專利名稱：用于確定發(fā)電廠部件壽命的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于確定發(fā)電廠部件壽命的方法，其中，壽命是指發(fā)電廠部件直
至要對其進行維護或更換之前的最大運行時間。
背景技術(shù)：
目前，發(fā)電廠部件的壽命通常是如下確定的首先選出發(fā)電廠部件承受最高載荷 的構(gòu)件，然后為這些構(gòu)件確定各自的耗竭。在確定耗竭時，尤其采用蠕變應力耗竭和循環(huán)應 力耗竭(Deh皿ngswechselersch 6 pf皿g)方法o 因此，為對發(fā)電廠部件進行詳細的構(gòu)件應力分析，已知采用有限元方法。在此方法 中對描述構(gòu)件內(nèi)存在的應力的微分方程進行求解。微分方程的初始值例如是構(gòu)件周圍的介 質(zhì)的壓力和溫度分布。然后，根據(jù)所計算出的應力詳細計算材料載荷。 已知方法的缺點在于，它僅提供各個構(gòu)件的或甚至僅僅是各個構(gòu)件的部分的耗竭 的結(jié)論。只有以較大的成本才能實現(xiàn)(如果可能的話)對整個發(fā)電廠部件的壽命的整體求 值(Bewert皿g)。 一種這樣上一級的求值通常尤其需要由專家對為各個構(gòu)件確定的結(jié)果進 行解釋。 用于確定發(fā)電廠部件壽命的另一種可能是，在設計發(fā)電廠部件的過程中設定運行 小時和起動或釋放(Trips)(即發(fā)電廠部件的功率變化)的預定義數(shù)量。
這樣，一種相對簡單的已知方法就以根據(jù)預先計算出的發(fā)電機部件的各構(gòu)件內(nèi)的 壓力和溫度應力對運行小時及載荷變化的計數(shù)及其隨后與蠕變強度和斷裂載荷交變次數(shù) (Anrisslastwechselzahlen)的實驗測定值的比較為基礎。這種方法用于確定發(fā)電廠鍋爐 的壽命(參見腦EN 12952/4 :2001-10 "Wasserrohressel皿d Anlagenkompo體ten， Teil 4 :BetriebsbegleitendeBerech皿ng der Lebensdauererwart皿g， Deutsche Fass皿g EN 12952-4 :2000")，其中，這種鍋爐表示一種特殊類型的發(fā)電廠部件，對于這種發(fā)電廠部 件，由于特殊的運行條件而也必需要有一種特殊類型的壽命確定。 不過，所提及的最后一種可能性的失敗之處通常在于，發(fā)電廠部件在實際運行時 以不同于設計過程中所隱含期望的方式運行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于確定發(fā)電廠部件壽命的方法，利用該 方法，上述缺點得以克服并尤其能夠?qū)崿F(xiàn)以特別簡單的方式綜合地整體評價發(fā)電廠部件的 壽命。只要所述確定迅速地提供了能夠在尤其是沒有專門知識的情況下進行解釋的結(jié)果， 就一定可以關(guān)于壽命確定的精度達成折衷。 根據(jù)本發(fā)明，該技術(shù)問題通過權(quán)利要求1所述的方法解決。本發(fā)明的技術(shù)方案的 其他有利擴展在從屬權(quán)利要求中說明。 根據(jù)本發(fā)明，建議了一種用于確定發(fā)電廠部件壽命的方法，該方法包括下列步驟 定義在恒定功率條件下的發(fā)電廠部件壽命的第一特征量；定義在變化功率條件下的發(fā)電廠部件壽命的第二特征量；定義第一等效規(guī)則，利用該規(guī)則根據(jù)第一特征量的數(shù)量描述恒定 功率條件下的發(fā)電廠部件的預定義運行；定義第二等效規(guī)則，利用該規(guī)則根據(jù)第二特征量 的數(shù)量描述變化功率條件下的發(fā)電廠部件的預定義運行；確定在發(fā)電廠部件實際運行過程 中產(chǎn)生的第一和第二特征量的數(shù)量；確定第一和第二特征量的數(shù)量之和，根據(jù)所確定的和 評價發(fā)電廠部件壽命。 根據(jù)本發(fā)明的方法由這樣一種已知的做法出發(fā)，其中，發(fā)電廠部件在設計過程中 預設一個要達到的壽命。在此，假定一種載荷譜(Lastkollektiv)，其盡可能地與稍后期待 的發(fā)電廠部件的運行相對應。這種載荷譜例如由按照預定義的發(fā)電廠部件運行方式的發(fā)電 廠部件保證的標準運行小時數(shù)以及保證的起動或釋放次數(shù)組成。不過，如上所述，按照設 計載荷譜的發(fā)電廠部件的實際運行方式不能直接與發(fā)電廠部件的實際運行方式相比較。此 外，現(xiàn)在根據(jù)本發(fā)明的方法，為對發(fā)電廠部件壽命求值而以等效或計算規(guī)則定義整體特征 量，并據(jù)此確定允許對發(fā)電廠部件壽命的評價進行整體判斷的特征量的數(shù)量之和。所述特 征量的數(shù)量之和尤其可以與極限值相關(guān)地設置，利用所述極限值可以定義發(fā)電廠部件所需 的維修和/或更換間隔。 本發(fā)明所要求保護的技術(shù)方案尤其以用于發(fā)電廠部件的整體壽命評價的兩個特 征量的引入為基礎。其中，第一特征量是關(guān)于發(fā)電廠部件在恒定功率條件下的壽命的，而第 二特征量是關(guān)于發(fā)電廠在變化功率條件下的壽命的。根據(jù)本發(fā)明，利用所對應的等效規(guī)則， 發(fā)電廠部件的實際運行方式或?qū)嶋H運行換算成所產(chǎn)生的第一和第二特征量的數(shù)量。然后， 確定第一和第二特征量的數(shù)量之和，基于此數(shù)量之和可以最終整體地或綜合地確定發(fā)電廠 部件壽命。所述等效規(guī)則可以例如這樣地表達，使得從一個在預定義的恒定功率條件下的 等效運行小時出發(fā)在一個高得多的恒定功率的條件下通過相應的高數(shù)量的等效運行小時 定義實際產(chǎn)生的運行小時。按照類似的方式，可以確定一種在預定義的變化功率的條件下 的等效起動，然后從該等效起動出發(fā)可以以不同的變化功率的條件下實際產(chǎn)生的起動確定 等效起動的相應數(shù)量。 根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案因此尤其包括兩個階段，其中，在第一階段中，為所述特征 量一次性地確定等效規(guī)則或計算規(guī)則，并隨后在第二階段中，通過連續(xù)計數(shù)和監(jiān)視所確定 的特征量(如上所述，例如等效運行小時和等效起動)而在發(fā)電廠部件運行的過程中確定 特征量的數(shù)目之和。 特別有利的是，根據(jù)本發(fā)明的方法可以用于確定作為發(fā)電廠部件的發(fā)電廠鍋爐的 壽命。這尤其適用，因為在這種發(fā)電廠鍋爐上，可以為要根據(jù)本發(fā)明定義的等效規(guī)則確定僅 極少的運行參數(shù)。因此，根據(jù)本發(fā)明的等效規(guī)則可以尤其有利地涉及新蒸汽壓力狀況和/ 或在運行情況的過程中在發(fā)電廠鍋爐上產(chǎn)生的溫度差。 上述等效運行小時在根據(jù)本發(fā)明的方法中尤其有利地定義為發(fā)電廠部件在額定 參數(shù)下的運行小時。所述額定參數(shù)構(gòu)成用于運行情況的專門數(shù)據(jù)的起始點，從該起始點出 發(fā)，根據(jù)本發(fā)明，尤其是利用加權(quán)確定從一般產(chǎn)生的運行情況到此標準運行情況的換算。尤 其這樣地確定加權(quán)，使得其描述了發(fā)電廠部件的各個構(gòu)件、尤其是要保養(yǎng)或維修的構(gòu)件的 使用壽命。 尤其有利的是，第一等效過程在此定義為由實際時間參數(shù)、發(fā)電廠部件的至少一 個實際運行參數(shù)以及加權(quán)系數(shù)得出的函數(shù)。因此，對于發(fā)電廠鍋爐的等效運行小時，優(yōu)選地等效規(guī)則或計算過程為tE。H = tX (p/p。) a，其中，tE。H為等效運行小時，t為時間(單位為 小時)，P為所考慮到運行情況下的新蒸汽壓力，P。為額定功率下的新蒸汽壓力，A為加權(quán)。
根據(jù)本發(fā)明，尤其有利的是將在發(fā)電廠部件的額定參數(shù)下的典型冷起動定義為第
二特征量。 作為替代或補充，有利地將第二特征量定義為發(fā)電廠部件在額定參數(shù)下的典型熱 起動的一半。 尤其有利的是，用于發(fā)電廠部件在變化功率條件下的壽命的特征量的等效規(guī)則對 于三種運行情況基于不同計算規(guī)則，其中，第二特征量在第一種運行情況下由一不為零的 恒定值構(gòu)成，第二特征量在第二種運行情況下由發(fā)電廠部件的至少一個實際運行參數(shù)以及 一個加權(quán)系數(shù)計算得出，第二特征量在第三種運行情況下由零值構(gòu)成。因此，計算規(guī)則在此 基于所謂的瞬態(tài)(這是指發(fā)電廠部件的運行參數(shù)的時間上有限的過程，其中，發(fā)電廠部件 從一種運行狀態(tài)過渡到另一種運行狀態(tài))。 所述瞬態(tài)被歸類于所述釋放或載荷下降(Lastabwurf)的第一運行情況，其中，根 據(jù)本發(fā)明將第二特征量假定為不為零的一個恒定值，例如20。 將一種所謂的相對瞬態(tài)定義為第二種運行情況，其中，第二特征量由發(fā)電廠部件 的至少一個實際運行參數(shù)以及一個加權(quán)系數(shù)計算得出。因此，可以在一種這樣的相對的 功率過渡的情況下例如將一個如下地計算出的等效起動的數(shù)量作為第二特征量nNES = WAT她ax(AT/At)，其中，nNES為等效起動的數(shù)量，K為由典型的起動確定的常量或加權(quán)， AT為在運行情況的過程中的溫度差，AT/A t為運行情況的過程中的溫度梯度。
最后，將第三種運行情況定義為所謂的其他瞬態(tài)，其中，盡管發(fā)生了功率變化，但 是該運行情況對發(fā)電廠部件自身的壽命沒有或幾乎沒有影響，由此使得第二特征量取值為 0。 為了進一步簡化根據(jù)本發(fā)明的方法并尤其是能夠進行相對于僅一個極限值的壽 命確定，有利的是，從第一和第二特征量出發(fā)將每種運行情況換算為單個的特征單位。在 此，特別有利的是，將第二特征量換算為預定數(shù)量的第一特征量。因此，上述的等效起動數(shù) 量被有利地換算為等效的小時數(shù)，使得僅構(gòu)成一個極限值并也僅需與許用壽命相比較。
根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案還可以這樣地修改，使得等效規(guī)則或計算規(guī)則以及尤其是 其中使用的加權(quán)基于以預定特征量預先確定的發(fā)電廠部件壽命和實際產(chǎn)生的發(fā)電廠部件 壽命之間的對照而被調(diào)整。在此，尤其在發(fā)電廠鍋爐作為發(fā)電廠部件的情況下，可以援引現(xiàn) 存發(fā)電廠鍋爐的運行的已知數(shù)據(jù)，并且必要時還可以在所設置的等效規(guī)則中采用發(fā)電廠鍋 爐的其它主要參數(shù)。 根據(jù)本發(fā)明的用于確定發(fā)電廠部件壽命的方法尤其具有這樣的優(yōu)點對于這種方 法的使用不需要任何專門知識。該方法為發(fā)電廠部件的制造者以及尤其是發(fā)電廠鍋爐的制 造者提供了這樣的優(yōu)點設計載荷譜的規(guī)定可以被簡單地按照實際運行方式換算。因為，根 據(jù)本發(fā)明，在等效規(guī)則內(nèi)部所使用的加權(quán)可以被簡單地修改，使得為發(fā)電廠部件確定的參 數(shù)可以容易地傳輸給另一個發(fā)電廠部件。這一點在發(fā)電廠部件為發(fā)電廠鍋爐的情況下尤其 是有利的。 對于修理與維護、尤其是發(fā)電廠鍋爐的修理與維護，根據(jù)本發(fā)明的方法提供了這 樣的優(yōu)點檢查時刻(Revisonszeitp皿kt)可以以特別簡單的方式根據(jù)發(fā)電廠鍋爐的實際運行方式確定。


下面結(jié)合所附示意圖詳細解釋一種根據(jù)本發(fā)明的用于確定發(fā)電廠部件壽命的方 法。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明方法的實施例的流程圖。
具體實施例方式
在圖1中表示的方法IO基本上通過兩個階段12和14實施。在此，在階段12內(nèi)， 在第一步驟16內(nèi)，確定對于在此未詳細示出的、構(gòu)造為發(fā)電廠鍋爐的發(fā)電廠部件的設計載 荷譜。 與此同時，在步驟18中確定至少一種用于等效運行小時(E0H)的運行情況和至少 一種用于等效起動的運行情況的一組專門數(shù)據(jù)。 此外，在步驟20中確定用于將一般的運行情況換算成預定義的或?qū)ｉT的運行情 況的權(quán)重或加權(quán)的一組專門數(shù)據(jù)。這種用于換算一般運行情況的加權(quán)的專門數(shù)據(jù)表示等效 規(guī)則，利用該等效規(guī)則根據(jù)特征量的數(shù)量描述發(fā)電廠部件在恒定功率以及變化功率條件下 的預定義運行。特征量一方面是上述的等效運行小時(作為恒定功率條件下的發(fā)電廠部件 壽命的特征量)而另一方面是上述等效起動(作為在變化功率條件下的發(fā)電廠部件壽命的 特征量)。 此外，在步驟22中，基于上述的設計載荷譜(參見步驟16)、用于等效運行小時的 運行情況以及用于等效起動的運行情況的專門數(shù)據(jù)(參見步驟18)以及用于換算一般運行 情況的加權(quán)的專門數(shù)據(jù)(參見步驟20)，來定義極限值，利用該極限值在發(fā)電廠鍋爐的運行 過程中確定檢查時刻。 在根據(jù)本發(fā)明的方法10的第二階段14中，在發(fā)電廠鍋爐的自身運行過程中，在步 驟24中記錄或臨時存儲發(fā)電廠鍋爐的主要參數(shù)的測量值采集數(shù)據(jù)，S卩，尤其是其功率、其 構(gòu)件溫度以及其構(gòu)件壓力。在步驟26中，接著基于所確定的測量值采集數(shù)據(jù)以及在步驟20 中確定的等效規(guī)則確定所產(chǎn)生的第一和第二特征量的數(shù)量，即，等效運行小時(EOH)的數(shù) 量和等效起動(NES)的數(shù)量。 因此，例如基于用于等效運行小時(EOH)的等效規(guī)則或計算規(guī)則確定相對于另一 新蒸汽壓力狀態(tài)下的運行小時的實際大小的等效運行小時的數(shù)量有多大。這一點在此例中 按照計算規(guī)則tE。H = t* (p/p。) A實現(xiàn)，其中，tEOH為等效運行小時，t為時間(單位為小時)， P為所觀察運行情況下的新蒸汽壓力，P。為額定功率下的新蒸汽壓力，而A為對于EOH加 權(quán)的指數(shù)，在此為例如3.0。 用于等效起動(NES)的另一計算規(guī)則基于所謂的瞬態(tài)，所述瞬態(tài)涉及運行參數(shù)的 時間上有限的過程，在該過程中發(fā)電廠部件從一種運行狀態(tài)過渡到另一種運行狀態(tài)。所述 瞬態(tài)首先被分類為三種運行情況，其中，第一種運行情況被定義為釋放或載荷下降，第二種 運行情況被定義為所謂的相對瞬態(tài)，而第三種運行情況被定義為所謂的其他瞬態(tài)。用于等 效起動(NES)的等效規(guī)則或計算規(guī)則就如下地確定對于第一種運行情況11目=20，對于第 二種運行情況nNES = K* A T*max ( A T/ A t)，而對于第三種運行情況nNES = 0，其中nNES等效起動的數(shù)量，K為根據(jù)典型的起動確定的用于對NES進行加權(quán)的常量，A T為運行情況中的 溫度差，且AT/At為運行情況中的溫度梯度。 考慮等效規(guī)則或計算規(guī)則以及各個設計載荷譜的載荷情況的參數(shù)而確定所述極 限值，其中應用了對于設計載荷譜的運行情況的加權(quán)和計算規(guī)則。結(jié)果，得到xE0H和yNES 作為極限值(G)。 因此，根據(jù)這種加權(quán)和等效規(guī)則以及在步驟24中測得的發(fā)電廠鍋爐的主要參數(shù) (功率、溫度和壓力)確定和計算出特征量E0H和NES，使得在運行過程中總是呈現(xiàn)它實際 達到的值，即第一和第二特征量的數(shù)量。 在步驟28中，將此數(shù)量與步驟22中定義的極限值這樣地相比較，使得首先形成第
一和第二特征量之和并且隨后與用于所確定的檢查時刻的對應極限值相比較。 在步驟30中給出結(jié)果，使得能夠總體上實現(xiàn)一種快速簡便地執(zhí)行的對發(fā)電廠鍋
爐的檢查狀態(tài)的評價。
權(quán)利要求
一種用于確定發(fā)電廠部件壽命的方法(10)，該方法具有下列步驟定義在恒定功率條件下的發(fā)電廠部件壽命的第一特征量(EOH)(18)，定義在變化功率條件下的發(fā)電廠部件壽命的第二特征量(NES)(18)，定義第一等效規(guī)則(20)，利用該等效規(guī)則根據(jù)第一特征量的數(shù)量描述恒定功率條件下的發(fā)電廠部件的預定義運行，定義第二等效規(guī)則(20)，利用該等效規(guī)則根據(jù)第二特征量的數(shù)量描述變化功率條件下的發(fā)電廠部件的預定義運行，確定在發(fā)電廠部件的實際運行過程中產(chǎn)生的第一和第二特征量的數(shù)量(24，26)，確定第一和第二特征量的數(shù)量之和(28)，根據(jù)所確定的和評價發(fā)電廠部件的壽命(22，28)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述確定(24，26)在發(fā)電廠鍋爐作為發(fā)電廠部件 的情況下進行。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述第一特征量(EOH)被定義為所述發(fā)電廠 部件在額定參數(shù)下的運行小時。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其中，所述第一等效規(guī)則被定義為由實際 時間參數(shù)、發(fā)電廠部件的至少一個實際運行參數(shù)以及加權(quán)系數(shù)得出的函數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其中，所述第二特征量(NES)被定義為發(fā) 電廠部件在額定參數(shù)下的典型的冷起動。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其中，所述第二特征量(NES)被定義為發(fā) 電廠部件在額定參數(shù)下的典型的熱起動的一半。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其中，所述第二特征量(NES)在三種運行情況下不 同地設置，其中，第二特征量在第一種運行情況下由不為零的常數(shù)構(gòu)成，第二特征量在第二 種運行情況下由發(fā)電廠部件的至少一個實際運行參數(shù)以及加權(quán)系數(shù)計算出，而在第三種運 行情況下，第二特征量由零值構(gòu)成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法，其中，在各種運行情況下將第一和第二特 征量換算成一個唯一 的特征單位。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法，其中，根據(jù)以預定的特征量預先確定的發(fā) 電廠部件壽命和發(fā)電廠部件實際產(chǎn)生的壽命的對照而調(diào)整所述第一和第二等效規(guī)則(20)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于確定發(fā)電廠部件壽命的方法(10)，該方法具有下列步驟定義在恒定功率條件下的發(fā)電廠部件壽命的第一特征量(EOH)(18)；定義在變化功率條件下的發(fā)電廠部件壽命的第二特征量(NES)(18)；定義第一等效規(guī)則(20)，利用該等效規(guī)則按照第一特征量的數(shù)量描述恒定功率條件下的發(fā)電廠部件的預定義運行；定義第二等效規(guī)則(20)，利用該等效規(guī)則按照第二特征量的數(shù)量描述變化功率條件下的發(fā)電廠部件的預定義運行；確定在發(fā)電廠實際運行過程中產(chǎn)生的第一和第二特征量的數(shù)量(24，26)；確定第一和第二特征量的數(shù)量之和(28)；按照所確定的和評價發(fā)電廠部件的壽命(22，28)。
文檔編號G05B23/02GK101784971SQ200880100778
公開日2010年7月21日 申請日期2008年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月2日
發(fā)明者烏爾里克·孔澤, 阿諾·羅姆普克 申請人:西門子公司