大型汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子低周疲勞損傷評估問題研究.pdf

1、大型汽輪機(jī)機(jī)組是關(guān)系到國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的關(guān)鍵動力設(shè)備，準(zhǔn)確地對汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子損傷評估研究具有重要的理論意義與工程價(jià)值。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子損傷的產(chǎn)生與發(fā)展，不僅與工藝設(shè)備本身的質(zhì)量、材料性能、運(yùn)行工況有關(guān)系，而且還受到控制器控制性能的影響。本文工作致力于大型汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子低周疲勞損傷的非線性累積方法、低周疲勞損傷在線評估模型、建立以損傷為目標(biāo)的控制性能評估三方面研究工作，本文創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　(1)針對汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子低周疲勞損傷線性累積方法不準(zhǔn)確的問題，本

2、文首次提出了一種新的基于熱力學(xué)熵的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子低周疲勞損傷非線性累積方法。使用Manson-Coffin等式條件和循環(huán)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，消除了建模過程中的不可測參數(shù)。相比當(dāng)前廣泛使用的線性損傷累積模型，本文提出的熱力學(xué)熵模型考慮了循環(huán)應(yīng)力條件下的損傷累積，解決了Miner線性累積方法不準(zhǔn)確的問題，為準(zhǔn)確分配汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子壽命消耗提供了科學(xué)依據(jù)。
　　(2)首次提出了基于有限元技術(shù)的損傷在線評估模型，確定了建立低周疲勞損傷在線評估模型的方法與

3、步驟。結(jié)合數(shù)值計(jì)算法與解析法的優(yōu)點(diǎn)，研究了熱應(yīng)力傳遞函數(shù)的靈敏性，定量分析了轉(zhuǎn)子幾何尺寸對于損傷數(shù)值計(jì)算結(jié)果的影響。通過國產(chǎn)300MW汽輪機(jī)冷態(tài)啟動過程低周疲勞損傷對比計(jì)算，驗(yàn)證了本文所提出的基于有限元技術(shù)的低周疲勞損傷在線評估模型方法的精確性。
　　(3)針對基于有限元技術(shù)的損傷在線評估模型需要進(jìn)行對比驗(yàn)證的問題，本文提出基于動態(tài)偏最小二乘的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子低周疲勞損傷預(yù)測模型，以及白噪聲估計(jì)方法。消除不同變量之間以及相同變量在不同時(shí)

4、刻的相關(guān)性，確定了最影響轉(zhuǎn)子損傷發(fā)展的變量，建立了可用于監(jiān)控的動態(tài)PLS模型，并且得到了以損傷為目標(biāo)的控制性能評估中需要使用的白噪聲。對國產(chǎn)300MW汽輪機(jī)機(jī)組沖轉(zhuǎn)過程低周疲勞損傷實(shí)驗(yàn)對比驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性，同時(shí)為預(yù)測汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子低周疲勞損傷提供了一種新方法。
　　(4)針對汽輪機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)行過程中，建立以損傷為目標(biāo)的控制性能評估問題，本文采用多項(xiàng)式方法將轉(zhuǎn)子低周疲勞損傷的非線性模型分解為動態(tài)線性部分和靜態(tài)非線性部分，有效地降低了模型