汽轮机低压缸零出力在线安全运行状态监测方法及系统与流程

1.本发明涉及低压缸运行状态监测技术领域，尤其涉及汽轮机低压缸零出力在线安全运行状态监测方法及系统。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.低压缸零出力又称低压缸切缸运行或低压缸鼓风运行或者低压缸微出力运行，是指中压缸排汽全部通过抽汽管道引出，低压缸仅有少量的冷却蒸汽带走转子叶片与内部工质摩擦产生的热量。其共同的特征就是汽轮机低压缸处于极低蒸汽流量下工作。
4.现阶段能源转型时期，要求火电机组具有高度运行灵活性，可以大范围内地改变发电负荷，以吸纳新能源电力。为了提高热电联产机组的灵活性，许多热电联产机组进行了低压缸零出力改造。这些机组的汽轮机低压缸频繁切缸运行，对于机组的安全性会产生影响。但是无论是汽轮机的原设计，还是低压缸零出力改造过程中，都没有涉及到低压缸长期频繁地切缸运行对于汽轮机安全性系统的监测，缺乏对于机组寿命、振动、叶片冲蚀等全面的在线评价和分析。显然，对于每一个已经实施低压缸零出力改造的机组都是现实面临的问题，也是急需要解决的问题，这种不能在线监测安全性运行方式已经不适应目前提高机组灵活性运行的要求，严重威胁汽轮机的运行安全性。


技术实现要素：

5.本发明为了解决上述问题，提出了汽轮机低压缸零出力在线安全运行状态监测方法及系统，能够对低压缸零出力过程中汽轮机的运行状态、寿命消耗、振动、叶片冲蚀、颤振等进行全面的在线监测、评价和分析。
6.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.第一方面，提出了汽轮机低压缸零出力在线安全运行状态监测方法，包括：
8.获取切缸过程中低压缸运行参数、与切缸相关的中压缸相关运行参数及相关辅机运行参数；
9.根据低压缸运行参数，判定低压缸的基本运行状态，确定低压缸的鼓风状态，末级叶片的水蚀状态，汽缸、转子和叶片的温度场和应力场，及叶片的动应力分布和动应力特征值；
10.根据汽缸、转子的温度场和应力场，确定汽缸、转子的低周疲劳损伤周次、寿命损耗率和寿命损伤累积；
11.根据叶片的动应力分布和动应力特征值，对叶片进行颤振分析，确定叶片发生颤振的风险度及颤振避开率；
12.根据中压缸相关运行参数和相关辅机运行参数，对中压缸和辅机的运行状态进行监测；
13.根据低压缸的基本运行状态、寿命损耗率、水蚀状态、中压缸运行状态、相关辅机运行状态和颤振分析结果进行运行指导。
14.第二方面，提出了汽轮机低压缸零出力在线安全运行状态监测系统，包括：
15.低压缸零出力切缸投缸过程数据记录模块，用于获取切缸过程中低压缸运行参数、与切缸相关的中压缸相关运行参数及相关辅机运行参数；
16.鼓风状态分析模块，用于根据低压缸运行参数，确定低压缸的鼓风状态；
17.末级水蚀监控模块，用于根据低压缸运行参数，确定末级叶片的水蚀状态；
18.低压缸转子、汽缸的温度、应力、寿命损耗分析模块，用于根据低压缸运行参数，确定切缸过程中汽缸、转子的温度场和应力场；根据汽缸、转子的温度场和应力场，确定汽缸、转子的低周疲劳损伤周次、寿命损耗率和寿命损伤累积；
19.叶片的模态与应力分析模块，用于通过获取低压缸运行参数，确定叶片的温度场和应力场，及叶片的动应力分布和动应力特征值；
20.叶片颤振分析监控模块，用于根据叶片的动应力分布和动应力特征值，对叶片进行颤振分析，确定叶片发生颤振的风险度及颤振避开率；
21.中压缸相关参数监测分析模块，用于根据中压缸相关运行参数，对中压缸运行状态进行监测，包括中压缸排汽参数超限、中压缸末两级回热抽汽压差超限、中低压连通管道振动、冷却蒸汽管道振动等；
22.相关辅机安全状态分析模块，用于根据相关辅机运行参数，对相关辅机运行状态进行监测，包括凝汽器真空监测、凝结水溶氧量监测、凝结水流量监测、低压缸轴承；
23.运行指导模块，用于低压缸的基本运行状态、寿命损耗率、水蚀状态、中压缸运行状态、相关辅机运行状态和颤振分析结果进行运行指导，当基本运行状态异常，或者低压缸转子、汽缸寿命损耗率超过损耗率阈值、颤振风险度超过风险度阈值时，给出运行调整的建议。
24.第三方面，提出了一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成汽轮机低压缸零出力在线安全运行状态监测方法所述的步骤。
25.第四方面，提出了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成汽轮机低压缸零出力在线安全运行状态监测方法所述的步骤。
26.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
27.1、本发明能够对低压缸零出力过程中汽轮机运行状态、机组寿命、振动、叶片水蚀、颤振、鼓风状态等进行全面的在线评价和分析，提高汽轮机低压缸零出力改造机组的运行安全性。
28.2、本发明在进行颤振分析时，确定了叶片发生颤振的风险度，及颤振避开率，能够对叶片的颤振情况进行全面了解。
29.3、本发明在进行运行安全性监测的基础上，根据监测结果，还可以进行运行指导，在指导措施下运行会更安全。
30.本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
31.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。
32.图1为实施例1公开方法采用的各模块关系图；
33.图2为实施例1公开方法实际应用图；
34.图3为实施例1公开的汽轮机低压缸零出力运行时低压转子温度分布图；
35.图4为实施例1公开的汽轮机低压缸零出力运行时低压转子应力分布图；
36.图5为实施例1公开的汽轮机低压缸零出力运行时汽缸温度分布图；
37.图6为实施例1公开的汽轮机低压缸零出力运行时汽缸应力分布图；
38.图7为实施例1公开的汽轮机低压缸零出力运行时叶片应力分布图。
具体实施方式
39.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
40.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
41.实施例1
42.在该实施例中，公开了汽轮机低压缸零出力在线安全运行状态监测方法，包括：
43.获取切缸过程中低压缸运行参数、与切缸相关的中压缸相关运行参数及相关辅机运行参数；
44.根据低压缸运行参数，判定低压缸的基本运行状态，确定低压缸的鼓风状态，末级叶片的水蚀状态，汽缸、转子和叶片的温度场和应力场，及叶片的动应力分布和动应力特征值；
45.根据汽缸、转子的温度场和应力场，确定汽缸、转子的低周疲劳损伤周次、寿命损耗率和寿命损伤累积；
46.根据叶片的动应力分布和动应力特征值，对叶片进行颤振分析，确定叶片发生颤振的风险度及颤振避开率；
47.根据中压缸相关运行参数和相关辅机运行参数，确定中压缸运行状态和相关辅机运行状态；
48.根据低压缸的基本运行状态、寿命损耗率、水蚀状态、中压缸运行状态、相关辅机运行状态和颤振分析结果进行运行指导。
49.其中，低压缸的基本运行状态，是指将获取的各运行参数与相应类型的参数阈值进行比较，判定各运行参数是否超限，进而判断低压缸的基本运行状态，当某一运行参数超限时，判定基本运行状态异常，具体为基本运行状态中的该运行参数异常。
50.获取末级叶片的水蚀状态的过程为：
51.通过获取的低压缸运行参数，确定末级叶片脱流高度和末级蒸汽中水分含量；通过末级蒸汽中水分含量和末级叶片脱流高度，确定末级叶片的水蚀状态。
52.具体的，获取的低压缸运行参数包括冷却蒸汽流量变化、冷却蒸汽温度、冷却蒸汽压力、低压缸抽汽参数变化、汽缸金属温度变化、末级温度测点测量值、末级喷水流量、喷水
温度、喷水压力、喷嘴的运行状态及低压缸末级排汽压力。
53.通过低压缸的各运行参数中的冷却蒸汽流量变化、冷却蒸汽温度、冷却蒸汽压力、低压缸抽汽参数变化、汽缸金属温度变化、末级温度测点测量值及低压缸末级排汽压力，确定切缸过程中低压缸的鼓风状态、汽缸、转子和叶片的温度场和应力场，及叶片的动应力分布和动应力特征值。
54.通过末级喷水流量、喷水温度、喷水压力、喷嘴的运行状态和低压缸末级排汽压力，确定末级叶片的水蚀状态。
55.在具体实施时，通过切缸过程中冷却蒸汽流量变化、冷却蒸汽温度、冷却蒸汽压力、低压缸抽汽参数变化、汽缸金属温度变化、末级温度测点测量值，和建立的低压缸小流量下通流部分的热流耦合数值计算模型，对低压缸小流量下通流部分进行热流耦合分析，确定低压缸各级蒸汽的不稳定流动特征，进而根据不稳定流动特征确定低压缸末级、末二级、末三级等的蒸汽倒流、脱流、漩涡产生情况，确定低压缸的鼓风状态，并确定发生鼓风运行状态的位置，计算鼓风热量，从而确定了汽缸、转子和叶片的鼓风位置和鼓风热量。
56.本实施例在获取了汽缸、转子和叶片的鼓风位置和鼓风热量后，还根据汽缸、转子和叶片的鼓风位置和鼓风热量，分别对汽缸、转子和叶片处进行流固耦合分析，确定汽缸、转子和叶片的温度场和应力场。
57.具体的，本实施例在构建的热流耦合数值计算模型的基础上，建立了低压缸小流量下通流部分的流固耦合数值计算模型，通过汽缸、转子、叶片的鼓风位置和鼓风热量，并利用流固耦合数值计算模型，对汽缸、转子和叶片处进行流固耦合分析，获得相应部位通流部分的热换系数，进而根据各部位的热换系数，计算获得相应部位的温度场和应力场。
58.之后，根据汽缸、转子和叶片的温度场和应力场，确定汽缸、转子和叶片的温度和应力最大位置处，为汽缸、转子和叶片的最危险部位。
59.对汽缸、转子的最危险部位进行分析，根据汽缸和转子最危险部位切缸时的应力和应变，确定转子和汽缸的低周疲劳损伤周次和寿命损耗率，具体过程为：
60.确定汽缸和转子最危险部位切缸时的应力和应变；
61.根据汽缸和转子最危险部位切缸时的应力和应变，确定低周疲劳损伤周次，低周疲劳损伤周次为汽缸、转子最危险部位切缸时应力、应变超出设定阈值的切缸循环次数，其中，从切缸开始至切缸结束，恢复至切缸开始前的运行状态，为一个切缸循环；
62.根据低周疲劳损伤周次，确定寿命损耗率，其中，寿命损耗率为低周疲劳损伤周次与允许的低周疲劳损伤周次的比值。
63.本实施例还将汽缸或转子运行历史上每一次切缸循环的寿命损伤相加获得汽缸或转子的寿命损伤累积。
64.获取叶片的动应力分布和动应力特征值的过程为：基于构建的低压缸小流量下通流部分的流固耦合数值计算模型，建立叶片的模态分析计算模型；根据获取的冷却蒸汽流量、冷却蒸汽温度、冷却蒸汽压力、投缸切缸过程中蒸汽流量变化、投缸切缸过程中低压缸抽汽参数变化、投缸切缸过程中汽缸金属温度变化、末级温度测点测量值、排汽压力和叶片的材料性质信息，及叶片的模态分析计算模型，对叶片的模态进行分析，确定叶片的振动应力和叶片的不稳定流动特征；根据叶片的不稳定流动特征，分析确定末级、末二级、末三级等的蒸汽倒流、脱流、漩涡产生情况，并确定叶片的不稳定流动产生的应力，将不稳定流动
产生的应力与振动应力相耦合，确定叶片的不稳定流动状态，进而确定叶片的动应力分布和动应力特征值。
65.根据叶片的动应力分布和动应力特征值，对叶片进行颤振分析，确定叶片发生颤振的风险度及颤振避开率，具体的：
66.计算叶片的动应力特征值与叶片发生颤振时的动应力特征值的比值，获得叶片发生颤振的风险度，该比值越接近于1，表明发生颤振的可能性越大，当等于1时，确定叶片发生颤振。
67.计算蒸汽流量与叶片发生颤振时对应的蒸汽流量的差值，该差值与叶片发生颤振时对应的蒸汽流量的比值，为颤振避开率。
68.其中，叶片发生颤振时的动应力特征值和对应的蒸汽流量，根据叶片发生颤振时的低压缸运行参数数据计算获得。
69.本实施例确定叶片的水蚀状态过程为：
70.通过末级喷水流量、喷水温度、喷水压力、喷嘴的运行状态分析以及低压缸末级排汽压力等参数，进行低压缸冷却蒸汽接收末级喷水前后的热平衡计算，获得低压缸末级蒸汽出口蒸汽混合物的热力学状态；根据蒸汽混合物的热力学状态，确定低压缸末级蒸汽出口蒸汽混合物的蒸汽湿度和水分含量；通过蒸汽湿度和水分含量及构建的热流耦合数值计算模型，进行末级不稳定流动分析，确定混有水分的冷却蒸汽的回流量及末级叶片的脱流高度；根据蒸汽中的水分含量及叶片的脱流高度，确定末级叶片的水蚀状态。
71.本实施例中的热流耦合数值计算模型、流固耦合数值计算模型和叶片的模态分析计算模型，均采用仿真软件自带的计算模型，当输入相应的输入数据时，自动输出热流耦合分析结果、流固耦合分析结果和叶片模态分析结果。
72.其中，热流耦合数值计算模型以切缸过程中冷却蒸汽流量变化、低压缸抽汽参数变化、汽缸金属温度变化、末级温度测点测量值为输入，输出各级蒸汽的不稳定流动特征。
73.流固耦合数值计算模型以切缸过程中冷却蒸汽流量变化、冷却蒸汽压力、低压缸抽汽参数变化、汽缸金属温度变化、末级温度测点测量值和排汽压力为输入，输出换热系数、温度场和应力场。
74.叶片的模态分析计算模型以冷却蒸汽流量、冷却蒸汽温度、冷却蒸汽压力、投缸切缸过程中蒸汽流量变化、投缸切缸过程中低压缸抽汽参数变化、投缸切缸过程中汽缸金属温度变化、末级温度测点测量值、排汽压力和叶片的材料性质信息为输入，输出叶片的振动应力、动应力分布和动应力特征值。
75.本实施例还获取了切缸旁路管道的振动数据、原低压缸进汽旁路的振动数据，通过获取的切缸旁路管道的振动数据、原低压缸进汽旁路的振动数据，分析切缸旁路管道和原低压缸进汽旁路的振动情况，实现了对切缸旁路管道和原低压缸进汽旁路的振动监测。
76.本实施例还获取了与切缸相关的中压缸相关运行参数和相关辅机运行参数，通过中压缸相关运行参数和相关辅机运行参数，对中压缸和相关辅机运行状态进行监测。
77.其中，获取的中压缸相关运行参数包括中压缸排汽参数、中压缸末两级回热抽汽参数、中低压连通管振动、冷却蒸汽管道振动和供热参数；根据中压缸排汽参数、中压缸末两级回热抽汽参数、中低压连通管振动、冷却蒸汽管道振动和供热参数，对中压缸进行中压缸排汽参数超限监测、中压缸末两级回热抽汽压差超限监测、中低压连通管振动、冷却蒸汽
管道振动监测和供热参数监测等。
78.中压缸排汽参数超限监测，是指判定中压缸排汽参数是否大于排汽阈值；
79.中压缸末两级回热抽汽压差超限监测，是指根据中压缸末两级回热抽汽参数确定切缸前后中压缸末两级回热抽汽压差，判断中压缸末两级回热抽汽压差是否大于压差阈值。
80.获取的相关辅机运行参数包括凝汽器真空度、凝结水溶氧量、凝结水流量、低压缸轴承运行状态等，通过凝汽器真空度、凝结水溶氧量、凝结水流量、低压缸轴承运行状态等参数，进行凝汽器真空监测、凝结水溶氧量监测、凝结水流量监测和低压缸轴承监测。
81.本实施例还根据获得的寿命损耗率、寿命损伤累积、水蚀状态、鼓风状态、中压缸运行状态、相关辅机运行状态、颤振分析结果等进行运行指导，当基本运行状态异常，或者低压缸转子、汽缸寿命损耗率超过损耗率阈值、颤振风险度超过风险度阈值、水蚀超过设定等级、鼓风状态超过设定鼓风等级时，给出运行调整的建议，根据建议对汽轮机组进行相应的调整后，能够保证汽轮机组的正常运行。
82.在具体实施时，如图1所示，本实施例通过低压缸零出力切缸投缸过程数据记录模块，获取低压缸零出力的基础热力系统数据、切缸前后的负荷、汽缸温度、末级测点温度、蒸汽参数、蒸汽流量、管道振动、抽汽温度、抽汽压力、中压缸排汽温度、中压缸末两级抽汽参数、供热参数、切缸投缸时间等，用于状态分析、疲劳损伤、寿命损耗分析、叶片颤振分析、叶片水蚀分析、鼓风状态分析等，并判断了低压缸的基本运行状态。
83.通过冷却蒸汽分析模块获取获取切缸过程中冷却蒸汽流量变化、冷却蒸汽温度、冷却蒸汽压力、低压缸抽汽参数变化、汽缸金属温度变化和末级温度测点测量值等，通过鼓风状态分析模块对冷却蒸汽分析模块获取的这些参数进行分析，确定鼓风位置，计算鼓风热量。
84.通过末级喷水分析模块获取末级喷水流量、喷水温度、喷水压力、喷嘴的运行状态及低压缸末级排汽压力，通过末级水蚀监控模块对末级喷水分析模块获取的数据进行分析，确定末级水蚀严重程度。
85.通过低压缸转子、汽缸的温度、应力、寿命损耗分析模块对切缸过程中冷却蒸汽流量变化、冷却蒸汽温度、冷却蒸汽压力、低压缸抽汽参数变化、汽缸金属温度变化、末级温度测点测量值、鼓风热量等进行分析，确定转子和汽缸的温度场、应力场、疲劳损伤周次、寿命损耗率和寿命损伤累积。
86.通过叶片的模态与应力分析模块对切缸过程中冷却蒸汽流量变化、冷却蒸汽温度、冷却蒸汽压力、低压缸抽汽参数变化、汽缸金属温度变化、末级温度测点测量值、排汽压力等进行分析，确定叶片的温度场、应力场、动应力分布和动应力特征值。
87.通过叶片颤振分析监控模块对叶片的动应力等进行分析，确定叶片发生颤振的风险度及颤振避开率。
88.通过中压缸相关参数监测模块获取中压缸排汽参数、中压缸末两级回热抽汽参数、中低压连通管振动、冷却蒸汽管道振动和供热参数，并进行中压缸排汽参数超限监测、中压缸末两级回热抽汽压差超限监测、中低压连通管振动检测、冷却蒸汽管道振动监测、供热参数监测等。
89.通过相关辅机安全状态分析模块进行凝汽器真空监测、凝结水溶氧量监测、凝结
水流量监测、低压缸轴承监测等。
90.通过运行指导模块，根据监测数据和分析结果，给出相应的指导建议。
91.本实施例获取的所有参数均传入现场运行数据采集单元，并通过数据采集单元发送至中央数据处理单元，各分析模块通过中央数据处理单元进行数据分析，获得数据分析结果，采集的参数及分析获得的结果，均发送至显示输出单元和历史数据储存单元，通过显示输出单元进行显示输出，通过历史数据储存单元进行数据存储，记录每次切缸、投缸的数据，运行时间，历史次数，历史寿命累积等。
92.本实施例公开方法可以用于各种容量、各种参数的低压缸零出力机组，也可以用于低压缸微出力机组。
93.本实施例公开方法通过监测运行参数，建立分析模型进行低压缸转子和汽缸的温度及应力分析，确定转子和汽缸的寿命损耗率，确定频繁切缸运行时的寿命损伤累积。实时监测叶片的模态，监测叶片颤振、冲蚀等现象，确定叶片的颤振避开率、颤振风险度、冲蚀严重程度。监测中压缸排汽参数和末两级回收抽汽参数，确保中压缸安全。实时监测中低压连通管、切缸旁路冷却蒸汽管道的振动，和低压缸轴承振动。实时监测相关辅机运行状态。这样，就可以提高汽轮机低压缸零出力改造机组的运行安全性；实时数据监测，实时监控，具有运行指导意义。
94.如图2所示，将本实施例公开方法用于某300mw机组汽轮机低压缸零出力运行监测时，获取的转子温度分布图、应力分布图，汽缸温度分布图、应力分布图和叶片应力分布图分别如图3-7所示。在此基础上获得了寿命损耗率、寿命损伤累积、颤振避开率和发生颤振的风险度，与实际情况相符，验证了本实施例公开方法的准确性。
95.实施例2
96.在该实施例中，公开了汽轮机低压缸零出力在线安全运行状态监测系统，包括：
97.低压缸零出力切缸投缸过程数据记录模块，用于获取切缸过程中低压缸运行参数、与切缸相关的中压缸相关运行参数及相关辅机运行参数，并根据低压缸运行参数，判断低压缸的基本运行状态；
98.鼓风状态分析模块，用于根据低压缸运行参数，确定低压缸的鼓风状态；
99.末级水蚀监控模块，用于根据低压缸运行参数，确定末级叶片的水蚀状态；
100.低压缸转子、汽缸的温度、应力、寿命损耗分析模块，用于根据低压缸运行参数，确定切缸过程中汽缸、转子的温度场和应力场；根据汽缸、转子的温度场和应力场，确定汽缸、转子的低周疲劳损伤周次、寿命损耗率和寿命损伤累积；
101.叶片的模态与应力分析模块，用于通过获取低压缸运行参数，确定叶片的温度场和应力场，及叶片的动应力分布和动应力特征值；
102.叶片颤振分析监控模块，用于根据叶片的动应力分布和动应力特征值，对叶片进行颤振分析，确定叶片发生颤振的风险度及颤振避开率；
103.中压缸相关参数监测分析模块，用于根据中压缸相关运行参数，对中压缸运行状态进行监测，具体的，根据获取的中压缸排汽参数、中压缸末两级回热抽汽参数、中低压连通管振动、冷却蒸汽管道振动和供热参数，对中压缸进行中压缸排汽参数超限监测、中压缸末两级回热抽汽压差超限监测、中低压连通管振动监测、冷却蒸汽管道振动监测和供热参数监测；
104.辅机安全状态分析模块，用于根据相关辅机运行参数，对相关辅机运行状态进行监测，具体的，通过获取的凝汽器真空度、凝结水溶氧量、凝结水流量、低压缸轴承运行状态等参数，进行凝汽器真空监测、凝结水溶氧量监测、凝结水流量监测和低压缸轴承监测；
105.运行指导模块，用于低压缸的基本运行状态、寿命损耗率、水蚀状态、中压缸运行状态、相关辅机运行状态和颤振分析结果进行运行指导，当基本运行状态异常，或者低压缸转子、汽缸寿命损耗率超过损耗率阈值、颤振风险度超过风险度阈值时，给出运行调整的建议。
106.实施例3
107.在该实施例中，公开了一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成实施例1公开的一种汽轮机低压缸零出力在线安全运行状态监测方法所述的步骤。
108.实施例4
109.在该实施例中，公开了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成实施例1公开的一种汽轮机低压缸零出力在线安全运行状态监测方法所述的步骤。
110.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

技术特征：
1.汽轮机低压缸零出力在线安全运行状态监测方法，其特征在于，包括：获取切缸过程中低压缸运行参数、与切缸相关的中压缸相关运行参数及相关辅机运行参数；根据低压缸运行参数，判定低压缸的基本运行状态，确定低压缸的鼓风状态，末级叶片的水蚀状态，汽缸、转子和叶片的温度场和应力场，及叶片的动应力分布和动应力特征值；根据汽缸、转子的温度场和应力场，确定汽缸、转子的低周疲劳损伤周次、寿命损耗率和寿命损伤累积；根据叶片的动应力分布和动应力特征值，对叶片进行颤振分析，确定叶片发生颤振的风险度及颤振避开率；根据中压缸相关运行参数和相关辅机运行参数，对中压缸和辅机的运行状态进行监测；根据低压缸的基本运行状态、寿命损耗率、水蚀状态、中压缸运行状态、相关辅机运行状态和颤振分析结果进行运行指导。2.如权利要求1所述的汽轮机低压缸零出力在线安全运行状态监测方法，其特征在于，根据汽缸、转子的温度场和应力场，确定汽缸、转子的温度和应力最大位置处，为汽缸、转子的最危险部位；根据汽缸、转子最危险部位切缸时的应力和应变，确定转子和汽缸的低周疲劳损伤周次和寿命损耗率。3.如权利要求2所述的汽轮机低压缸零出力在线安全运行状态监测方法，其特征在于，根据汽缸和转子最危险部位切缸时的应力和应变，确定低周疲劳损伤周次，其中，低周疲劳损伤周次为汽缸、转子最危险部位切缸时应力、应变超出设定阈值的切缸循环次数；根据低周疲劳损伤周次，确定寿命损耗率。4.如权利要求1所述的汽轮机低压缸零出力在线安全运行状态监测方法，其特征在于，将汽缸或转子运行历史上每一次切缸循环的寿命损伤相加获得汽缸或转子的寿命损伤累积。5.如权利要求1所述的汽轮机低压缸零出力在线安全运行状态监测方法，其特征在于，根据获取的低压缸运行参数，确定了末级叶片脱流高度和末级蒸汽中水分含量；通过末级蒸汽中水分含量和末级叶片脱流高度，确定末级叶片的水蚀状态。6.如权利要求1所述的汽轮机低压缸零出力在线安全运行状态监测方法，其特征在于，计算叶片的动应力特征值与叶片发生颤振时的动应力特征值的比值，获得叶片发生颤振的风险度；计算蒸汽流量与叶片发生颤振时对应的蒸汽流量的差值，该差值与叶片发生颤振时对应的蒸汽流量的比值，为颤振避开率。7.如权利要求1所述的汽轮机低压缸零出力在线安全运行状态监测方法，其特征在于，还获取了切缸旁路管道的振动数据、原低压缸进汽旁路的振动数据，通过获取的切缸旁路管道的振动数据、原低压缸进汽旁路的振动数据，分析切缸旁路管道和原低压缸进汽旁路的振动情况。8.汽轮机低压缸零出力在线安全运行状态监测系统，其特征在于，包括：低压缸零出力切缸投缸过程数据记录模块，用于获取切缸过程中低压缸运行参数、与
切缸相关的中压缸相关运行参数及相关辅机运行参数；鼓风状态分析模块，用于根据低压缸运行参数，确定低压缸的鼓风状态；末级水蚀监控模块，用于根据低压缸运行参数，确定末级叶片的水蚀状态；低压缸转子、汽缸的温度、应力、寿命损耗分析模块，用于根据低压缸运行参数，确定切缸过程中汽缸、转子的温度场和应力场；根据汽缸、转子的温度场和应力场，确定汽缸、转子的低周疲劳损伤周次、寿命损耗率和寿命损伤累积；叶片的模态与应力分析模块，用于通过获取低压缸运行参数，确定叶片的温度场和应力场，及叶片的动应力分布和动应力特征值；叶片颤振分析监控模块，用于根据叶片的动应力分布和动应力特征值，对叶片进行颤振分析，确定叶片发生颤振的风险度及颤振避开率；中压缸相关参数监测分析模块，用于根据中压缸相关运行参数，对中压缸运行状态进行监测；辅机安全状态分析模块，用于根据相关辅机运行参数，对相关辅机运行状态进行监测；运行指导模块，用于根据寿命损耗率、水蚀状态、中压缸运行状态、相关辅机运行状态和颤振分析结果进行运行指导。9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成权利要求1-7任一项所述的汽轮机低压缸零出力在线安全运行状态监测方法的步骤。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成权利要求1-7任一项所述的汽轮机低压缸零出力在线安全运行状态监测方法的步骤。

技术总结
本发明公开的汽轮机低压缸零出力在线安全运行状态监测方法及系统，包括：获取切缸过程中低压缸运行参数、与切缸相关的中压缸相关运行参数及相关辅机运行参数；根据低压缸运行参数，判定低压缸的基本运行状态，确定低压缸的鼓风状态，末级叶片的水蚀状态，定汽缸、转子的低周疲劳损伤周次、寿命损耗率和寿命损伤累积，叶片发生颤振的风险度及颤振避开率；根据中压缸相关运行参数和相关辅机运行参数，对中压缸和辅机的运行状态进行监测；根据低压缸的基本运行状态、寿命损耗率、水蚀状态、中压缸运行状态、相关辅机运行状态和颤振分析结果进行运行指导。实现了对低压缸零出力过程中机组寿命、振动、叶片冲蚀、颤振等全面的在线评价和分析。析。析。


技术研发人员：孙奉仲 孙清琛 孙云云 陈昆 何柯霆 孙文龙 史月涛
受保护的技术使用者：济南达能动力技术有限责任公司
技术研发日：2023.03.10
技术公布日：2023/5/13