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【摘要】 本發(fā)明給出一種汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子等效應(yīng)力安全裕度 系數(shù)在線監(jiān)控方法，其特征在于，采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可實(shí) 現(xiàn)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子等效應(yīng)力安全裕度系數(shù)的在線實(shí)時(shí)計(jì)算及在線 實(shí)時(shí)監(jiān)視與控制，如果汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子等效應(yīng)力安全裕度系數(shù)小于 給定值，通過在線實(shí)時(shí)控制汽輪機(jī)主蒸汽的溫度變化率、汽輪 機(jī)的負(fù)荷變化率來增大汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子等效應(yīng)力安全裕度系數(shù)，以 減小汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的低周疲勞壽命損傷，如果汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子等效應(yīng) 力安全裕度系數(shù)達(dá)到報(bào)警值時(shí)，發(fā)出報(bào)警，并在設(shè)定的時(shí)間內(nèi) 停機(jī)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子等效應(yīng)力安全裕度系數(shù) 的快速、高準(zhǔn)確性的在線實(shí)時(shí)計(jì)算和在線監(jiān)視與控制。 【專利類型】發(fā)明申請 【申請人】上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究院 【申請人類型】企業(yè) 【申請人地址】200240上海市閔行區(qū)劍川路1115號 【申請人地區(qū)】中國 【申請人城市】上海市 【申請人區(qū)縣】閔行區(qū) 【申請?zhí)枴緾N200610030245.4 【申請日】2006-08-21 【申請年份】2006 【公開公告號】CN1908382A 【公開公告日】2007-02-07 【公開公告年份】2007 【授權(quán)公告號】CN100370117C 【授權(quán)公告日】2008-02-20 【授權(quán)公告年份】2008.0 【IPC分類號】F01D21/00 【發(fā)明人】史進(jìn)淵; 楊宇; 鄧志成; 危奇 【主權(quán)項(xiàng)內(nèi)容】1.一種汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子等效應(yīng)力安全裕度系數(shù)在線監(jiān)控方法，其特征在于，采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其方法由兩個(gè)流程組成： 第一流程：基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)確定汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子等效應(yīng)力修正系數(shù) 第一步：采用現(xiàn)有技術(shù)的簡化模型計(jì)算轉(zhuǎn)子外表面名義等效應(yīng)力σne 采用現(xiàn)有技術(shù)的簡化模型離線計(jì)算汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的溫度場，把有中心孔的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子簡化為等厚壁圓筒模型，把無中心孔的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子簡化為等直徑圓柱模型，采用差分法計(jì)算該簡化模型的溫度場；采用現(xiàn)有技術(shù)的解析公式計(jì)算轉(zhuǎn)子外表面的名義離心應(yīng)力、名義蒸汽壓應(yīng)力和名義熱應(yīng)力，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子外表面名義等效應(yīng)力σne的計(jì)算公式為： 式中： σθt-轉(zhuǎn)子外表面名義切向離心應(yīng)力 σθp-轉(zhuǎn)子外表面名義蒸汽壓應(yīng)力 σθth-轉(zhuǎn)子外表面名義切向熱應(yīng)力 σzth-轉(zhuǎn)子外表面名義軸向熱應(yīng)力 第二步：確定瞬態(tài)等效應(yīng)力修正系數(shù)yi 對于同型號汽輪機(jī)的同一根轉(zhuǎn)子，按照實(shí)際結(jié)構(gòu)尺寸建立兩維或三維有限元模型，給定與步驟一相同的汽輪機(jī)的蒸汽溫度、壓力、轉(zhuǎn)速和功率等的變化條件，采用現(xiàn)有技術(shù)的有限元模型離線計(jì)算，得出汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子外表面相同部位的等效應(yīng)力σeqa，對于汽輪機(jī)啟動(dòng)過程、停機(jī)過程或負(fù)荷變動(dòng)過程的瞬態(tài)時(shí)刻ti，有限元模型計(jì)算得出的轉(zhuǎn)子外表面等效應(yīng)力σeqa除以簡化模型計(jì)算得出的轉(zhuǎn)子表面名義等效應(yīng)力σne，計(jì)算得出轉(zhuǎn)子外表面的等效應(yīng)力修正系數(shù)yi： yi＝σeqa/σne 第三步：建立計(jì)算等效應(yīng)力修正系數(shù)y的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 建立三層人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，包括輸入層、隱層和輸出層，輸入層由5個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，5個(gè)輸入層節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的5個(gè)物理量是：汽輪機(jī)主蒸汽壓力P0、汽輪機(jī)主 蒸汽溫度t0、汽輪機(jī)工作轉(zhuǎn)速n、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子體積平均溫度θm和汽輪機(jī)非穩(wěn)態(tài)過程即啟動(dòng)過程、停機(jī)過程和負(fù)荷變動(dòng)過程的起始時(shí)刻汽輪機(jī)內(nèi)缸金屬監(jiān)測溫度θ0；隱層由10至20個(gè)節(jié)點(diǎn)組成；輸出層只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)，表示汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子等效應(yīng)力的修正系數(shù)y； 第四步：確定人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的連接權(quán)值及閾值 每一個(gè)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子瞬態(tài)等效應(yīng)力的修正系數(shù)yi，都對應(yīng)有一組汽輪機(jī)主蒸汽壓力P0i、汽輪機(jī)主蒸汽溫度t0i、汽輪機(jī)工作轉(zhuǎn)速ni、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子體積平均溫度θmi和汽輪機(jī)非穩(wěn)態(tài)過程的起始時(shí)刻汽輪機(jī)內(nèi)缸金屬監(jiān)測溫度θ0i，對于大量的啟動(dòng)過程、停機(jī)過程和負(fù)荷變動(dòng)過程計(jì)算得出的Q個(gè)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子等效應(yīng)力的修正系數(shù)yi和Q組輸入值，構(gòu)成Q組訓(xùn)練樣本，對Q組輸入樣本數(shù)據(jù)P0i，t0i，ni，θmi，θ0i和Q個(gè)輸出值yi，采用批處理算法，以網(wǎng)絡(luò)輸出目標(biāo)值和實(shí)際值輸出的相對誤差平方和作為性能函數(shù)進(jìn)行訓(xùn)練，訓(xùn)練到網(wǎng)絡(luò)的性能函數(shù)達(dá)到給定的0.025％，實(shí)現(xiàn)輸入輸出間的非線性映射，就可結(jié)束訓(xùn)練，可以得出該人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入層節(jié)點(diǎn)與隱層節(jié)點(diǎn)間的連接權(quán)值、隱層節(jié)點(diǎn)與輸出層節(jié)點(diǎn)間的連接權(quán)值、隱層節(jié)點(diǎn)的閾值和輸出層節(jié)點(diǎn)的閾值； 第五步：編寫計(jì)算等效應(yīng)力修正系數(shù)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟件 由計(jì)算汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子等效應(yīng)力修正系數(shù)y的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型與其節(jié)點(diǎn)之間的連接權(quán)值與節(jié)點(diǎn)的閾值，采用C語言編寫計(jì)算等效應(yīng)力修正系數(shù)y的計(jì)算軟件，運(yùn)行在汽輪機(jī)的參數(shù)監(jiān)視與控制的計(jì)算機(jī)上； 第二流程：汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子等效應(yīng)力安全裕度系數(shù)在線計(jì)算、監(jiān)視與控制 第六步：采用簡化模型在線實(shí)時(shí)計(jì)算名義等效應(yīng)力 采用現(xiàn)有技術(shù)的等厚壁圓筒或等直徑圓柱的簡化模型，在線實(shí)時(shí)計(jì)算汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子外表面名義等效應(yīng)力σne； 第七步：使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在線實(shí)時(shí)計(jì)算等效應(yīng)力修正系數(shù)y 輸入在線監(jiān)測的汽輪機(jī)主蒸汽壓力P0、汽輪機(jī)主蒸汽溫度t0、汽輪機(jī)工作轉(zhuǎn)速n汽輪機(jī)非穩(wěn)態(tài)過程起始時(shí)刻內(nèi)缸金屬監(jiān)測溫度θ0及在線計(jì)算得出的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子體積平均溫度θm，使用計(jì)算等效應(yīng)力修正系數(shù)y的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專用軟件，實(shí)時(shí)計(jì)算得出汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子等效應(yīng)力修正系數(shù)y； 第八步：在線實(shí)時(shí)計(jì)算等效應(yīng)力監(jiān)視值σeq 使用計(jì)算機(jī)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專用軟件，在線實(shí)時(shí)計(jì)算汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子外表面等效應(yīng)力的監(jiān)視值σeq： σeq＝y(tǒng)×σne 第九步：在線實(shí)時(shí)計(jì)算汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子材料的極限應(yīng)力σu 在線實(shí)時(shí)計(jì)算汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子材料的極限應(yīng)力σu，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子材料的極限應(yīng)力σu取轉(zhuǎn)子工作溫度下材料的屈服強(qiáng)度σ0.2和材料工作1000小時(shí)的斷裂強(qiáng)度σfr的最小值： σu＝min{σ0.2；σfr} 第十步：在線實(shí)時(shí)計(jì)算汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子等效應(yīng)力安全裕度系數(shù)SSA 在線實(shí)時(shí)計(jì)算汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子等效應(yīng)力安全裕度系數(shù)，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子等效應(yīng)力安全裕度系數(shù)SSA為轉(zhuǎn)子材料的極限應(yīng)力σu與轉(zhuǎn)子外表面等效應(yīng)力監(jiān)視值σeq的差同轉(zhuǎn)子材料的極限應(yīng)力σu之比： SSA＝(σu-σeq)/σu 第十一步：汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子等效應(yīng)力安全裕度系數(shù)的在線監(jiān)視與控制 在線實(shí)時(shí)計(jì)算汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的等效應(yīng)力安全裕度系數(shù)SSA并與設(shè)定值比較，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子等效應(yīng)力安全裕度系數(shù)的監(jiān)視與控制分為以下三種情況：若SSA≥20％，汽輪機(jī)的主蒸汽溫度變化率和負(fù)荷變化率按《汽輪機(jī)運(yùn)行規(guī)程》的規(guī)定數(shù)值操作；若0＜SSA＜20％，減小汽輪機(jī)的主蒸汽溫度變化率和負(fù)荷變化率，以增大汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子等效應(yīng)力的安全裕度；若-5％＜SSA≤0％，控制汽輪機(jī)的主蒸汽溫度變化率和負(fù)荷變動(dòng)率為0，以增大汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子等效應(yīng)力的安全裕度； 第十二步：汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子等效應(yīng)力安全裕度系數(shù)的在線報(bào)警和打閘停機(jī)在線實(shí)時(shí)計(jì)算汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的應(yīng)力安全裕度系數(shù)SSA，若-25％＜SSA≤-5％，發(fā)出報(bào)警，30分鐘后跳閘停機(jī)；若SSA≤-25％，發(fā)出警報(bào)，1分鐘后跳閘停機(jī)。 【當(dāng)前權(quán)利人】上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究院 【當(dāng)前專利權(quán)人地址】上海市閔行區(qū)劍川路1115號 【專利權(quán)人類型】國有企業(yè) 【統(tǒng)一社會(huì)信用代碼】91310112133308156G 【被引證次數(shù)】12 【被自引次數(shù)】4.0 【被他引次數(shù)】8.0 【家族引證次數(shù)】3.0 【家族被引證次數(shù)】12

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