汽轮机高位布置的主蒸汽管道设计方法及装置与流程

本发明涉及电力技术领域，具体地涉及一种汽轮机高位布置的主蒸汽管道设计方法及装置。

背景技术：

目前国内汽轮机本体多是布置于汽机房运转层，而从锅炉本体接入汽轮机本体的主蒸汽系统在炉前均会出现较大的垂直管道，为了消除因垂直管道热膨胀产生的集中应力，在汽机侧多会设计部分水平管道去吸收立管位移。

常规设计方法是进行管道的状态分析，包括其在安装态、冷态、运行态。分析计算中考虑的具体因素包括管道自重、压力和温度、热位移、弹簧载荷、风压和地震加速度等，这些因素造成管道运行多种工况的出现。

现有技术没有考虑汽轮机高位布置时，建筑物摆偏对管道设计的影响。

技术实现要素：

本发明实施例的目的是提供汽轮机高位布置的主蒸汽管道设计方法及装置，该方法可以通过确定汽房机和锅炉房相对于主蒸汽管道的摆偏方向和获取汽轮机和锅炉分别相对于汽房机和锅炉房的高度的摆偏数据，得到主蒸汽管道的摆偏工况，再通过该摆偏工况进行主蒸汽管道的管道设计分析，避免建筑物摆偏对管道产生额外的拉力或压力影响主蒸汽管道两端接口与设备的连接。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种汽轮机高位布置的主蒸汽管道设计方法，所述主蒸汽管道的两端设备分别为处于汽房机高位和锅炉房高位的汽轮机和和锅炉，且所述空冷排汽管道设计方法包括：

确定所述汽房机和所述锅炉房相对于主蒸汽管道的摆偏方向；

获取所述汽轮机和所述锅炉分别相对于所述汽房机和所述锅炉房的高度的摆偏数据；

结合所述摆偏方向和所述摆偏数据确定所述主蒸汽管道的摆偏工况；以及

基于所述摆偏工况进行所述主蒸汽管道的管道设计分析。

可选的，所述确定所述汽房机和所述锅炉房相对与所述主蒸汽管道的摆偏方向包括：

确定所述汽房机和所述锅炉房的摆偏方向的组合为以下任意一者：

所述汽房机的摆偏方向为x轴正向，所述锅炉房的摆偏方向为x轴负向；

所述汽房机的摆偏方向为x轴负向，所述锅炉房的摆偏方向为x轴正向；

所述汽房机的摆偏方向为y轴正向，所述锅炉房的摆偏方向为y轴负向；以及

所述汽房机的摆偏方向为y轴负向，所述锅炉房的摆偏方向为y轴正向，

其中，所述x轴、所述y轴与z轴构成xyz坐标系，该xyz坐标系中，所述x轴、所述y轴与所述z轴两两相互垂直，且所述z轴垂直于大地，所述x轴与所述y轴平行于大地。

可选的，所述结合所述摆偏方向和所述摆偏数据确定针对所述主蒸汽管道的摆偏工况包括：

根据所述摆偏数据中所述汽房机和所述锅炉房在x轴方向和y轴方向的摆偏位移量，确定所述摆偏工况为以下任意一者：

所述汽房机沿x轴正向偏移第一位移，所述锅炉房沿x轴负向摆偏第二位移；

所述汽房机沿x轴负向偏移第三位移，所述锅炉房沿x轴正向摆偏第四位移；

所述汽房机沿y轴正向偏移第五位移，所述锅炉房沿y轴负向摆偏第六位移；

所述汽房机沿y轴正向偏移第七位移，所述锅炉房沿y轴负向摆偏第八位移。

可选的，所述获取所述汽轮机和所述锅炉分别相对于所述汽机房和所述锅炉房的高度的摆偏数据包括：

从预存的关于所述汽机房和所述锅炉房的建筑物资料中搜索并匹配与所述汽轮机和所述锅炉所在相对高度相对应的摆偏数据。

可选的，所述基于所述摆偏工况进行所述主蒸汽管道的管道设计分析包括：

将所述摆偏工况和所述主蒸汽管道的热态工况相结合，并基于结合后的工况对所述主蒸汽管道进行管道设计分析。

本发明还提供一种汽轮机高位布置的主蒸汽管道设计装置，所述主蒸汽管道的两端设备分别为处于汽房机高位和锅炉房高位的汽轮机和和锅炉，且所述空冷排汽管道设计装置包括：

方向确定模块，用于确定所述汽机房和所述锅炉房相对于所述主蒸汽管道的摆偏方向；

数据获取模块，用于获取所述汽轮机和所述锅炉分别相对于所述汽机房和所述锅炉房的高度的摆偏数据；

工况确定模块，用于结合所述摆偏方向和所述摆偏数据确定针对所述主蒸汽管道的摆偏工况；以及

管道设计模块，用于基于所述摆偏工况进行所述主蒸汽管道的管道设计分析。

可选的，所述方向确定模块所确定的摆偏方向包括以下组合中的任意一者：

所述汽房机的摆偏方向为x轴正向，所述锅炉房的摆偏方向为x轴负向；

所述汽房机的摆偏方向为x轴负向，所述锅炉房的摆偏方向为x轴正向；

所述汽房机的摆偏方向为y轴正向，所述锅炉房的摆偏方向为y轴负向；以及

所述汽房机的摆偏方向为y轴负向，所述锅炉房的摆偏方向为y轴正向，

其中，所述x轴、所述y轴与z轴构成xyz坐标系，该xyz坐标系中，所述x轴、所述y轴与所述z轴两两相互垂直，且所述z轴垂直于大地，所述x轴与所述y轴平行于大地。

可选的，所述工况确定模块所确定的摆偏工况为以下任意一者：

所述汽房机沿x轴正向偏移第一位移，所述锅炉房沿x轴负向摆偏第二位移；

所述汽房机沿x轴负向偏移第三位移，所述锅炉房沿x轴正向摆偏第四位移；

所述汽房机沿y轴正向偏移第五位移，所述锅炉房沿y轴负向摆偏第六位移；

所述汽房机沿y轴正向偏移第七位移，所述锅炉房沿y轴负向摆偏第八位移。

可选的，所述主蒸汽管道设计装置还包括：

资料库模块，用于预存关于所述汽机房和所述锅炉房的建筑物资料；并且

所述数据获取模块还用于从所述资料库模块的所述建筑物资料中搜索并匹配与所述汽轮机和所述锅炉所在高度相对应的摆偏数据。

可选的，所述管道设计模块用于基于所述摆偏工况进行所述主蒸汽管道的管道设计分析包括：

将所述摆偏工况与所述主蒸汽管道的热态工况相结合，并基于结合后的工况对所述主蒸汽管道进行管道设计分析。

通过上述技术方案，可以通过确定汽房机和锅炉房相对于主蒸汽管道的摆偏方向和获取汽轮机和锅炉分别相对于汽房机和锅炉房的高度的摆偏数据，得到主蒸汽管道的摆偏工况，再根据该摆偏工况进行主蒸汽管道的管道设计分析，填补了汽轮机高位布置主蒸汽管道摆偏计算的空白，优化了汽轮机高位布置时主蒸汽管道的整体设计，避免建筑物摆偏对管道产生额外的拉力或压力影响主蒸汽管道两端接口与设备的连接，提高了主蒸汽管道作业的安全性和可靠性。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是本发明实施例的一种汽轮机高位布置的主蒸汽管道设计方法的流程示意图；

图2(a)-图2(d)是本发明实施例中汽机房和锅炉房的偏摆方向的组合的示意图；

图3(a)-图3(d)是本发明实施例中主蒸汽管道的偏摆工况的示意图；以及

图4是本发明实施例的一种汽轮机高位布置的主蒸汽管道设计装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

在本发明实施例中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“正向、负向”通常是指以坐标系上沿同一轴的两个相对方向，例如x轴正向可理解为地面坐标系中的+x方向，x轴负向可理解为-x方向，y轴正向可理解为+y方向，y轴负向可理解为-y方向。

图1示出了本发明实施例的一种汽轮机高位布置的主蒸汽管道设计方法的流程示意图，其中汽轮机采用高位布置，例如将汽轮机运转层标高60米或70米，主蒸汽管道从汽轮机接出，并接至同样布置于高空(锅炉房高位)的锅炉，因此所述空冷排汽管道的两端设备分别为处于汽机房高位和锅炉房高位的汽轮机和锅炉，汽机房和锅炉房两建筑物的偏摆都会对空冷排汽管道带来一定影响。

如图1所示，本发明实施例的一种汽轮机高位布置的主蒸汽管道设计方法可以包括：确定汽房机和锅炉房相对于主蒸汽管道的摆偏方向。由于汽机房和锅炉房两建筑物的摆偏都会对主蒸汽管道带来一定影响，然而汽机房与锅炉房的摆偏方向又不相关，若只考虑汽机房和锅炉房相对于主蒸汽管道的所有摆偏方向的组合，不仅计算量大，而且可能会遗漏某一组合。

因此，本发明实施例提供的汽轮机高位布置的主蒸汽管道设计方法不管汽机房和锅炉房如何摆偏，都可以确定出具有代表性的建筑摆偏方向作为计算摆偏方向的因素来重点考虑。而最具代表性的建筑物摆偏方向是量设备所在建筑的反向。如图2(a)-图2(d)所示。据此，本发明实施例定义了xyz坐标系以表明这里的最具代表性的建筑物偏摆方向，该xyz坐标系中，所述x轴、所述y轴与所述z轴两两相互垂直，且所述z轴垂直于大地(正向为地面指向天空的方向)，所述x轴与所述y轴平行于大地。这里，定义的x轴与y轴的方向就是本发明实施例中最具代表性的建筑物偏摆方向是两设备所在建筑物的反向。需说明的是，本文涉及的x轴、y轴均是基于该xyz坐标系的。

如图2(a)-图2(d)所示，确定汽房机和锅炉房相对与主蒸汽管道的摆偏方向包括确定所述汽房机和所述锅炉房的摆偏方向的组合为以下任意一者：

1)如图2(a)所示，所述汽房机的摆偏方向为x轴正向(+x向)，所述锅炉房的摆偏方向为x轴负向(-x向)；

2)如图2(b)所示，所述汽房机的摆偏方向为x轴负向(-x向)，所述锅炉房的摆偏方向为x轴正向(+x向)；

3)如图2(c)所示，所述汽房机的摆偏方向为y轴正向(+y向)，所述锅炉房的摆偏方向为y轴负向(-y向)；以及

4)如图2(d)所示，所述汽房机的摆偏方向为y轴负向(-y向)，所述锅炉房的摆偏方向为y轴正向(+y向)。

上述针对汽机房和锅炉房的+x向、-x向、+y向和-y向，可以理解为e方向(正东向)、w方向(正西向)、n方向(正北向)以及s方向(正南向)，其反应了建筑物的四个机段摆偏状态。

本发明实施例的一种汽轮机高位布置的主蒸汽管道设计方法可以包括：获取所述汽轮机和所述锅炉分别相对于所述汽房机和所述锅炉房的高度的摆偏数据。

在确定建筑的摆偏方向后，还需检测建筑物相应摆偏方向上不同高度所对应的具体地的摆偏位移值。

在实施例中，可以从预存的关于汽机房和锅炉房的建筑物资料中搜索并匹配汽轮机和锅炉所在相对高度对应的摆偏数据。再结合摆偏方向和摆偏数据确定针对主蒸汽管道的摆偏工况，具体地，根据所述摆偏数据中所述汽房机和所述锅炉房在x轴方向和y轴方向的摆偏位移量，确定所述摆偏工况为以下任意一者：

1)所述汽房机沿x轴正向偏移第一位移，所述锅炉房沿x轴负向摆偏第二位移；

2)所述汽房机沿x轴负向偏移第三位移，所述锅炉房沿x轴正向摆偏第四位移；

3)所述汽房机沿y轴正向偏移第五位移，所述锅炉房沿y轴负向摆偏第六位移；

4)所述汽房机沿y轴正向偏移第七位移，所述锅炉房沿y轴负向摆偏第八位移。

结合图2(a)-图2(d)示出的本发明实施例中汽机房和锅炉房的偏摆方向的组合的示意图，可以将第一位移至第八位移简化为+dx、-dx、+dy、-dy四个偏移量，从而可以取得图3(a)-图3(d)的示意图中示出的四个摆偏工况的位移组合：

1)如图3(a)，汽机房和锅炉房的偏摆位移值都设为d，表示为汽机房+dx向、锅炉房-dx向；

2)如图3(b)，偏摆位移值都设为d，表示为汽机房-dx向、锅炉房+dx向；

3)如图3(c)，偏摆位移值都设为d，表示为汽机房+dy向、锅炉房-dy向；以及

4)如图3(d)，偏摆位移值都设为d，表示为汽机房-dy向、锅炉房+dy向。

该汽轮机高位布置的主蒸汽管道设计方法还可以包括基于主蒸汽管道的摆偏工况进行所述主蒸汽管道的管道设计分析。具体地，在汽轮机高位布置的主蒸汽管道设计计算中，在确定主蒸汽管道的摆偏工况后，需要将主蒸汽管道的摆偏工况和设备接口因热膨胀产生位移的位移值结合分析。

同时，在无摆偏状态下，主蒸汽管道支架或吊架的生根点的位移值为零，在汽机房和锅炉房发生摆偏的情况下，该支架或吊架生根点会与建筑物同时产生位移，可以将支架或吊架生根点的位移带入支点或分析吊点分析。如此，可以真实还原由于摆偏产生的管道应力分布变化及设备接口推理变化。按照上述方法，即可增加摆偏工况的组合，相应的完成摆偏工况的计算分析。

图4示出了本发明实施例的一种汽轮机高位布置的主蒸汽管道设计装置的结构示意图，该空冷排汽管道设计装置与上述实施例的空冷排汽管道设计方法的发明思路相同。其中，所述空冷排汽管道的两端设备分别为处于汽机房高位和空冷岛高位的汽轮机和空冷凝汽器，且所述空冷排汽管道设计装置可以包括：方向确定模块，用于确定所述汽机房和所述锅炉房相对于所述主蒸汽管道的摆偏方向；数据获取模块，用于获取所述汽轮机和所述锅炉分别相对于所述汽机房和所述锅炉房的高度的摆偏数据；工况确定模块，用于结合所述摆偏方向和所述摆偏数据确定针对所述主蒸汽管道的摆偏工况；以及管道设计模块，用于基于所述摆偏工况进行所述主蒸汽管道的管道设计分析。

该方向确定模块确定汽房机和锅炉房相对与主蒸汽管道的摆偏方向包括确定所述汽房机和所述锅炉房的摆偏方向的组合为以下任意一者：

1)如图2(a)所示，所述汽房机的摆偏方向为x轴正向(+x向)，所述锅炉房的摆偏方向为x轴负向(-x向)；

2)如图2(b)所示，所述汽房机的摆偏方向为x轴负向(-x向)，所述锅炉房的摆偏方向为x轴正向(+x向)；

3)如图2(c)所示，所述汽房机的摆偏方向为y轴正向(+y向)，所述锅炉房的摆偏方向为y轴负向(-y向)；以及

4)如图2(d)所示，所述汽房机的摆偏方向为y轴负向(-y向)，所述锅炉房的摆偏方向为y轴正向(+y向)。

上述针对汽机房和锅炉房的+x向、-x向、+y向和-y向，可以理解为e方向(正东向)、w方向(正西向)、n方向(正北向)以及s方向(正南向)，其反应了建筑物的四个机段摆偏状态。

该数据获取模块可以从该资料库模块中预存的关于汽机房和锅炉房的建筑物资料中搜索并匹配汽轮机和锅炉所在相对高度对应的摆偏数据。

该工况确定模块再结合摆偏方向和摆偏数据确定针对主蒸汽管道的摆偏工况，具体地，根据所述摆偏数据中所述汽房机和所述锅炉房在x轴方向和y轴方向的摆偏位移量，确定所述摆偏工况为以下任意一者：

1)所述汽房机沿x轴正向偏移第一位移，所述锅炉房沿x轴负向摆偏第二位移；

2)所述汽房机沿x轴负向偏移第三位移，所述锅炉房沿x轴正向摆偏第四位移；

3)所述汽房机沿y轴正向偏移第五位移，所述锅炉房沿y轴负向摆偏第六位移；

4)所述汽房机沿y轴正向偏移第七位移，所述锅炉房沿y轴负向摆偏第八位移。

该管道设计模块基于主蒸汽管道的摆偏工况进行所述主蒸汽管道的管道设计分析。具体地，在汽轮机高位布置的主蒸汽管道设计计算中，在确定主蒸汽管道的摆偏工况后，需要将主蒸汽管道的摆偏工况和设备接口因热膨胀产生位移的位移值结合分析。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。