專利名稱：汽輪機焊接轉子高周疲勞壽命的預測與監控方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及汽輪機焊接轉子高周疲勞壽命的預測與監控方法及裝置，屬于汽輪機技術領域。
背景技術：
在汽輪機的穩態額定負荷運行中，由于離心力載荷與熱載荷的作用，在汽輪機焊接轉子中產生穩定的靜應力稱為平均應力。靜止的大跨距、上百噸的汽輪機焊接轉子，在自身重力載荷的作用下，在焊接轉子重心以上部位的外表面產生壓應力，在焊接轉子重心以下部位外表面產生拉應力。在汽輪機的運行中，焊接轉子外表面某一點，除了承受離心力載荷與熱載荷產生的穩定的平均應力以外，當該點旋轉到焊接轉子頂部(90°位置)時， 由于轉子與葉片自重單獨作用將產生壓應力；當該點旋轉到轉子底部(270°位置)時，由于轉子與葉片自重單獨作用將產生的拉應力。在汽輪機帶穩態額定負荷工況下，旋轉到不同位置的交變應力是由焊接轉子與葉片的自身重力載荷引起的；每轉一周，汽輪機焊接轉子承受自重單獨作用產生疲勞循環一次。對于半轉速火電或核電汽輪機，每秒疲勞循環25 次，每年運行7000小時，30年循環I. 89 X 101°次；60年循環3. 78 X 101°次。對于全轉速火電或核電汽輪機，每秒循環50次，年運行7000小時，30年循環3. 78 X 101°次，60年循環 7. 56X IO10次。現有的汽輪機轉子壽命的預測與監控方法，給出了汽輪機焊接轉子低周疲勞壽命的預測與監控方法，對于汽輪機焊接轉子高周疲勞壽命的預測與監控，還沒有合適的方法和裝置可供使用。
發明內容
本發明的目的是提供一種汽輪機焊接轉子高周疲勞壽命的預測與監控方法及裝置，實現汽輪機焊接轉子高周疲勞壽命的定量預測與定量監控。為實現以上目的，本發明的技術方案是提供一種汽輪機焊接轉子高周疲勞壽命的監控裝置，其特征在于，由超聲波探傷儀和計算服務器組成，超聲波探傷儀與汽輪機轉子和計算服務器連接。本發明還提供了一種汽輪機焊接轉子高周疲勞壽命的預測與監控方法，其特征在于，使用上述的汽輪機焊接轉子高周疲勞壽命的監控裝置，采用C語言編寫的汽輪機焊接轉子高周疲勞壽命的計算機軟件，運行在計算服務器上，應用于汽輪機焊接轉子高周疲勞壽命的預測與監控，具體步驟為第一步探傷確定汽輪機焊接轉子的裂紋尺寸在汽輪機焊接轉子制造過程，采用超聲波探傷儀確定焊縫和熱影響區裂紋的所在部位和裂紋尺寸，裂紋所在部位指的是焊接轉子焊縫和熱影響區的橢圓形裂紋中心位置的三個坐標數值，裂紋尺寸指的是焊接轉子焊縫和熱影響區內部橢圓形裂紋和焊接轉子焊縫和熱影響區表面半橢圓形裂紋的短軸半徑a和長軸半徑c ；第二步計算汽輪機焊接轉子裂紋所在部位的最大主應力
對于汽輪機焊接轉子的裂紋，采用現有的有限元計算分析方法，計算在穩態額定負荷工況下焊縫和熱影響區的最大主應力，在汽輪機焊接轉子三維模型的某一點旋轉到轉子底部(270°位置)時確定最大主應力O1，在該焊接轉子頂部相同半徑與相同軸向位置 (90°位置)的點的三個正應力和六個剪應力構成三個應力向量，這三個應力向量投影到底部σ 方向得出該方向上的正應力σ ;第三步計算汽輪機焊接轉子的應力幅O a 汽輪機焊接轉子在穩態額定負荷工況下，由于葉片和轉子重力引起的交變應力幅 Oa的計算公式為
權利要求
1.一種汽輪機焊接轉子高周疲勞壽命的監控裝置，其特征在于，由超聲波探傷儀和計 算服務器組成，超聲波探傷儀與汽輪機轉子和計算服務器連接。
2.一種汽輪機焊接轉子高周疲勞壽命的預測與監控方法，其特征在于，使用權利要求 I所述的汽輪機焊接轉子高周疲勞壽命的監控裝置，采用C語言編寫的汽輪機焊接轉子高 周疲勞壽命的計算機軟件，運行在計算服務器上，應用于汽輪機焊接轉子高周疲勞壽命的 預測與監控，具體步驟為第一步探傷確定汽輪機焊接轉子的裂紋尺寸在汽輪機焊接轉子制造過程，采用超聲波探傷儀確定焊縫和熱影響區裂紋的所在部位 和裂紋尺寸，裂紋所在部位指的是焊接轉子焊縫和熱影響區的橢圓形裂紋中心位置的三個 坐標數值，裂紋尺寸指的是焊接轉子焊縫和熱影響區內部橢圓形裂紋和焊接轉子焊縫和熱 影響區表面半橢圓形裂紋的短軸半徑a和長軸半徑c ；第二步計算汽輪機焊接轉子裂紋所在部位的最大主應力對于汽輪機焊接轉子的裂紋，采用現有的有限元計算分析方法，計算在穩態額定負荷 工況下焊縫和熱影響區的最大主應力，在汽輪機焊接轉子三維模型的某一點旋轉到轉子底 部(270°位置)時確定最大主應力Q1，在該焊接轉子頂部相同半徑與相同軸向位置(90° 位置)的點的三個正應力和六個剪應力構成三個應力向量，這三個應力向量投影到底部Oi 方向得出該方向上的正應力σ1;第三步計算汽輪機焊接轉子的應力幅σ a 汽輪機焊接轉子在穩態額定負荷工況下，由于葉片和轉子重力引起的交變應力幅σ a 的計算公式為
全文摘要
本發明涉及一種汽輪機焊接轉子高周疲勞壽命的預測與監控方法及裝置。所述的汽輪機焊接轉子高周疲勞壽命的監控裝置，其特征在于，由超聲波探傷儀和計算服務器組成，超聲波探傷儀與汽輪機轉子和計算服務器連接。本發明的優點是實現了汽輪機焊接轉子高周疲勞壽命的定量預測和定量監控；如果汽輪機焊接轉子的高周疲勞壽命偏短時，通過重新焊接來滿足汽輪機焊接轉子高周疲勞壽命的安全性需求，達到了定量監控汽輪機焊接轉子高周疲勞壽命的技術效果。
文檔編號F01D21/00GK102588012SQ20121004719
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月28日 優先權日2012年2月28日
發明者華浩磊, 史進淵, 楊宇, 汪勇, 鄧志成 申請人:上海發電設備成套設計研究院