4臺(tái)300 MW火電機(jī)組壽命管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

史進(jìn)淵, 施 俊, 楊 宇, 徐俊強(qiáng), 徐偉躍, 鄧志成, 吳 茜

(1.上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究院,上海 200240;2.上海外高橋發(fā)電有限責(zé)任公司,上海 200137)

1 技術(shù)背景

火力發(fā)電機(jī)組的重要部件包括:汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、汽缸、閥殼,鍋爐汽包、集箱、三通、蒸汽管道,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)、定子繞組絕緣,主變壓器絕緣等,其特點(diǎn)是尺寸大、造價(jià)昂貴和使用壽命較長(zhǎng).在火力發(fā)電機(jī)組的啟動(dòng)、停機(jī)和變負(fù)荷過程中,由于部件的不均勻加熱或冷卻,會(huì)產(chǎn)生比較大的熱應(yīng)力和低周疲勞壽命損耗,使用操作不當(dāng)將會(huì)縮短重要部件的使用壽命.在火力發(fā)電機(jī)組的帶負(fù)荷運(yùn)行過程中,高溫部件產(chǎn)生蠕變壽命損耗,電老化與熱老化導(dǎo)致絕緣壽命損耗,這些也會(huì)影響重要部件的使用壽命.壽命管理是一種新的設(shè)備管理方式,對(duì)汽輪機(jī)、鍋爐、發(fā)電機(jī)和主變壓器的重要部件進(jìn)行壽命管理,使其重要部件的壽命處于受控狀態(tài),可以減少火電機(jī)組的非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù),避免設(shè)備重大事故.上海外高橋發(fā)電有限責(zé)任公司在多年開展300 MW火電機(jī)組狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)上,立項(xiàng)開展300 MW機(jī)組主要設(shè)備重要部件的壽命管理系統(tǒng),對(duì)于保障外高橋300 MW火電機(jī)組的長(zhǎng)期安全運(yùn)行具有積極作用.應(yīng)用專利技術(shù)[1-5],采用一套壽命管理系統(tǒng)對(duì)外高橋300 MW火電機(jī)組的幾十個(gè)重要部件進(jìn)行壽命管理,具有強(qiáng)大的生命力和廣闊的應(yīng)用前景.

2 硬件設(shè)計(jì)

上海外高橋發(fā)電有限責(zé)任公司4臺(tái)300 MW機(jī)組為上海電氣電站集團(tuán)制造的引進(jìn)型300 MW機(jī)組,其重要部件壽命管理系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案見圖1.

圖1 壽命管理系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)Fig.1 Overall structure of the life management system

該壽命管理系統(tǒng)的硬件支撐平臺(tái)由4臺(tái)300 MW機(jī)組的廠級(jí)信息監(jiān)控系統(tǒng)(SIS)、4臺(tái)扭振壽命監(jiān)測(cè)裝置、1臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、2臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器、1臺(tái)網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器和幾十臺(tái)用戶端瀏覽器組成.扭振參數(shù)為快變信號(hào),由扭振壽命監(jiān)測(cè)裝置提供,溫度、壓力、流量、壁溫、轉(zhuǎn)速、功率、電流和電壓等參數(shù)為慢變信號(hào),由廠級(jí)信息監(jiān)控系統(tǒng)提供.數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器保存壽命管理所需要的有關(guān)數(shù)據(jù),2臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器完成剩余壽命計(jì)算,網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器根據(jù)用戶端瀏覽器的請(qǐng)求作出響應(yīng),生成壽命管理結(jié)果的顯示頁(yè)面,供用戶端瀏覽器瀏覽.

4臺(tái)機(jī)組重要部件整個(gè)壽命管理的硬件系統(tǒng)采用3層架構(gòu),包括數(shù)據(jù)服務(wù)層、應(yīng)用計(jì)算層和顯示層.中間層為應(yīng)用計(jì)算層,它將數(shù)據(jù)服務(wù)層和顯示層隔開,可完成壽命計(jì)算與邏輯判斷,顯示層的網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器必須通過應(yīng)用計(jì)算層才能獲取數(shù)據(jù)服務(wù)層的壽命計(jì)算結(jié)果.

3 軟件模塊

壽命管理的計(jì)算軟件系統(tǒng)采用模塊化技術(shù),各壽命計(jì)算軟件模塊可以獨(dú)力升級(jí).該4臺(tái)300 MW機(jī)組壽命管理軟件系統(tǒng)由圖2所示的5個(gè)壽命計(jì)算軟件和11個(gè)軟件模塊組成,其中11個(gè)軟件模塊安裝在4臺(tái)扭振壽命監(jiān)測(cè)裝置和2臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器上.由于扭振信號(hào)是快變信號(hào),每臺(tái)機(jī)組配置一臺(tái)扭振壽命監(jiān)測(cè)裝置,在每臺(tái)軸系扭振壽命監(jiān)測(cè)裝置上均安裝扭振壽命損耗計(jì)算軟件模塊.在應(yīng)用計(jì)算層的2臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器上,安裝壽命管理軟件的其他10個(gè)壽命計(jì)算軟件模塊.對(duì)于4臺(tái)300 MW機(jī)組,除軸系扭振壽命管理之外其他重要部件的10個(gè)壽命管理系統(tǒng),4臺(tái)機(jī)組共用一套壽命管理軟件的10個(gè)軟件模塊,每個(gè)計(jì)算軟件采用多線程方式同時(shí)進(jìn)行4臺(tái)機(jī)組重要部件的壽命計(jì)算.

圖2 火電機(jī)組重要部件壽命管理系統(tǒng)的軟件模塊Fig.2 Soft ware modules in the life management system for important components of coal-fired power generation units

4 系統(tǒng)功能

4臺(tái)300 MW火電機(jī)組重要部件的壽命管理系統(tǒng)具有以下5項(xiàng)主要功能.

4.1 在線測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)

汽輪機(jī)耐用件壽命管理所需的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)包括:汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)有功功率、主蒸汽壓力和溫度、再熱蒸汽壓力和溫度、調(diào)節(jié)級(jí)后蒸汽壓力和溫度、一級(jí)抽汽蒸汽壓力和溫度、高壓缸排汽蒸汽壓力和溫度、中壓缸排汽蒸汽壓力和溫度、高壓內(nèi)缸金屬溫度、中壓內(nèi)缸金屬溫度、五級(jí)抽汽蒸汽壓力和溫度、六級(jí)抽汽蒸汽壓力和溫度、七級(jí)抽汽蒸汽壓力、八級(jí)抽汽蒸汽壓力、凝汽器壓力等,應(yīng)用于汽輪機(jī)耐用部件剩余壽命的在線計(jì)算.

鍋爐重要部件壽命管理所需的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)包括:過熱蒸汽出口壓力、溫度和流量,再熱蒸汽出口壓力、溫度和流量,汽包出口壓力,再熱器進(jìn)口壓力,給水壓力、溫度和流量,汽包、集箱、三通、彎頭和管道的99個(gè)壁溫測(cè)點(diǎn),過熱器和再熱器管子爐外162個(gè)壁溫測(cè)點(diǎn),應(yīng)用于鍋爐重要部件剩余壽命的在線計(jì)算.一臺(tái)鍋爐新裝261個(gè)壁溫測(cè)點(diǎn),4臺(tái)鍋爐新裝261×4=1 044個(gè)壁溫測(cè)點(diǎn),應(yīng)用于鍋爐承壓部件的壽命計(jì)算.

發(fā)電機(jī)與主變壓器壽命管理所需的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)包括:發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、三相電流、三相電壓、有功、無(wú)功、功率因數(shù)、勵(lì)磁電流、勵(lì)磁電壓、扭振信號(hào)、冷氫溫度、熱氫溫度、氫壓;主變壓器AB相電壓、BC相電壓、CA相電壓、三相電流、頂層油溫、環(huán)境溫度、冷卻器出口油溫等,應(yīng)用于發(fā)電機(jī)和主變壓器重要部件剩余壽命的在線計(jì)算.

數(shù)據(jù)采樣間隔:扭振信號(hào)屬于快變信號(hào),采用非接觸式的雙傳感器專利技術(shù)測(cè)量[5],采樣間隔設(shè)置為1m s,測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)來(lái)自專門配置的軸系扭振壽命在線監(jiān)測(cè)裝置.其他測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)屬于慢變信號(hào),采樣間隔設(shè)置為1 min,測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)來(lái)自300 MW火力發(fā)電機(jī)組的廠級(jí)信息監(jiān)控系統(tǒng).

4.2 數(shù)據(jù)庫(kù)管理

壽命管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器負(fù)責(zé)保存以下4類數(shù)據(jù):

(1)來(lái)自廠級(jí)信息監(jiān)控系統(tǒng)SIS(eDNA)的在線測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù),讀取數(shù)據(jù)的間隔設(shè)置為Δτ=1m in,供應(yīng)用服務(wù)器調(diào)用,應(yīng)用于火力發(fā)電機(jī)組重要部件的剩余壽命計(jì)算.

(2)來(lái)自用戶端瀏覽器輸入的檢測(cè)和維修數(shù)據(jù),如鍋爐熱交換管的壁厚測(cè)量數(shù)據(jù)、發(fā)電機(jī)與主變壓器絕緣電氣預(yù)防性試驗(yàn)數(shù)據(jù)以及易損件壽命的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等,供應(yīng)用服務(wù)器調(diào)用,應(yīng)用于火力發(fā)電機(jī)組重要部件的剩余壽命計(jì)算.

(3)來(lái)自應(yīng)用服務(wù)器的4臺(tái)300MW機(jī)組重要部件的剩余壽命計(jì)算結(jié)果.

(4)來(lái)自4臺(tái)300 MW機(jī)組扭振壽命監(jiān)測(cè)裝置的軸系扭振壽命損耗的計(jì)算結(jié)果.

4.3 剩余壽命計(jì)算

扭振壽命計(jì)算:發(fā)電機(jī)組軸系扭振壽命計(jì)算在扭振壽命在線監(jiān)測(cè)裝置上完成,在線計(jì)算電氣擾動(dòng)力造成的軸系11個(gè)薄弱截面的扭振疲勞壽命損耗,計(jì)算結(jié)果送到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器,供顯示層的網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器通過應(yīng)用計(jì)算層調(diào)用并顯示壽命計(jì)算結(jié)果.

剩余壽命在線計(jì)算:汽輪機(jī)耐用部件、鍋爐爐外承壓部件、過熱器和再熱器管子、發(fā)電機(jī)與主變壓器等重要部件的剩余壽命采用在線實(shí)時(shí)計(jì)算方法.壽命計(jì)算軟件安裝在應(yīng)用服務(wù)器上,根據(jù)軟件設(shè)定的時(shí)間間隔,每隔Δτ=1 min從數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中分別讀取各主機(jī)的在線測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù),計(jì)算得出重要部件的溫度分布、熱應(yīng)力、蠕變壽命損耗、低周疲勞壽命損耗、累積壽命損耗和剩余壽命等,計(jì)算結(jié)果送到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器,供顯示層的網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器通過應(yīng)用計(jì)算層調(diào)用并顯示壽命計(jì)算結(jié)果.

剩余壽命離線計(jì)算:鍋爐水冷壁與省煤器管子、主變壓器絕緣、主機(jī)與主要輔機(jī)易損件的剩余壽命采用離線計(jì)算方法.壽命計(jì)算軟件安裝在應(yīng)用服務(wù)器上,壽命計(jì)算按指令運(yùn)行,應(yīng)用服務(wù)器通過網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器接收來(lái)自用戶端瀏覽器的請(qǐng)求或指令,讀取數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的相關(guān)數(shù)據(jù),計(jì)算剩余壽命,計(jì)算結(jié)果送到數(shù)據(jù)庫(kù),供顯示層的網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器通過應(yīng)用計(jì)算層調(diào)用并顯示壽命計(jì)算結(jié)果.

壽命計(jì)算方法:汽輪機(jī)耐用件采用非對(duì)稱循環(huán)法計(jì)算低周疲勞壽命,采用拉森-米勒參數(shù)法計(jì)算蠕變壽命;鍋爐過熱器和再熱器管子采用持久壽命損耗法計(jì)算剩余壽命,水冷壁與省煤氣管子采用壁厚定期測(cè)量法計(jì)算剩余壽命,鍋爐爐外受壓部件采用ASM E規(guī)范和GB/T 9222—2008計(jì)算壽命[6-7];發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣電老化與熱老化以及主變壓器絕緣采用試驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸得出的數(shù)學(xué)模型計(jì)算壽命,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)的低周疲勞壽命采用非對(duì)稱循環(huán)法計(jì)算,軸系扭振采用雨流法計(jì)算;主機(jī)與主要輔機(jī)易損部件的壽命采用威布爾分布模型計(jì)算[8].

4.4 生成結(jié)果顯示頁(yè)面

4臺(tái)300 MW火電機(jī)組重要部件的剩余壽命計(jì)算結(jié)果在網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器上發(fā)布.

剩余壽命在線計(jì)算結(jié)果的顯示:網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器采用了數(shù)據(jù)推送技術(shù),每隔1 m in通過應(yīng)用服務(wù)器讀取數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中4臺(tái)300 MW火電機(jī)組重要部件的剩余壽命計(jì)算結(jié)果,并判斷這些數(shù)據(jù)是否為新數(shù)據(jù),是否需要傳送給瀏覽器顯示.如果是新數(shù)據(jù),網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器會(huì)將數(shù)據(jù)推送到用戶端瀏覽器,用戶端瀏覽器的silverlight軟件(銀光插件)負(fù)責(zé)生成重要部件的溫度分布、熱應(yīng)力、蠕變壽命損耗、低周疲勞壽命損耗和剩余壽命等計(jì)算結(jié)果的圖形頁(yè)面,供用戶端瀏覽器查看.如果不是新數(shù)據(jù),網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器就不進(jìn)行推送.計(jì)算結(jié)果的顯示頁(yè)面每隔1m in自動(dòng)刷新1次.

剩余壽命離線計(jì)算結(jié)果的顯示:按照用戶端瀏覽器技術(shù)人員發(fā)出的請(qǐng)求或指令,網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器通過應(yīng)用服務(wù)器調(diào)用4臺(tái)300 MW火電機(jī)組重要部件剩余壽命的離線計(jì)算結(jié)果,在網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器上生成結(jié)果顯示頁(yè)面,供用戶端瀏覽器查看或訪問.

扭振壽命計(jì)算結(jié)果的顯示:可供繼保室扭振壽命管理裝置就地顯示,且通過電廠內(nèi)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了用戶端瀏覽器的查看或訪問.

4.5 可視化瀏覽

剩余壽命計(jì)算結(jié)果的瀏覽:各種接入電廠內(nèi)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)都可以通過操作系統(tǒng)訪問4臺(tái)300 MW火電機(jī)組壽命管理系統(tǒng)的結(jié)果顯示頁(yè)面,而且不需要在用戶端加裝任何額外的程序.在用戶端瀏覽器,通過機(jī)組編號(hào)的切換或部件切換,可以查看不同機(jī)組、不同部件剩余壽命的在線計(jì)算結(jié)果,用來(lái)指導(dǎo)4臺(tái)300 MW火電機(jī)組的運(yùn)行控制和檢修維護(hù).技術(shù)人員可以點(diǎn)擊壽命管理結(jié)果顯示頁(yè)面的有關(guān)菜單,在電廠內(nèi)網(wǎng)查看4臺(tái)300 MW 火電機(jī)組主設(shè)備重要部件剩余壽命的在線或離線計(jì)算結(jié)果.點(diǎn)擊“生成報(bào)表”菜單,可以得到剩余壽命的條形圖和餅型圖,顯示壽命管理系統(tǒng)推薦的運(yùn)行控制措施或優(yōu)化檢修措施.點(diǎn)擊“打印報(bào)表”菜單,生成當(dāng)前壽命評(píng)定結(jié)果的PDF文件,可供下載后打印.

壽命管理系統(tǒng)的維護(hù):4臺(tái)300 MW火電機(jī)組重要部件的壽命管理系統(tǒng)需要定期維護(hù).通過用戶端瀏覽器、網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器,定期將熱交換管的壁厚測(cè)量數(shù)據(jù)、發(fā)電機(jī)與主變壓器絕緣電氣預(yù)防試驗(yàn)數(shù)據(jù)、汽輪機(jī)與鍋爐重要部件探傷結(jié)果、易損件壽命統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等輸入數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器,供應(yīng)用服務(wù)器上4臺(tái)300 MW 火電機(jī)組重要部件的壽命計(jì)算軟件調(diào)用.

5 運(yùn)行控制

在300MW火電機(jī)組的啟動(dòng)、停機(jī)和變負(fù)荷過程中,重要部件的熱應(yīng)力和瞬態(tài)低周疲勞壽命損耗都比較大,運(yùn)行控制不當(dāng)會(huì)縮短重要部件的使用壽命.應(yīng)用4臺(tái)300 MW火電機(jī)組重要部件的壽命管理系統(tǒng),可以使重要部件的熱應(yīng)力、瞬態(tài)低周疲勞壽命損耗和累積低周疲勞壽命損耗處于受控狀態(tài).

5.1 單臺(tái)機(jī)組的運(yùn)行控制措施

以汽輪機(jī)為例進(jìn)行說(shuō)明,汽輪機(jī)耐用件等效熱應(yīng)力的絕對(duì)值｜σth｜與工作溫度下部件材料的屈服極限.2之比稱為相對(duì)熱應(yīng)力:

應(yīng)用專利技術(shù)[2],在線計(jì)算單臺(tái)300 MW汽輪機(jī)耐用部件的相對(duì)熱應(yīng)力,壽命管理系統(tǒng)生成圖3所示的“熱應(yīng)力監(jiān)控”結(jié)果顯示頁(yè)面.應(yīng)用專利技術(shù)[3],在線計(jì)算單臺(tái)300 MW 汽輪機(jī)耐用部件的瞬態(tài)低周疲勞壽命損耗,壽命管理系統(tǒng)生成圖4所示的“壽命監(jiān)測(cè)”結(jié)果顯示頁(yè)面.

圖3 汽輪機(jī)耐用部件相對(duì)熱應(yīng)力的計(jì)算結(jié)果Fig.3 Calculation results of relative thermal stress of durable turbine components

“熱應(yīng)力監(jiān)控”和“壽命監(jiān)測(cè)”結(jié)果顯示頁(yè)面可劃分為綠色、黃色、橙色和紅色4個(gè)區(qū)域,針對(duì)不同區(qū)域,推薦以下運(yùn)行措施:

(1)相對(duì)熱應(yīng)力(或瞬態(tài)低周疲勞壽命損耗)在綠色區(qū)域,表示熱應(yīng)力(或瞬態(tài)低周疲勞壽命損耗)比較小,汽輪機(jī)主蒸汽溫度變化率和負(fù)荷變化率按運(yùn)行規(guī)程規(guī)定的數(shù)值操作.

(2)相對(duì)熱應(yīng)力(或瞬態(tài)低周疲勞壽命損耗)在黃色區(qū)域,表示熱應(yīng)力(或瞬態(tài)低周疲勞壽命損耗)比較大,建議減小汽輪機(jī)主蒸汽溫度變化率和負(fù)荷變化率,以減小汽輪機(jī)耐用部件的熱應(yīng)力(或瞬態(tài)低周疲勞壽命損耗).

(3)相對(duì)熱應(yīng)力(或瞬態(tài)低周疲勞壽命損耗)在橙色區(qū)域,表示熱應(yīng)力(或瞬態(tài)低周疲勞壽命損耗)的危害比較大,建議控制汽輪機(jī)的主蒸汽溫度變化率和負(fù)荷變化率為0,以進(jìn)一步減小汽輪機(jī)耐用部件的熱應(yīng)力(或瞬態(tài)低周疲勞壽命損耗).

(4)相對(duì)熱應(yīng)力(或瞬態(tài)低周疲勞壽命損耗)進(jìn)入紅色區(qū)域,表示熱應(yīng)力(或瞬態(tài)低周疲勞壽命損耗)的危害大,建議控制汽輪機(jī)的主蒸汽溫度變化率和負(fù)荷變化率為0,并發(fā)出黃色報(bào)警信號(hào).

(5)相對(duì)熱應(yīng)力和瞬態(tài)低周疲勞壽命損耗同時(shí)進(jìn)入紅色區(qū)域,表示熱應(yīng)力和瞬態(tài)低周疲勞壽命損耗的危害很大,應(yīng)發(fā)出紅色報(bào)警信號(hào),建議1 min后停機(jī).

圖4 汽輪機(jī)耐用部件瞬態(tài)低周疲勞壽命損耗的計(jì)算結(jié)果Fig.4 Calculation results of instantaneous low cycle fatigue life expenditure of durable turbine components

5.2 多臺(tái)機(jī)組的運(yùn)行控制措施

應(yīng)用專利技術(shù)[4]和[5],在線計(jì)算 4臺(tái)300 MW火電機(jī)組重要部件的累積蠕變壽命損耗和累積低周疲勞壽命損耗,推薦以下運(yùn)行控制措施:

(1)對(duì)于累積低周疲勞壽命損耗比較大而累積蠕變壽命損耗又比較小的機(jī)組,建議多帶基本負(fù)荷和少參與調(diào)峰,以延長(zhǎng)此類機(jī)組的使用壽命.

(2)對(duì)于累積低周疲勞壽命損耗比較小而累積蠕變壽命損耗又比較大的機(jī)組,建議多參與調(diào)峰和少帶基本負(fù)荷,以延長(zhǎng)此類機(jī)組的使用壽命.

6 優(yōu)化檢修

6.1 單臺(tái)火電機(jī)組的優(yōu)化檢修措施

應(yīng)用專利技術(shù)[4]和[5],在線計(jì)算單臺(tái) 300 MW火電機(jī)組重要部件的剩余日歷壽命,得到的結(jié)果示于圖5.剩余日歷壽命是以日歷年數(shù)表示的汽輪機(jī)耐用部件的剩余壽命.重要部件剩余日歷壽命結(jié)果顯示頁(yè)面劃分為綠色、黃色、橙色和紅色4個(gè)區(qū)域,針對(duì)剩余日歷壽命處于不同區(qū)域,推薦以下優(yōu)化檢修措施:

(1)剩余日歷壽命處于綠色區(qū)域,表示剩余日歷壽命比較長(zhǎng),建議按照電廠檢修規(guī)程安排汽輪機(jī)計(jì)劃大修周期和計(jì)劃大修項(xiàng)目.

(2)剩余日歷壽命處于黃色區(qū)域,表示剩余日歷壽命比較短,建議在下一次計(jì)劃大修中予以詳細(xì)的探傷檢查.

(3)剩余日歷壽命處于橙色區(qū)域,表示剩余日歷壽命短,建議在1～4年內(nèi)安排計(jì)劃大修,予以檢修或更換.

(4)剩余日歷壽命處于紅色區(qū)域,表示剩余日歷壽命很短,建議在年內(nèi)安排計(jì)劃大修,予以檢修或更換.

圖5 重要部件剩余日歷壽命的計(jì)算結(jié)果Fig.5 Calculation results of the residual calendar life of important components

6.2 多臺(tái)火電機(jī)組的優(yōu)化檢修措施

應(yīng)用專利技術(shù)[4]和[5],在線計(jì)算4臺(tái) 300 MW火電機(jī)組重要部件的剩余日歷壽命,推薦以下優(yōu)化檢修措施:

(1)考慮到在夏季和冬季居民與企業(yè)用電量都比較大,300MW火電機(jī)組的計(jì)劃大修應(yīng)盡可能安排在春季或秋季.

(2)在4臺(tái)300 MW 火電機(jī)組中,考慮到電廠檢修技術(shù)人員的工作量和電網(wǎng)電力需求,同一時(shí)間段內(nèi)優(yōu)先安排重要部件剩余日歷壽命最短的1臺(tái)300 MW機(jī)組進(jìn)行計(jì)劃大修.

7 實(shí)際應(yīng)用

廠級(jí)4臺(tái)300 MW火電機(jī)組重要部件的壽命管理系統(tǒng)于2008年10月在上海外高橋發(fā)電有限責(zé)任公司1號(hào)300 MW機(jī)組上投入使用,于2009年6月在2號(hào)300MW機(jī)組上投入使用.經(jīng)過1年多的實(shí)際應(yīng)用,廠級(jí)壽命管理系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了2臺(tái)300 MW火電機(jī)組的汽輪機(jī)、鍋爐、發(fā)電機(jī)與主變壓器的轉(zhuǎn)子、汽缸 、閥殼 、汽包集箱、管道、管子 、三通 、彎頭和絕緣等重要部件的溫度、應(yīng)力、壽命損耗和剩余壽命的在線監(jiān)視與控制,實(shí)現(xiàn)了測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、剩余壽命計(jì)算和可視化瀏覽等壽命管理功能,為外高橋發(fā)電有限責(zé)任公司300 MW火電機(jī)組的優(yōu)化運(yùn)行、優(yōu)化檢修和設(shè)備管理提供了技術(shù)依據(jù).

8 結(jié) 論

(1)將汽輪機(jī)、鍋爐、發(fā)電機(jī)及主變壓器等主要設(shè)備重要部件的壽命評(píng)定技術(shù)、易損件的壽命評(píng)定技術(shù)以及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)集成起來(lái),設(shè)計(jì)并研制出廠級(jí)4臺(tái)300 MW火電機(jī)組主設(shè)備重要部件的壽命管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了使用一套壽命管理系統(tǒng)來(lái)管理一座發(fā)電廠4臺(tái)300 MW火電機(jī)組主設(shè)備重要部件剩余壽命的技術(shù)效果.

(2)廠級(jí)4臺(tái)300 MW火電機(jī)組重要部件的壽命管理硬件系統(tǒng)由4臺(tái)機(jī)組的廠級(jí)信息監(jiān)控系統(tǒng)、4臺(tái)扭振壽命監(jiān)測(cè)裝置、1臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、2臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器、1臺(tái)網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器和幾十臺(tái)用戶端瀏覽器組成,安裝有5個(gè)壽命管理軟件的11個(gè)壽命計(jì)算模塊,具有在線測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、剩余壽命計(jì)算、結(jié)果顯示頁(yè)面生成及結(jié)果可視化瀏覽等功能,為4臺(tái)300MW火電機(jī)組的設(shè)備管理、運(yùn)行控制和優(yōu)化檢修提供了技術(shù)依據(jù).

[1] 張恒濤,王世鍵,許楚鎮(zhèn),等.電站發(fā)電機(jī)扭振測(cè)試方法及設(shè)備:中國(guó),85109518[P].1989-11-29.

[2] 史進(jìn)淵,徐堅(jiān),鄒軍,等.汽輪機(jī)部件熱應(yīng)力在線監(jiān)視與控制裝置及方法:中國(guó),200910050274.0[P].2009-10-21.

[3] 史進(jìn)淵,徐堅(jiān),鄒軍,等.汽輪機(jī)部件低周疲勞壽命損耗在線監(jiān)視與控制裝置及方法:中國(guó),200910050273.6[P].2009-10-21.

[4] 史進(jìn)淵,楊宇,鄧志成,等.火力發(fā)電機(jī)組部件剩余壽命在線監(jiān)視與控制裝置及方法:中國(guó),200910050271[P].2009-10-21.

[5] 史進(jìn)淵,楊宇,鄧志成,等.廠級(jí)多臺(tái)發(fā)電機(jī)組主機(jī)重要部件壽命在線管理方法及系統(tǒng):中國(guó),200710172278.7[P].2008-12-16.

[6] 史平洋,李立人,盛建國(guó),等.電站鍋爐高溫承壓元件蠕變與低周疲勞壽命損傷計(jì)算與在線監(jiān)測(cè)[J].動(dòng)力工程,2007,27(3):463-468.SHI Pingyang,LI Liren,SHENG Jianguo,et a l.Calculation and monitoring of creep and low cycle fatigue life expenditure of power plant boiler's pressurized components[J].Journal of Power Engineering,2007,27(3):463-468.

[7] 史進(jìn)淵,楊宇,鄧志成,等.大容量電站鍋爐可靠性與壽命的設(shè)計(jì)及評(píng)定[M].北京:中國(guó)電力出版社,2008.

[8] 史進(jìn)淵,鄒軍,沈海華,等.電站設(shè)備易損件壽命評(píng)定與壽命管理技術(shù)的研究[J].動(dòng)力工程,2008,28(4):225-228.SHI Jinyuan,ZHOU Jun,SHEN Haihua,et al.Study on life assessment and life management technology of easily damaged power equipment components[J].Journal of Power Engineering,2008,28(4):225-228.