jī)的運(yùn)行中，焊接轉(zhuǎn)子外表面某一點(diǎn)，除了承受離心力載荷與熱載荷產(chǎn)生的穩(wěn)定的平均應(yīng)力以外，當(dāng)該點(diǎn)旋轉(zhuǎn)到焊接轉(zhuǎn)子頂部(90°位置)時(shí)， 由于轉(zhuǎn)子與葉片自重單獨(dú)作用將產(chǎn)生壓應(yīng)力；當(dāng)該點(diǎn)旋轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)子底部(270°位置)時(shí)，由于轉(zhuǎn)子與葉片自重單獨(dú)作用將產(chǎn)生的拉應(yīng)力。在汽輪機(jī)帶穩(wěn)態(tài)額定負(fù)荷工況下，旋轉(zhuǎn)到不同位置的交變應(yīng)力是由焊接轉(zhuǎn)子與葉片的自身重力載荷引起的；每轉(zhuǎn)一周，汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子承受自重單獨(dú)作用產(chǎn)生疲勞循環(huán)一次。對(duì)于半轉(zhuǎn)速火電或核電汽輪機(jī)，每秒疲勞循環(huán)25 次，每年運(yùn)行7000小時(shí)，30年循環(huán)I. 89 X 101°次；60年循環(huán)3. 78 X 101°次。對(duì)于全轉(zhuǎn)速火電或核電汽輪機(jī)，每秒循環(huán)50次，年運(yùn)行7000小時(shí)，30年循環(huán)3. 78 X 101°次，60年循環(huán) 7. 56X IO10次?，F(xiàn)有的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子壽命的預(yù)測(cè)與監(jiān)控方法，給出了汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子低周疲勞壽命的預(yù)測(cè)與監(jiān)控方法，對(duì)于汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子高周疲勞壽命的預(yù)測(cè)與監(jiān)控，還沒(méi)有合適的方法和裝置可供使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子高周疲勞壽命的預(yù)測(cè)與監(jiān)控方法及裝置，實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子高周疲勞壽命的定量預(yù)測(cè)與定量監(jiān)控。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子高周疲勞壽命的監(jiān)控裝置，其特征在于，由超聲波探傷儀和計(jì)算服務(wù)器組成，超聲波探傷儀與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子和計(jì)算服務(wù)器連接。本發(fā)明還提供了一種汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子高周疲勞壽命的預(yù)測(cè)與監(jiān)控方法，其特征在于，使用上述的汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子高周疲勞壽命的監(jiān)控裝置，采用C語(yǔ)言編寫(xiě)的汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子高周疲勞壽命的計(jì)算機(jī)軟件，運(yùn)行在計(jì)算服務(wù)器上，應(yīng)用于汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子高周疲勞壽命的預(yù)測(cè)與監(jiān)控，具體步驟為第一步探傷確定汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子的裂紋尺寸在汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子制造過(guò)程，采用超聲波探傷儀確定焊縫和熱影響區(qū)裂紋的所在部位和裂紋尺寸，裂紋所在部位指的是焊接轉(zhuǎn)子焊縫和熱影響區(qū)的橢圓形裂紋中心位置的三個(gè)坐標(biāo)數(shù)值，裂紋尺寸指的是焊接轉(zhuǎn)子焊縫和熱影響區(qū)內(nèi)部橢圓形裂紋和焊接轉(zhuǎn)子焊縫和熱影響區(qū)表面半橢圓形裂紋的短軸半徑a和長(zhǎng)軸半徑c ；第二步計(jì)算汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子裂紋所在部位的最大主應(yīng)力
對(duì)于汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子的裂紋，采用現(xiàn)有的有限元計(jì)算分析方法，計(jì)算在穩(wěn)態(tài)額定負(fù)荷工況下焊縫和熱影響區(qū)的最大主應(yīng)力，在汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子三維模型的某一點(diǎn)旋轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)子底部(270°位置)時(shí)確定最大主應(yīng)力O1，在該焊接轉(zhuǎn)子頂部相同半徑與相同軸向位置 (90°位置)的點(diǎn)的三個(gè)正應(yīng)力和六個(gè)剪應(yīng)力構(gòu)成三個(gè)應(yīng)力向量，這三個(gè)應(yīng)力向量投影到底部σ 方向得出該方向上的正應(yīng)力σ ;第三步計(jì)算汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子的應(yīng)力幅O a 汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子在穩(wěn)態(tài)額定負(fù)荷工況下，由于葉片和轉(zhuǎn)子重力引起的交變應(yīng)力幅 Oa的計(jì)算公式為
權(quán)利要求
1.一種汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子高周疲勞壽命的監(jiān)控裝置，其特征在于，由超聲波探傷儀和計(jì) 算服務(wù)器組成，超聲波探傷儀與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子和計(jì)算服務(wù)器連接。
2.一種汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子高周疲勞壽命的預(yù)測(cè)與監(jiān)控方法，其特征在于，使用權(quán)利要求 I所述的汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子高周疲勞壽命的監(jiān)控裝置，采用C語(yǔ)言編寫(xiě)的汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子高 周疲勞壽命的計(jì)算機(jī)軟件，運(yùn)行在計(jì)算服務(wù)器上，應(yīng)用于汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子高周疲勞壽命的 預(yù)測(cè)與監(jiān)控，具體步驟為第一步探傷確定汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子的裂紋尺寸在汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子制造過(guò)程，采用超聲波探傷儀確定焊縫和熱影響區(qū)裂紋的所在部位 和裂紋尺寸，裂紋所在部位指的是焊接轉(zhuǎn)子焊縫和熱影響區(qū)的橢圓形裂紋中心位置的三個(gè) 坐標(biāo)數(shù)值，裂紋尺寸指的是焊接轉(zhuǎn)子焊縫和熱影響區(qū)內(nèi)部橢圓形裂紋和焊接轉(zhuǎn)子焊縫和熱 影響區(qū)表面半橢圓形裂紋的短軸半徑a和長(zhǎng)軸半徑c ；第二步計(jì)算汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子裂紋所在部位的最大主應(yīng)力對(duì)于汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子的裂紋，采用現(xiàn)有的有限元計(jì)算分析方法，計(jì)算在穩(wěn)態(tài)額定負(fù)荷 工況下焊縫和熱影響區(qū)的最大主應(yīng)力，在汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子三維模型的某一點(diǎn)旋轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)子底 部(270°位置)時(shí)確定最大主應(yīng)力Q1，在該焊接轉(zhuǎn)子頂部相同半徑與相同軸向位置(90° 位置)的點(diǎn)的三個(gè)正應(yīng)力和六個(gè)剪應(yīng)力構(gòu)成三個(gè)應(yīng)力向量，這三個(gè)應(yīng)力向量投影到底部Oi 方向得出該方向上的正應(yīng)力σ1;第三步計(jì)算汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子的應(yīng)力幅σ a 汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子在穩(wěn)態(tài)額定負(fù)荷工況下，由于葉片和轉(zhuǎn)子重力引起的交變應(yīng)力幅σ a 的計(jì)算公式為
全文摘要
本發(fā)明涉及一種汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子高周疲勞壽命的預(yù)測(cè)與監(jiān)控方法及裝置。所述的汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子高周疲勞壽命的監(jiān)控裝置，其特征在于，由超聲波探傷儀和計(jì)算服務(wù)器組成，超聲波探傷儀與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子和計(jì)算服務(wù)器連接。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子高周疲勞壽命的定量預(yù)測(cè)和定量監(jiān)控；如果汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子的高周疲勞壽命偏短時(shí)，通過(guò)重新焊接來(lái)滿(mǎn)足汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子高周疲勞壽命的安全性需求，達(dá)到了定量監(jiān)控汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子高周疲勞壽命的技術(shù)效果。
文檔編號(hào)F01D21/00GK102588012SQ20121004719
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月28日
發(fā)明者華浩磊, 史進(jìn)淵, 楊宇, 汪勇, 鄧志成 申請(qǐng)人:上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究院