本發(fā)明涉及鍋爐檢測領(lǐng)域，具體涉及一種工業(yè)鍋爐用智能檢測裝置。
背景技術(shù)：
：鍋爐的運行工況，不僅涉及生產(chǎn)效率，還涉及生產(chǎn)安全。相關(guān)技術(shù)中,對鍋爐進(jìn)行壽命評估，主要是通過壽命損耗分?jǐn)?shù)法和參數(shù)法進(jìn)行壽命損耗評估，無法對評估的結(jié)果進(jìn)行驗證，也沒有指定相應(yīng)的延長壽命的控制策略，無法很好的解決設(shè)備壽命的問題。技術(shù)實現(xiàn)要素：為解決上述問題，本發(fā)明旨在提供一種工業(yè)鍋爐用智能檢測裝置。本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種工業(yè)鍋爐用智能檢測裝置，包括檢測模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、分析模塊、監(jiān)控顯示模塊、健康趨勢預(yù)測模塊和壽命評估模塊；所述檢測模塊用于檢測工業(yè)鍋爐運行的各種健康數(shù)據(jù)，其依次連接數(shù)據(jù)處理模塊、分析模塊；所述分析模塊用于對由數(shù)據(jù)處理模塊處理過的健康數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并形成數(shù)據(jù)透視圖傳輸?shù)奖O(jiān)控顯示模塊；所述健康趨勢預(yù)測模塊用于采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法根據(jù)離線和在線數(shù)據(jù)進(jìn)行未來運行趨勢分析；所述壽命評估模塊用于確定工業(yè)鍋爐的剩余壽命，反向驗證健康趨勢預(yù)測模塊的趨勢分析是否正確，并制定延長壽命的建議運行策略，將建議運行策略傳輸?shù)奖O(jiān)控顯示模塊。本發(fā)明的有益效果為：不僅能夠根據(jù)檢測的健康數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)控和預(yù)警，還能夠進(jìn)行鍋爐的運行狀況分析，根據(jù)不同運行狀況制定不同運行策略，實時保護(hù)鍋爐處于安全運行環(huán)境下，同時，還能夠根據(jù)健康數(shù)據(jù)進(jìn)行未來趨勢預(yù)測，并根據(jù)評估的剩余疲勞壽命對未來趨勢預(yù)測的結(jié)果進(jìn)行反向驗證，從而制定出相應(yīng)的延長壽命的運行策略提供給技術(shù)人員選擇,由此解決了上述的技術(shù)問題。附圖說明利用附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但附圖中的應(yīng)用場景不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。圖1是本發(fā)明智能監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明壽命評估模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記：檢測模塊1、數(shù)據(jù)處理模塊2、分析模塊3、監(jiān)控顯示模塊4、健康趨勢預(yù)測模塊5、壽命評估模塊6、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備子模塊61、壽命分析預(yù)測子模塊62。具體實施方式結(jié)合以下應(yīng)用場景對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。應(yīng)用場景1參見圖1、圖2，本應(yīng)用場景的一個實施例的工業(yè)鍋爐用智能檢測裝置，包括檢測模塊1、數(shù)據(jù)處理模塊2、分析模塊3、監(jiān)控顯示模塊4、健康趨勢預(yù)測模塊5和壽命評估模塊6；所述檢測模塊1用于檢測工業(yè)鍋爐運行的各種健康數(shù)據(jù)，其依次連接數(shù)據(jù)處理模塊2、分析模塊3；所述分析模塊3用于對由數(shù)據(jù)處理模塊2處理過的健康數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并形成數(shù)據(jù)透視圖傳輸?shù)奖O(jiān)控顯示模塊4；所述健康趨勢預(yù)測模塊5用于采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法根據(jù)離線和在線數(shù)據(jù)進(jìn)行未來運行趨勢分析；所述壽命評估模塊6用于確定工業(yè)鍋爐的剩余壽命，反向驗證健康趨勢預(yù)測模塊5的趨勢分析是否正確，并制定延長壽命的建議運行策略，將建議運行策略傳輸?shù)奖O(jiān)控顯示模塊4。優(yōu)選的，所述健康數(shù)據(jù)包括鍋爐壁溫度、鍋爐壁厚度、蠕變、金相。本發(fā)明上述實施例不僅能夠根據(jù)檢測的健康數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)控和預(yù)警，還能夠進(jìn)行鍋爐的運行狀況分析，根據(jù)不同運行狀況制定不同運行策略，實時保護(hù)鍋爐處于安全運行環(huán)境下，同時，還能夠根據(jù)健康數(shù)據(jù)進(jìn)行未來趨勢預(yù)測，并根據(jù)評估的剩余疲勞壽命對未來趨勢預(yù)測的結(jié)果進(jìn)行反向驗證，從而制定出相應(yīng)的延長壽命的運行策略提供給技術(shù)人員選擇,由此解決了上述的技術(shù)問題。優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)處理模塊2用于對健康數(shù)據(jù)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換、篩選健康數(shù)據(jù)并剔除無用的健康數(shù)據(jù)。本優(yōu)選實施例設(shè)置數(shù)據(jù)處理模塊2進(jìn)行健康數(shù)據(jù)的篩選，提高了數(shù)據(jù)分析的速度和精度。優(yōu)選的，所述壽命評估模塊6包括數(shù)據(jù)準(zhǔn)備模塊61和壽命分析預(yù)測子模塊62，所述數(shù)據(jù)準(zhǔn)備子模塊61用于確定鍋爐的實測典型載荷譜、鍋爐上各實際裂紋的裂紋位置、尺寸，并對各種裂紋進(jìn)行幾何簡化分類；所述壽命分析預(yù)測子模塊62用于對所述鍋爐的材料進(jìn)行疲勞試驗，獲取所述材料對應(yīng)于各種裂紋的疲勞裂紋擴展速率曲線，進(jìn)而對所述實測典型載荷譜、各實際裂紋的裂紋位置、尺寸以及各種裂紋的疲勞裂紋擴展速率曲線進(jìn)行裂紋擴展分析，確定對應(yīng)于各種裂紋的裂紋擴展壽命循環(huán)數(shù)，再根據(jù)所述裂紋擴展壽命循環(huán)數(shù)確定對應(yīng)裂紋的剩余疲勞壽命的估算值，最終確定鍋爐的剩余疲勞壽命的估算值。本優(yōu)選實施例構(gòu)建了壽命評估模塊6的結(jié)構(gòu)框架。優(yōu)選的，定義對應(yīng)于裂紋i＝1,2,…m的剩余疲勞壽命的估算值集為{P1,P2,…,Pi},鍋爐剩余疲勞壽命的估算值PZ則為：Pz＝mini＝1,2,...m{P1,P2,…,Pi}。本優(yōu)選實施例確定了鍋爐的剩余疲勞壽命與鍋爐的各實際裂紋的剩余疲勞壽命之間的關(guān)系，采用最小的實際裂紋的疲勞壽命作為鍋爐的剩余疲勞壽命，符合木桶理論，準(zhǔn)確度高。優(yōu)選的，所述對所述鍋爐的材料進(jìn)行疲勞試驗，獲取所述材料對應(yīng)于各種裂紋的疲勞裂紋擴展速率曲線，包括：(1)計算各種裂紋的應(yīng)力強度因子幅，考慮裂紋尖端點的塑性變形區(qū)會對材料的疲勞斷裂具有決定性的影響，將裂紋尖端塑性區(qū)等效于一個含有相變應(yīng)變的均質(zhì)夾雜，定義應(yīng)力強度因子幅ΔKpc的計算公式為：ΔKpc=Kpcmax-Kyc-ΔKsc,R≤0Kpcmax-Kpcmin,R>0]]>式中ΔKsc=122π∫Ar-3/2[Kyc2πr(3sin2αcosα+2cosα2cos3α2)+3(σ11-σ22)sinαsin5α2-6σ12sinαcos5α2-(σ11+σ22)cos3α2]dA]]>其中，為疲勞循環(huán)載荷中由最大載荷計算得到的經(jīng)塑性修正的應(yīng)力強度因子值，為疲勞循環(huán)載荷中由最小載荷計算得到的經(jīng)塑性修正的應(yīng)力強度因子值，Kyc為遠(yuǎn)場作用下的應(yīng)力強度因子，由裂紋完全張開時的載荷計算得到，ΔKsc表示裂紋尖端塑性區(qū)引起的應(yīng)力強度因子增量，A為圍繞裂紋尖端的塑性區(qū)的面積，其包括裂紋擴展過程中所產(chǎn)生的塑性變形尾跡區(qū)，σ11、σ12、σ22為裂紋尖端塑性區(qū)內(nèi)的應(yīng)力，由對裂紋尖端塑性區(qū)應(yīng)力場的有限元計算分析得到,R為拉伸載荷與壓縮載荷的比值；(2)構(gòu)建各種裂紋的疲勞裂紋擴展速率曲線，以Paris公式為基礎(chǔ)，考慮溫度對疲勞裂紋拓展速率的影響，定義所述疲勞裂紋擴展速率的修正計算公式為：T＜0℃ORT>Tmax時，dadN=C(ΔKpc-ΔKT)M]]>0℃≤T≤Tmax時，dadN=C(ΔKpc)M]]>式中，T為試驗溫度，Tmax為設(shè)定的最高溫度，Tmax的取值范圍為[35℃,40℃]，a為裂紋擴展長度，N為循環(huán)次數(shù)，C和M為材料常數(shù)，ΔKT為擬合非正常溫度下裂紋擴展性能曲面后分析得到的非正常溫度斷裂門檻值，體現(xiàn)了溫度對擴展速率的影響，且ΔKT的取值范圍需滿足[0,ΔKpc)。本優(yōu)選實施例定義了應(yīng)力強度因子幅ΔK_pc的計算公式，且考慮了裂紋尖端點的塑性變形區(qū)會對材料的疲勞斷裂具有決定性的影響，并將裂紋尖端塑性區(qū)等效于一個含有相變應(yīng)變的均質(zhì)夾雜，從而定義的應(yīng)力強度因子幅ΔK_pc可以很好地作為一個合理的力學(xué)參量來定量化地分析裂紋尖端塑性區(qū)對應(yīng)力強度因子的影響；以Paris公式為基礎(chǔ)，考慮了溫度對疲勞裂紋拓展速率的影響，并定義了疲勞裂紋擴展速率的修正計算公式，提高了計算的精度，且簡單實用。優(yōu)選的，所述裂紋擴展壽命循環(huán)數(shù)N的計算公式為：N=∫a0ac1C(ΔKpc-ΔKT)M]]>本優(yōu)選實施例確定了裂紋擴展壽命循環(huán)數(shù)N的計算公式，提高了壽命預(yù)測的速度。本應(yīng)用場景上述實施例的最高溫度Tmax設(shè)定為35℃，對鍋爐的疲勞壽命預(yù)測的精度相對提高了15％。應(yīng)用場景2參見圖1、圖2，本應(yīng)用場景的一個實施例的工業(yè)鍋爐用智能檢測裝置，包括檢測模塊1、數(shù)據(jù)處理模塊2、分析模塊3、監(jiān)控顯示模塊4、健康趨勢預(yù)測模塊5和壽命評估模塊6；所述檢測模塊1用于檢測工業(yè)鍋爐運行的各種健康數(shù)據(jù)，其依次連接數(shù)據(jù)處理模塊2、分析模塊3；所述分析模塊3用于對由數(shù)據(jù)處理模塊2處理過的健康數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并形成數(shù)據(jù)透視圖傳輸?shù)奖O(jiān)控顯示模塊4；所述健康趨勢預(yù)測模塊5用于采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法根據(jù)離線和在線數(shù)據(jù)進(jìn)行未來運行趨勢分析；所述壽命評估模塊6用于確定工業(yè)鍋爐的剩余壽命，反向驗證健康趨勢預(yù)測模塊5的趨勢分析是否正確，并制定延長壽命的建議運行策略，將建議運行策略傳輸?shù)奖O(jiān)控顯示模塊4。優(yōu)選的，所述健康數(shù)據(jù)包括鍋爐壁溫度、鍋爐壁厚度、蠕變、金相。本發(fā)明上述實施例不僅能夠根據(jù)檢測的健康數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)控和預(yù)警，還能夠進(jìn)行鍋爐的運行狀況分析，根據(jù)不同運行狀況制定不同運行策略，實時保護(hù)鍋爐處于安全運行環(huán)境下，同時，還能夠根據(jù)健康數(shù)據(jù)進(jìn)行未來趨勢預(yù)測，并根據(jù)評估的剩余疲勞壽命對未來趨勢預(yù)測的結(jié)果進(jìn)行反向驗證，從而制定出相應(yīng)的延長壽命的運行策略提供給技術(shù)人員選擇,由此解決了上述的技術(shù)問題。優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)處理模塊2用于對健康數(shù)據(jù)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換、篩選健康數(shù)據(jù)并剔除無用的健康數(shù)據(jù)。本優(yōu)選實施例設(shè)置數(shù)據(jù)處理模塊2進(jìn)行健康數(shù)據(jù)的篩選，提高了數(shù)據(jù)分析的速度和精度。優(yōu)選的，所述壽命評估模塊6包括數(shù)據(jù)準(zhǔn)備模塊61和壽命分析預(yù)測子模塊62，所述數(shù)據(jù)準(zhǔn)備子模塊61用于確定鍋爐的實測典型載荷譜、鍋爐上各實際裂紋的裂紋位置、尺寸，并對各種裂紋進(jìn)行幾何簡化分類；所述壽命分析預(yù)測子模塊62用于對所述鍋爐的材料進(jìn)行疲勞試驗，獲取所述材料對應(yīng)于各種裂紋的疲勞裂紋擴展速率曲線，進(jìn)而對所述實測典型載荷譜、各實際裂紋的裂紋位置、尺寸以及各種裂紋的疲勞裂紋擴展速率曲線進(jìn)行裂紋擴展分析，確定對應(yīng)于各種裂紋的裂紋擴展壽命循環(huán)數(shù)，再根據(jù)所述裂紋擴展壽命循環(huán)數(shù)確定對應(yīng)裂紋的剩余疲勞壽命的估算值，最終確定鍋爐的剩余疲勞壽命的估算值。本優(yōu)選實施例構(gòu)建了壽命評估模塊6的結(jié)構(gòu)框架。優(yōu)選的，定義對應(yīng)于裂紋i＝1,2,…m的剩余疲勞壽命的估算值集為{P1,P2,…,Pi},鍋爐剩余疲勞壽命的估算值PZ則為：PZ＝mini＝1,2,…m{P1,P2,…,Pi}。本優(yōu)選實施例確定了鍋爐的剩余疲勞壽命與鍋爐的各實際裂紋的剩余疲勞壽命之間的關(guān)系，采用最小的實際裂紋的疲勞壽命作為鍋爐的剩余疲勞壽命，符合木桶理論，準(zhǔn)確度高。優(yōu)選的，所述對所述鍋爐的材料進(jìn)行疲勞試驗，獲取所述材料對應(yīng)于各種裂紋的疲勞裂紋擴展速率曲線，包括：(1)計算各種裂紋的應(yīng)力強度因子幅，考慮裂紋尖端點的塑性變形區(qū)會對材料的疲勞斷裂具有決定性的影響，將裂紋尖端塑性區(qū)等效于一個含有相變應(yīng)變的均質(zhì)夾雜，定義應(yīng)力強度因子幅ΔKpc的計算公式為：ΔKpc=Kpcmax-Kyc-ΔKsc,R≤0Kpcmax-Kpcmin,R>0]]>式中ΔKsc=122π∫Ar-3/2[Kyc2πr(3sin2αcosα+2cosα2cos3α2)+3(σ11-σ22)sinαsin5α2-6σ12sinαcos5α2-(σ11+σ22)cos3α2]dA]]>其中，為疲勞循環(huán)載荷中由最大載荷計算得到的經(jīng)塑性修正的應(yīng)力強度因子值，為疲勞循環(huán)載荷中由最小載荷計算得到的經(jīng)塑性修正的應(yīng)力強度因子值，Kyc為遠(yuǎn)場作用下的應(yīng)力強度因子，由裂紋完全張開時的載荷計算得到，ΔKsc表示裂紋尖端塑性區(qū)引起的應(yīng)力強度因子增量，A為圍繞裂紋尖端的塑性區(qū)的面積，其包括裂紋擴展過程中所產(chǎn)生的塑性變形尾跡區(qū)，σ11、σ12、σ22為裂紋尖端塑性區(qū)內(nèi)的應(yīng)力，由對裂紋尖端塑性區(qū)應(yīng)力場的有限元計算分析得到,R為拉伸載荷與壓縮載荷的比值；(2)構(gòu)建各種裂紋的疲勞裂紋擴展速率曲線，以Paris公式為基礎(chǔ)，考慮溫度對疲勞裂紋拓展速率的影響，定義所述疲勞裂紋擴展速率的修正計算公式為：T＜0℃ORT>Tmax時，dadN=C(ΔKpc-ΔKT)M]]>0℃≤T≤Tmax時，dadN=C(ΔKpc)M]]>式中，T為試驗溫度，Tmax為設(shè)定的最高溫度，Tmax的取值范圍為[35℃,40℃]，a為裂紋擴展長度，N為循環(huán)次數(shù)，C和M為材料常數(shù)，ΔKT為擬合非正常溫度下裂紋擴展性能曲面后分析得到的非正常溫度斷裂門檻值，體現(xiàn)了溫度對擴展速率的影響，且ΔKT的取值范圍需滿足[0,ΔKpc)。本優(yōu)選實施例定義了應(yīng)力強度因子幅ΔK_pc的計算公式，且考慮了裂紋尖端點的塑性變形區(qū)會對材料的疲勞斷裂具有決定性的影響，并將裂紋尖端塑性區(qū)等效于一個含有相變應(yīng)變的均質(zhì)夾雜，從而定義的應(yīng)力強度因子幅ΔK_pc可以很好地作為一個合理的力學(xué)參量來定量化地分析裂紋尖端塑性區(qū)對應(yīng)力強度因子的影響；以Paris公式為基礎(chǔ)，考慮了溫度對疲勞裂紋拓展速率的影響，并定義了疲勞裂紋擴展速率的修正計算公式，提高了計算的精度，且簡單實用。優(yōu)選的，所述裂紋擴展壽命循環(huán)數(shù)N的計算公式為：N=∫a0ac1C(ΔKpc-ΔKT)M]]>本優(yōu)選實施例確定了裂紋擴展壽命循環(huán)數(shù)N的計算公式，提高了壽命預(yù)測的速度。本應(yīng)用場景上述實施例的最高溫度Tmax設(shè)定為36℃，對鍋爐的疲勞壽命預(yù)測的精度相對提高了14％。應(yīng)用場景3參見圖1、圖2，本應(yīng)用場景的一個實施例的工業(yè)鍋爐用智能檢測裝置，包括檢測模塊1、數(shù)據(jù)處理模塊2、分析模塊3、監(jiān)控顯示模塊4、健康趨勢預(yù)測模塊5和壽命評估模塊6；所述檢測模塊1用于檢測工業(yè)鍋爐運行的各種健康數(shù)據(jù)，其依次連接數(shù)據(jù)處理模塊2、分析模塊3；所述分析模塊3用于對由數(shù)據(jù)處理模塊2處理過的健康數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并形成數(shù)據(jù)透視圖傳輸?shù)奖O(jiān)控顯示模塊4；所述健康趨勢預(yù)測模塊5用于采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法根據(jù)離線和在線數(shù)據(jù)進(jìn)行未來運行趨勢分析；所述壽命評估模塊6用于確定工業(yè)鍋爐的剩余壽命，反向驗證健康趨勢預(yù)測模塊5的趨勢分析是否正確，并制定延長壽命的建議運行策略，將建議運行策略傳輸?shù)奖O(jiān)控顯示模塊4。優(yōu)選的，所述健康數(shù)據(jù)包括鍋爐壁溫度、鍋爐壁厚度、蠕變、金相。本發(fā)明上述實施例不僅能夠根據(jù)檢測的健康數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)控和預(yù)警，還能夠進(jìn)行鍋爐的運行狀況分析，根據(jù)不同運行狀況制定不同運行策略，實時保護(hù)鍋爐處于安全運行環(huán)境下，同時，還能夠根據(jù)健康數(shù)據(jù)進(jìn)行未來趨勢預(yù)測，并根據(jù)評估的剩余疲勞壽命對未來趨勢預(yù)測的結(jié)果進(jìn)行反向驗證，從而制定出相應(yīng)的延長壽命的運行策略提供給技術(shù)人員選擇,由此解決了上述的技術(shù)問題。優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)處理模塊2用于對健康數(shù)據(jù)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換、篩選健康數(shù)據(jù)并剔除無用的健康數(shù)據(jù)。本優(yōu)選實施例設(shè)置數(shù)據(jù)處理模塊2進(jìn)行健康數(shù)據(jù)的篩選，提高了數(shù)據(jù)分析的速度和精度。優(yōu)選的，所述壽命評估模塊6包括數(shù)據(jù)準(zhǔn)備模塊61和壽命分析預(yù)測子模塊62，所述數(shù)據(jù)準(zhǔn)備子模塊61用于確定鍋爐的實測典型載荷譜、鍋爐上各實際裂紋的裂紋位置、尺寸，并對各種裂紋進(jìn)行幾何簡化分類；所述壽命分析預(yù)測子模塊62用于對所述鍋爐的材料進(jìn)行疲勞試驗，獲取所述材料對應(yīng)于各種裂紋的疲勞裂紋擴展速率曲線，進(jìn)而對所述實測典型載荷譜、各實際裂紋的裂紋位置、尺寸以及各種裂紋的疲勞裂紋擴展速率曲線進(jìn)行裂紋擴展分析，確定對應(yīng)于各種裂紋的裂紋擴展壽命循環(huán)數(shù)，再根據(jù)所述裂紋擴展壽命循環(huán)數(shù)確定對應(yīng)裂紋的剩余疲勞壽命的估算值，最終確定鍋爐的剩余疲勞壽命的估算值。本優(yōu)選實施例構(gòu)建了壽命評估模塊6的結(jié)構(gòu)框架。優(yōu)選的，定義對應(yīng)于裂紋i＝1,2,…m的剩余疲勞壽命的估算值集為{P1,P2,…,Pi},鍋爐剩余疲勞壽命的估算值PZ則為：PZ＝mini＝1,2,…m{P1,P2,…,Pi}。本優(yōu)選實施例確定了鍋爐的剩余疲勞壽命與鍋爐的各實際裂紋的剩余疲勞壽命之間的關(guān)系，采用最小的實際裂紋的疲勞壽命作為鍋爐的剩余疲勞壽命，符合木桶理論，準(zhǔn)確度高。優(yōu)選的，所述對所述鍋爐的材料進(jìn)行疲勞試驗，獲取所述材料對應(yīng)于各種裂紋的疲勞裂紋擴展速率曲線，包括：(1)計算各種裂紋的應(yīng)力強度因子幅，考慮裂紋尖端點的塑性變形區(qū)會對材料的疲勞斷裂具有決定性的影響，將裂紋尖端塑性區(qū)等效于一個含有相變應(yīng)變的均質(zhì)夾雜，定義應(yīng)力強度因子幅ΔKpc的計算公式為：ΔKpc=Kpcmax-Kyc-ΔKsc,R≤0Kpcmax-Kpcmin,R>0]]>式中ΔKsc=122π∫Ar-3/2[Kyc2πr(3sin2αcosα+2cosα2cos3α2)+3(σ11-σ22)sinαsin5α2-6σ12sinαcos5α2-(σ11+σ22)cos3α2]dA]]>其中，為疲勞循環(huán)載荷中由最大載荷計算得到的經(jīng)塑性修正的應(yīng)力強度因子值，為疲勞循環(huán)載荷中由最小載荷計算得到的經(jīng)塑性修正的應(yīng)力強度因子值，Kyc為遠(yuǎn)場作用下的應(yīng)力強度因子，由裂紋完全張開時的載荷計算得到，ΔKsc表示裂紋尖端塑性區(qū)引起的應(yīng)力強度因子增量，A為圍繞裂紋尖端的塑性區(qū)的面積，其包括裂紋擴展過程中所產(chǎn)生的塑性變形尾跡區(qū)，σ11、σ12、σ22為裂紋尖端塑性區(qū)內(nèi)的應(yīng)力，由對裂紋尖端塑性區(qū)應(yīng)力場的有限元計算分析得到,R為拉伸載荷與壓縮載荷的比值；(2)構(gòu)建各種裂紋的疲勞裂紋擴展速率曲線，以Paris公式為基礎(chǔ)，考慮溫度對疲勞裂紋拓展速率的影響，定義所述疲勞裂紋擴展速率的修正計算公式為：T＜0℃ORT>Tmax時，dadN=C(ΔKpc-ΔKT)M]]>0℃≤T≤Tmax時，dadN=C(ΔKpc)M]]>式中，T為試驗溫度，Tmax為設(shè)定的最高溫度，Tmax的取值范圍為[35℃,40℃]，a為裂紋擴展長度，N為循環(huán)次數(shù)，C和M為材料常數(shù)，ΔKT為擬合非正常溫度下裂紋擴展性能曲面后分析得到的非正常溫度斷裂門檻值，體現(xiàn)了溫度對擴展速率的影響，且ΔKT的取值范圍需滿足[0,ΔKpc)。本優(yōu)選實施例定義了應(yīng)力強度因子幅ΔK_pc的計算公式，且考慮了裂紋尖端點的塑性變形區(qū)會對材料的疲勞斷裂具有決定性的影響，并將裂紋尖端塑性區(qū)等效于一個含有相變應(yīng)變的均質(zhì)夾雜，從而定義的應(yīng)力強度因子幅ΔK_pc可以很好地作為一個合理的力學(xué)參量來定量化地分析裂紋尖端塑性區(qū)對應(yīng)力強度因子的影響；以Paris公式為基礎(chǔ)，考慮了溫度對疲勞裂紋拓展速率的影響，并定義了疲勞裂紋擴展速率的修正計算公式，提高了計算的精度，且簡單實用。優(yōu)選的，所述裂紋擴展壽命循環(huán)數(shù)N的計算公式為：N=∫a0ac1C(ΔKpc-ΔKT)M]]>本優(yōu)選實施例確定了裂紋擴展壽命循環(huán)數(shù)N的計算公式，提高了壽命預(yù)測的速度。本應(yīng)用場景上述實施例的最高溫度Tmax設(shè)定為38℃，對鍋爐的疲勞壽命預(yù)測的精度相對提高了12％。應(yīng)用場景4參見圖1、圖2，本應(yīng)用場景的一個實施例的工業(yè)鍋爐用智能檢測裝置，包括檢測模塊1、數(shù)據(jù)處理模塊2、分析模塊3、監(jiān)控顯示模塊4、健康趨勢預(yù)測模塊5和壽命評估模塊6；所述檢測模塊1用于檢測工業(yè)鍋爐運行的各種健康數(shù)據(jù)，其依次連接數(shù)據(jù)處理模塊2、分析模塊3；所述分析模塊3用于對由數(shù)據(jù)處理模塊2處理過的健康數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并形成數(shù)據(jù)透視圖傳輸?shù)奖O(jiān)控顯示模塊4；所述健康趨勢預(yù)測模塊5用于采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法根據(jù)離線和在線數(shù)據(jù)進(jìn)行未來運行趨勢分析；所述壽命評估模塊6用于確定工業(yè)鍋爐的剩余壽命，反向驗證健康趨勢預(yù)測模塊5的趨勢分析是否正確，并制定延長壽命的建議運行策略，將建議運行策略傳輸?shù)奖O(jiān)控顯示模塊4。優(yōu)選的，所述健康數(shù)據(jù)包括鍋爐壁溫度、鍋爐壁厚度、蠕變、金相。本發(fā)明上述實施例不僅能夠根據(jù)檢測的健康數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)控和預(yù)警，還能夠進(jìn)行鍋爐的運行狀況分析，根據(jù)不同運行狀況制定不同運行策略，實時保護(hù)鍋爐處于安全運行環(huán)境下，同時，還能夠根據(jù)健康數(shù)據(jù)進(jìn)行未來趨勢預(yù)測，并根據(jù)評估的剩余疲勞壽命對未來趨勢預(yù)測的結(jié)果進(jìn)行反向驗證，從而制定出相應(yīng)的延長壽命的運行策略提供給技術(shù)人員選擇,由此解決了上述的技術(shù)問題。優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)處理模塊2用于對健康數(shù)據(jù)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換、篩選健康數(shù)據(jù)并剔除無用的健康數(shù)據(jù)。本優(yōu)選實施例設(shè)置數(shù)據(jù)處理模塊2進(jìn)行健康數(shù)據(jù)的篩選，提高了數(shù)據(jù)分析的速度和精度。優(yōu)選的，所述壽命評估模塊6包括數(shù)據(jù)準(zhǔn)備模塊61和壽命分析預(yù)測子模塊62，所述數(shù)據(jù)準(zhǔn)備子模塊61用于確定鍋爐的實測典型載荷譜、鍋爐上各實際裂紋的裂紋位置、尺寸，并對各種裂紋進(jìn)行幾何簡化分類；所述壽命分析預(yù)測子模塊62用于對所述鍋爐的材料進(jìn)行疲勞試驗，獲取所述材料對應(yīng)于各種裂紋的疲勞裂紋擴展速率曲線，進(jìn)而對所述實測典型載荷譜、各實際裂紋的裂紋位置、尺寸以及各種裂紋的疲勞裂紋擴展速率曲線進(jìn)行裂紋擴展分析，確定對應(yīng)于各種裂紋的裂紋擴展壽命循環(huán)數(shù)，再根據(jù)所述裂紋擴展壽命循環(huán)數(shù)確定對應(yīng)裂紋的剩余疲勞壽命的估算值，最終確定鍋爐的剩余疲勞壽命的估算值。本優(yōu)選實施例構(gòu)建了壽命評估模塊6的結(jié)構(gòu)框架。優(yōu)選的，定義對應(yīng)于裂紋i＝1,2,…m的剩余疲勞壽命的估算值集為{P1,P2,…,Pi},鍋爐剩余疲勞壽命的估算值PZ則為：PZ＝mini＝1,2,…m{P1,P2,…,Pi}。本優(yōu)選實施例確定了鍋爐的剩余疲勞壽命與鍋爐的各實際裂紋的剩余疲勞壽命之間的關(guān)系，采用最小的實際裂紋的疲勞壽命作為鍋爐的剩余疲勞壽命，符合木桶理論，準(zhǔn)確度高。優(yōu)選的，所述對所述鍋爐的材料進(jìn)行疲勞試驗，獲取所述材料對應(yīng)于各種裂紋的疲勞裂紋擴展速率曲線，包括：(1)計算各種裂紋的應(yīng)力強度因子幅，考慮裂紋尖端點的塑性變形區(qū)會對材料的疲勞斷裂具有決定性的影響，將裂紋尖端塑性區(qū)等效于一個含有相變應(yīng)變的均質(zhì)夾雜，定義應(yīng)力強度因子幅ΔKpc的計算公式為：ΔKpc=Kpcmax-Kyc-ΔKsc,R≤0Kpcmax-Kpcmin,R>0]]>式中ΔKsc=122π∫Ar-3/2[Kyc2πr(3sin2αcosα+2cosα2cos3α2)+3(σ11-σ22)sinαsin5α2-6σ12sinαcos5α2-(σ11+σ22)cos3α2]dA]]>其中，為疲勞循環(huán)載荷中由最大載荷計算得到的經(jīng)塑性修正的應(yīng)力強度因子值，為疲勞循環(huán)載荷中由最小載荷計算得到的經(jīng)塑性修正的應(yīng)力強度因子值，Kyc為遠(yuǎn)場作用下的應(yīng)力強度因子，由裂紋完全張開時的載荷計算得到，ΔKsc表示裂紋尖端塑性區(qū)引起的應(yīng)力強度因子增量，A為圍繞裂紋尖端的塑性區(qū)的面積，其包括裂紋擴展過程中所產(chǎn)生的塑性變形尾跡區(qū)，σ11、σ12、σ22為裂紋尖端塑性區(qū)內(nèi)的應(yīng)力，由對裂紋尖端塑性區(qū)應(yīng)力場的有限元計算分析得到,R為拉伸載荷與壓縮載荷的比值；(2)構(gòu)建各種裂紋的疲勞裂紋擴展速率曲線，以Paris公式為基礎(chǔ)，考慮溫度對疲勞裂紋拓展速率的影響，定義所述疲勞裂紋擴展速率的修正計算公式為：T＜0℃ORT>Tmax時，dadN=C(ΔKpc-ΔKT)M]]>0℃≤T≤Tmax時，dadN=C(ΔKpc)M]]>式中，T為試驗溫度，Tmax為設(shè)定的最高溫度，Tmax的取值范圍為[35℃,40℃]，a為裂紋擴展長度，N為循環(huán)次數(shù)，C和M為材料常數(shù)，ΔKT為擬合非正常溫度下裂紋擴展性能曲面后分析得到的非正常溫度斷裂門檻值，體現(xiàn)了溫度對擴展速率的影響，且ΔKT的取值范圍需滿足[0,ΔKpc)。本優(yōu)選實施例定義了應(yīng)力強度因子幅ΔK_pc的計算公式，且考慮了裂紋尖端點的塑性變形區(qū)會對材料的疲勞斷裂具有決定性的影響，并將裂紋尖端塑性區(qū)等效于一個含有相變應(yīng)變的均質(zhì)夾雜，從而定義的應(yīng)力強度因子幅ΔK_pc可以很好地作為一個合理的力學(xué)參量來定量化地分析裂紋尖端塑性區(qū)對應(yīng)力強度因子的影響；以Paris公式為基礎(chǔ)，考慮了溫度對疲勞裂紋拓展速率的影響，并定義了疲勞裂紋擴展速率的修正計算公式，提高了計算的精度，且簡單實用。優(yōu)選的，所述裂紋擴展壽命循環(huán)數(shù)N的計算公式為：N=∫a0ac1C(ΔKpc-ΔKT)M]]>本優(yōu)選實施例確定了裂紋擴展壽命循環(huán)數(shù)N的計算公式，提高了壽命預(yù)測的速度。本應(yīng)用場景上述實施例的最高溫度Tmax設(shè)定為39℃，對鍋爐的疲勞壽命預(yù)測的精度相對提高了11％。應(yīng)用場景5參見圖1、圖2，本應(yīng)用場景的一個實施例的工業(yè)鍋爐用智能檢測裝置，包括檢測模塊1、數(shù)據(jù)處理模塊2、分析模塊3、監(jiān)控顯示模塊4、健康趨勢預(yù)測模塊5和壽命評估模塊6；所述檢測模塊1用于檢測工業(yè)鍋爐運行的各種健康數(shù)據(jù)，其依次連接數(shù)據(jù)處理模塊2、分析模塊3；所述分析模塊3用于對由數(shù)據(jù)處理模塊2處理過的健康數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并形成數(shù)據(jù)透視圖傳輸?shù)奖O(jiān)控顯示模塊4；所述健康趨勢預(yù)測模塊5用于采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法根據(jù)離線和在線數(shù)據(jù)進(jìn)行未來運行趨勢分析；所述壽命評估模塊6用于確定工業(yè)鍋爐的剩余壽命，反向驗證健康趨勢預(yù)測模塊5的趨勢分析是否正確，并制定延長壽命的建議運行策略，將建議運行策略傳輸?shù)奖O(jiān)控顯示模塊4。優(yōu)選的，所述健康數(shù)據(jù)包括鍋爐壁溫度、鍋爐壁厚度、蠕變、金相。本發(fā)明上述實施例不僅能夠根據(jù)檢測的健康數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)控和預(yù)警，還能夠進(jìn)行鍋爐的運行狀況分析，根據(jù)不同運行狀況制定不同運行策略，實時保護(hù)鍋爐處于安全運行環(huán)境下，同時，還能夠根據(jù)健康數(shù)據(jù)進(jìn)行未來趨勢預(yù)測，并根據(jù)評估的剩余疲勞壽命對未來趨勢預(yù)測的結(jié)果進(jìn)行反向驗證，從而制定出相應(yīng)的延長壽命的運行策略提供給技術(shù)人員選擇,由此解決了上述的技術(shù)問題。優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)處理模塊2用于對健康數(shù)據(jù)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換、篩選健康數(shù)據(jù)并剔除無用的健康數(shù)據(jù)。本優(yōu)選實施例設(shè)置數(shù)據(jù)處理模塊2進(jìn)行健康數(shù)據(jù)的篩選，提高了數(shù)據(jù)分析的速度和精度。優(yōu)選的，所述壽命評估模塊6包括數(shù)據(jù)準(zhǔn)備模塊61和壽命分析預(yù)測子模塊62，所述數(shù)據(jù)準(zhǔn)備子模塊61用于確定鍋爐的實測典型載荷譜、鍋爐上各實際裂紋的裂紋位置、尺寸，并對各種裂紋進(jìn)行幾何簡化分類；所述壽命分析預(yù)測子模塊62用于對所述鍋爐的材料進(jìn)行疲勞試驗，獲取所述材料對應(yīng)于各種裂紋的疲勞裂紋擴展速率曲線，進(jìn)而對所述實測典型載荷譜、各實際裂紋的裂紋位置、尺寸以及各種裂紋的疲勞裂紋擴展速率曲線進(jìn)行裂紋擴展分析，確定對應(yīng)于各種裂紋的裂紋擴展壽命循環(huán)數(shù)，再根據(jù)所述裂紋擴展壽命循環(huán)數(shù)確定對應(yīng)裂紋的剩余疲勞壽命的估算值，最終確定鍋爐的剩余疲勞壽命的估算值。本優(yōu)選實施例構(gòu)建了壽命評估模塊6的結(jié)構(gòu)框架。優(yōu)選的，定義對應(yīng)于裂紋i＝1,2,…m的剩余疲勞壽命的估算值集為{P1,P2,…,Pi},鍋爐剩余疲勞壽命的估算值Pz則為：Pz＝mini＝1,2,…m{P1,P2,…,Pi}。本優(yōu)選實施例確定了鍋爐的剩余疲勞壽命與鍋爐的各實際裂紋的剩余疲勞壽命之間的關(guān)系，采用最小的實際裂紋的疲勞壽命作為鍋爐的剩余疲勞壽命，符合木桶理論，準(zhǔn)確度高。優(yōu)選的，所述對所述鍋爐的材料進(jìn)行疲勞試驗，獲取所述材料對應(yīng)于各種裂紋的疲勞裂紋擴展速率曲線，包括：(1)計算各種裂紋的應(yīng)力強度因子幅，考慮裂紋尖端點的塑性變形區(qū)會對材料的疲勞斷裂具有決定性的影響，將裂紋尖端塑性區(qū)等效于一個含有相變應(yīng)變的均質(zhì)夾雜，定義應(yīng)力強度因子幅ΔKpc的計算公式為：ΔKpc=Kpcmax-Kyc-ΔKsc,R≤0Kpcmax-Kpcmin,R>0]]>式中ΔKsc=122π∫Ar-3/2[Kyc2πr(3sin2αcosα+2cosα2cos3α2)+3(σ11-σ22)sinαsin5α2-6σ12sinαcos5α2-(σ11+σ22)cos3α2]dA]]>其中，為疲勞循環(huán)載荷中由最大載荷計算得到的經(jīng)塑性修正的應(yīng)力強度因子值，為疲勞循環(huán)載荷中由最小載荷計算得到的經(jīng)塑性修正的應(yīng)力強度因子值，Kyc為遠(yuǎn)場作用下的應(yīng)力強度因子，由裂紋完全張開時的載荷計算得到，ΔKsc表示裂紋尖端塑性區(qū)引起的應(yīng)力強度因子增量，A為圍繞裂紋尖端的塑性區(qū)的面積，其包括裂紋擴展過程中所產(chǎn)生的塑性變形尾跡區(qū)，σ11、σ12、σ22為裂紋尖端塑性區(qū)內(nèi)的應(yīng)力，由對裂紋尖端塑性區(qū)應(yīng)力場的有限元計算分析得到,R為拉伸載荷與壓縮載荷的比值；(2)構(gòu)建各種裂紋的疲勞裂紋擴展速率曲線，以Paris公式為基礎(chǔ)，考慮溫度對疲勞裂紋拓展速率的影響，定義所述疲勞裂紋擴展速率的修正計算公式為：T＜0℃ORT>Tmax時，dadN=C(ΔKpc-ΔKT)M]]>0℃≤T≤Tmax時，dadN=C(ΔKpc)M]]>式中，T為試驗溫度，Tmax為設(shè)定的最高溫度，Tmax的取值范圍為[35℃,40℃]，a為裂紋擴展長度，N為循環(huán)次數(shù)，C和M為材料常數(shù)，ΔKT為擬合非正常溫度下裂紋擴展性能曲面后分析得到的非正常溫度斷裂門檻值，體現(xiàn)了溫度對擴展速率的影響，且ΔKT的取值范圍需滿足[0,ΔKpc)。本優(yōu)選實施例定義了應(yīng)力強度因子幅ΔK_pc的計算公式，且考慮了裂紋尖端點的塑性變形區(qū)會對材料的疲勞斷裂具有決定性的影響，并將裂紋尖端塑性區(qū)等效于一個含有相變應(yīng)變的均質(zhì)夾雜，從而定義的應(yīng)力強度因子幅ΔK_pc可以很好地作為一個合理的力學(xué)參量來定量化地分析裂紋尖端塑性區(qū)對應(yīng)力強度因子的影響；以Paris公式為基礎(chǔ)，考慮了溫度對疲勞裂紋拓展速率的影響，并定義了疲勞裂紋擴展速率的修正計算公式，提高了計算的精度，且簡單實用。優(yōu)選的，所述裂紋擴展壽命循環(huán)數(shù)N的計算公式為：N=∫a0ac1C(ΔKpc-ΔKT)M]]>本優(yōu)選實施例確定了裂紋擴展壽命循環(huán)數(shù)N的計算公式，提高了壽命預(yù)測的速度。本應(yīng)用場景上述實施例的最高溫度Tmax設(shè)定為40℃，對鍋爐的疲勞壽命預(yù)測的精度相對提高了10％。最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上應(yīng)用場景僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳應(yīng)用場景對本發(fā)明作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實質(zhì)和范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3