一种锅炉过热器寿命的监控方法、装置、存储介质及设备与流程

本申请实施例涉及电站设备监测技术领域，尤其涉及一种锅炉过热器寿命的监控方法、装置、存储介质及设备。

背景技术：

随着社会经济的快速发展，锅炉在工业生产和人们生活中的角色越来越重要，锅炉设备安全问题，是关系到人民群众生命财产安全的头等大事，也是影响企业生存与发展的重大问题。近年来我国锅炉设备事故造成的非计划停运次数较多，特别是过热器管泄漏事故引起的非计划停运，过热器是锅炉的关键部件，传热方式是以对流传热为主，过热器管泄漏是以高温蠕变损伤为主的失效方式。因此对过热器寿命的监测十分重要。

过热器寿命主要指蠕变寿命，蠕变寿命是指在特定温度和恒定应力下材料发生蠕变直至断裂的时间。目前过热器蠕变寿命计算方法一般采用割管进行蠕变或持久试验。常用的计算方法主要有：等温线外推法、时间-温度参数法、θ函数法等。

但是目前根据检测和割管试验结果对寿命进行计算和评估，计算结果未考虑实际工况的影响，且这种方法严格意义上属于离线方法，电厂运行人员无法在线实时获得炉管的寿命数据，无法根据炉管寿命状态实时调整运行策略，也无法在停机前提前确定检修策略。

技术实现要素：

本申请实施例提供一种锅炉过热器寿命的监控方法、装置、存储介质及设备，通过对理论模型进行实际工况修正，实现了过热器管寿命的在线计算，可以达到对锅炉过热器管寿命进行在线监测的目的。

第一方面，本申请实施例提供了一种锅炉过热器寿命的监控方法，该方法包括：

通过预设蠕变寿命计算方程确定锅炉过热器的基础蠕变寿命；所述基础蠕变寿命是基于当量温度确定的；

确定蠕变寿命影响因子，根据所述蠕变寿命影响因子对所述预设蠕变寿命计算方程进行修正，得到过热器的修正蠕变寿命；

根据所述修正蠕变寿命对所述过热器的寿命进行监控。

第二方面，本申请实施例提供了一种锅炉过热器寿命的监控装置，该装置包括：

基础蠕变寿命确定模块，用于通过预设蠕变寿命计算方程确定锅炉过热器的基础蠕变寿命；所述基础蠕变寿命是基于当量温度确定的；

蠕变寿命影响因子确定模块，用于确定蠕变寿命影响因子，根据所述蠕变寿命影响因子对所述预设蠕变寿命计算方程进行修正，得到过热器的修正蠕变寿命；

寿命监控模块，用于根据所述修正蠕变寿命对所述过热器的寿命进行监控。

第三方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本申请实施例所述的锅炉过热器寿命的监控方法。

第四方面，本申请实施例提供了一种设备，包括存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本申请实施例所述的锅炉过热器寿命的监控方法。

本申请实施例所提供的技术方案，通过预设蠕变寿命计算方程确定锅炉过热器的基础蠕变寿命；并根据蠕变寿命影响因子对预设蠕变寿命计算方程进行修正，得到过热器的修正蠕变寿命；然后根据修正蠕变寿命对过热器的寿命进行监控。通过执行本申请提供的技术方案，可以对理论模型进行实际工况修正，实现了过热器管寿命的在线计算，可以达到对锅炉过热器管寿命进行在线监测的目的。

附图说明

图1是本申请实施例一提供的锅炉过热器寿命的监控方法的流程图；

图2是本申请实施例二提供的锅炉过热器寿命的监控过程的示意图；

图3是本申请实施例三提供的锅炉过热器寿命的监控装置的结构示意图；

图4是本申请实施例五提供的一种设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。

在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

实施例一

图1是本申请实施例一提供的锅炉过热器寿命的监控方法的流程图，本实施例可适用于电厂运行人员实时掌握电站设备寿命的情况，该方法可以由本申请实施例所提供的锅炉过热器寿命的监控装置执行，该装置可以由软件和/或硬件的方式来实现，并可集成于电站监测终端等设备中。

如图1所示，所述锅炉过热器寿命的监控方法包括：

s110、通过预设蠕变寿命计算方程确定锅炉过热器的基础蠕变寿命；所述基础蠕变寿命是基于当量温度确定的。

其中，当量温度是指某段炉管，不管在何种温度、何种应力条件下运行多少时间，其寿命的损耗程度总可以等效于在某一固定的金属温度及特定的应力条件下服役了相同时间。因此，过热器的基础蠕变寿命可以由当量温度确定。其中，温度是指过热器管蒸汽出口温度。

在本技术方案中，过热器的当量温度的确定过程包括：

采用如下公式计算当量温度：

其中，te为当量温度，t为过热器的运行时长，x为过热器的氧化皮厚度，a和b为材料常数。

其中，预设蠕变寿命计算方程指的是larson-miller方程。

具体地，larson-miller方程，是指蠕变寿命τ与温度t、应力σ之间的函数关系。

t·(c+lgτ)＝c0+c1lgσ+c2lg²σ+c3lg³σ+···

其中，t为过热器服役温度，σ为应力，τ为蠕变寿命，c是材料常数，c0是零阶材料常数，c1是一阶材料常数，c2是二阶材料常数，c3是三阶材料常数。

材料常数可以通过加速试验来获得，材料常数可以是多阶，在本技术方案中优选地是三阶，选用三阶可以很好地计算预设蠕变寿命，且不会造成计算的复杂性。

s120、确定蠕变寿命影响因子，根据所述蠕变寿命影响因子对所述预设蠕变寿命计算方程进行修正，得到过热器的修正蠕变寿命。

其中，蠕变寿命影响因子可以是电厂实际工况中存在的壁温偏差、机组启停、负荷波动等因素。这些因素都会对寿命造成影响，导致寿命计算结果偏差过大。

根据所述蠕变寿命影响因子对所述预设蠕变寿命计算方程进行修正，具体地，可以是对过热器管壁减薄，机组启停、负荷波动参数进行修正。对过热器管壁减薄进行修正时，可以采用基础蠕变寿命，壁厚减薄率，应力敏感系数参数进行过热器管壁减薄修正。对过热器的负荷波动影响因子进行修正时，可以采用负荷波动修正系数和负荷波动影响因子之前得到的蠕变寿命的乘积作为过热器的负荷波动影响因子的修正结果。

在本技术方案中，可选的，蠕变寿命影响因子的修正，包括：

确定过热器的壁厚减薄影响因子；根据所述壁厚减薄影响因子对所述基础蠕变寿命进行修正，得到过热器的第一修正值；以及，

确定过热器的负荷波动影响因子；根据所述负荷波动影响因子对所述基础蠕变寿命进行修正，得到过热器的第二修正值；

根据所述第一修正值以及所述第二修正值，确定过热器的修正蠕变寿命。

示例性的，确定过热器的壁厚减薄影响因子；根据所述壁厚减薄影响因子对所述基础蠕变寿命进行修正，得到过热器的第一修正值，包括：

采用如下公式计算第一修正值：

其中，τr为第一修正值，τt为基础蠕变寿命，k为壁厚减薄率，n为应力敏感系数。

确定过热器的负荷波动影响因子；根据所述负荷波动影响因子对所述基础蠕变寿命进行修正，得到过热器的第二修正值，包括：

采用如下公式计算第二修正值：

τf＝ητ；

其中，τf为第二修正值，η为负荷波动修正系数，τ为考虑负荷波动影响因子之前得到的蠕变寿命。

通过过热器的壁厚减薄影响因子和过热器的负荷波动影响因子对所述基础蠕变寿命进行修正，减小了寿命计算过程中因电厂实际工况引起的计算偏差。

s130、根据所述修正蠕变寿命对所述过热器的寿命进行监控。

其中，修正蠕变寿命是指通过壁厚减薄影响因子和过热器的负荷波动影响因子对所述基础蠕变寿命进行修正后得到的过热管的蠕变寿命。

在本技术方案中，可选的，对所述过热器的寿命进行监控，包括：

根据修正蠕变寿命以及过热器管的运行时长，确定剩余寿命；

根据剩余寿命与预设预警级别的关联关系，确定目标预警级别，以及目标预警级别关联的预警内容。

通过对所述过热器的寿命进行监控，确定过热器的剩余寿命，并根据剩余寿命确定目标预警级别，以及目标预警级别关联的预警内容。使得电厂运行人员能够直观掌握过热器管的健康状况，并根据预警级别关联的预警内容的提示，确定检修对象。

本实施例一提供了一种锅炉过热器寿命的监控方法，通过预设蠕变寿命计算方程确定锅炉过热器的基础蠕变寿命；并根据蠕变寿命影响因子对预设蠕变寿命计算方程进行修正，得到过热器的修正蠕变寿命；然后根据修正蠕变寿命对过热器的寿命进行监控。通过执行本申请提供的技术方案，可以对理论模型进行实际工况修正，实现了过热器管寿命的在线计算，可以达到对锅炉过热器管寿命进行在线监测的目的。使电厂运行人员能够直观掌握过热器管的健康状况，及时调整运行策略，并根据寿命计算结果筛选确定检修对象。

实施例二

图2是本发明实施例二提供的锅炉过热器寿命的监控过程的示意图。本实施例在上述实施例一的基础上对根据所述修正蠕变寿命对所述过热器的寿命进行监控进行进一步优化，具体优化为：根据所述修正蠕变寿命对所述过热器的寿命进行监控，包括：根据修正蠕变寿命以及过热器管的运行时长，确定剩余寿命；根据剩余寿命与预设预警级别的关联关系，确定目标预警级别，以及目标预警级别关联的预警内容。其中，未在本实施例中详尽描述的内容详见实施例一。如图2所示，该方法包括以下步骤：

s210、通过预设蠕变寿命计算方程确定锅炉过热器的基础蠕变寿命；所述基础蠕变寿命是基于当量温度确定的。

s220、确定蠕变寿命影响因子，根据所述蠕变寿命影响因子对所述预设蠕变寿命计算方程进行修正，得到过热器的修正蠕变寿命。

s230、根据修正蠕变寿命以及过热器管的运行时长，确定剩余寿命。

具体地，根据上述实施例的各项修正得到最终修正后的蠕变寿命值τ0。

采用如下公式计算最终修正后的蠕变寿命值τ0：

τ0＝f(τt,τr,τf)；

其中，τr为第一修正值，τf为第二修正值。

得到最终修正后的蠕变寿命值τ0之后，统计炉管在每个温度下的累计运行时间，并计算炉管寿命损耗，即对每个温度下运行累计时间与该温度下蠕变寿命的比值进行累加。包括：

采用如下公式计算寿命损耗ф：

其中，ф为寿命损耗；△τi为温度i下运行累计时间；τ0i为温度i下蠕变寿命。ф＝100％时，寿命终结。

示例性的，每间隔一段时间，从dcs送入mis的数据中取出一个过热器壁温值，并每过一段时间，将取出的过热器壁温值的平均值作为平均壁温，存放在数据库中。可优选地，每间隔1分钟从数据中提取一个过热器壁温值，每过10分钟，将取出的10个过热器壁温值的平均值作为这10分钟的平均壁温。

定期进行壁温统计，确定该段时间内各温度下的累计运行时间。可优选地，定期可以是每天或每月。

每隔一段温度计算一个该温度下最终修正后的蠕变寿命值τ0，并将其存入数组中。可优选地，温度范围是从450℃到700℃。每隔1℃计算一个该温度下最终修正后的蠕变寿命值τ0。

已知各温度下的蠕变寿命和累计运行时间，按照公式计算得该温度下的蠕变寿命损耗。

通过对各温度下的蠕变寿命进行计算，得到修正蠕变寿命以及过热器管的运行时长，确定过热器管的剩余寿命。可以使得电厂运行人员能够直观掌握过热器管的健康状况。

s240、根据剩余寿命与预设预警级别的关联关系，确定目标预警级别，以及目标预警级别关联的预警内容。

其中，目标预警级别包括：

一级预警；二级预警；和三级预警。

具体地，一级预警为锅炉过热器累计寿命损耗值大于百分之70且小于等于百分之80，即剩余寿命大于4万小时；二级预警为锅炉过热器累计寿命损耗值大于百分之80且小于等于百分之90，即剩余寿命在2-4万小时之间；三级预警为锅炉过热器累计寿命损耗值大于等于百分之90，即剩余寿命在1-2万小时之间。

与目标预警级别关联的预警内容，具体包括：

当目标预警级别为一级预警时，预警内容具体为：维持现有参数稳定运行；严格监控避免超温现象发生；

当目标预警级别为二级预警时，预警内容具体为：维持现有参数稳定运行；严格监控避免超温现象发生；要在检查期对重点部位进行重点排查，必要情况下进行割管检验；

当目标预警级别为三级预警时，预警内容具体为：维持现有参数稳定运行；禁止超温现象发生；尽早安排检修，进行全面排查，必须进行割管检验和实验室寿命评估工作，制定炉管更换预案，根据寿命评估结果确定是否执行。

通过确定目标预警级别，以及与目标预警级别关联的预警内容。根据不同的预警级别可以提醒电厂运行人员根据预警内容对预警级别较高的过热器管进行检修。

本发明实施例二提供的锅炉过热器寿命的监控过程，根据修正蠕变寿命以及过热器管的运行时长，确定剩余寿命。并根据剩余寿命确定目标预警级别，并提供与目标预警级别关联的预警内容。通过对锅炉过热器寿命进行监控，可以使得电厂运行人员能够直观掌握过热器管的健康状况，并根据预警级别关联的预警内容的提示，确定检修对象。

实施例三

图3是本申请实施例三提供的锅炉过热器寿命的监控装置的结构示意图。如图3所示，锅炉过热器寿命的监控装置，包括：

基础蠕变寿命确定模块310，用于通过预设蠕变寿命计算方程确定锅炉过热器的基础蠕变寿命；所述基础蠕变寿命是基于当量温度确定的；

蠕变寿命影响因子确定模块320，用于确定蠕变寿命影响因子，根据所述蠕变寿命影响因子对所述预设蠕变寿命计算方程进行修正，得到过热器的修正蠕变寿命；

寿命监控模块330，用于根据所述修正蠕变寿命对所述过热器的寿命进行监控。

在上述技术方案的基础上，可选的，基础蠕变寿命确定模块310，具体包括：

当量温度确定单元，用于确定过热器的当量温度，过热器的当量温度的确定过程包括：

采用如下公式计算当量温度：

其中，te为当量温度，t为过热器的运行时长，x为过热器的氧化皮厚度，a和b为材料常数。

在上述各技术方案的基础上，可选的，所述预设蠕变寿命计算，计算方程包括：larson-miller方程。

在上述各技术方案的基础上，可选的，蠕变寿命影响因子确定模块320，具体包括：

过热器的壁厚减薄影响因子单元，用于确定过热器的壁厚减薄影响因子；根据所述壁厚减薄影响因子对所述基础蠕变寿命进行修正，得到过热器的第一修正值；以及，

确定过热器的负荷波动影响因子，根据所述负荷波动影响因子对所述基础蠕变寿命进行修正，得到过热器的第二修正值；

根据所述第一修正值以及所述第二修正值，确定过热器的修正蠕变寿命。

在上述各技术方案的基础上，可选的，根据所述壁厚减薄影响因子对所述基础蠕变寿命进行修正，得到过热器的第一修正值，包括：

采用如下公式计算第一修正值：

其中，τr为第一修正值，τt为基础蠕变寿命，k为壁厚减薄率，n为应力敏感系数。

在上述各技术方案的基础上，可选的，过热器的负荷波动影响因子单元，用于定过热器的负荷波动影响因子；根据所述负荷波动影响因子对所述基础蠕变寿命进行修正，得到过热器的第二修正值，包括：

采用如下公式计算第二修正值：

τf＝ητ；

其中，τf为第二修正值，η为负荷波动修正系数，τ为考虑负荷波动影响因子之前得到的蠕变寿命。

在上述各技术方案的基础上，可选的，寿命监控模块330，具体包括：

剩余寿命确定单元，用于根据修正蠕变寿命以及过热器管的运行时长，确定剩余寿命；

预警单元，用于根据剩余寿命与预设预警级别的关联关系，确定目标预警级别，以及目标预警级别关联的预警内容。

本发明实施例三提供了锅炉过热器寿命的监控装置。与上述实施例提出的锅炉过热器寿命的监控方法属于同一发明构思，上述产品可执行本申请实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

实施例四

本申请实施例四还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种锅炉过热器寿命的监控方法，该方法包括：

通过预设蠕变寿命计算方程确定锅炉过热器的基础蠕变寿命；所述基础蠕变寿命是基于当量温度确定的；

确定蠕变寿命影响因子，根据所述蠕变寿命影响因子对所述预设蠕变寿命计算方程进行修正，得到过热器的修正蠕变寿命；

根据所述修正蠕变寿命对所述过热器的寿命进行监控。

存储介质——任何的各种类型的存储器设备或存储设备。术语“存储介质”旨在包括：安装介质，例如cd-rom、软盘或磁带装置；计算机系统存储器或随机存取存储器，诸如dram、ddrram、sram、edoram，兰巴斯(rambus)ram等；非易失性存储器，诸如闪存、磁介质(例如硬盘或光存储)；寄存器或其它相似类型的存储器元件等。存储介质可以还包括其它类型的存储器或其组合。另外，存储介质可以位于程序在其中被执行的计算机系统中，或者可以位于不同的第二计算机系统中，第二计算机系统通过网络(诸如因特网)连接到计算机系统。第二计算机系统可以提供程序指令给计算机用于执行。术语“存储介质”可以包括可以驻留在不同位置中(例如在通过网络连接的不同计算机系统中)的两个或更多存储介质。存储介质可以存储可由一个或多个处理器执行的程序指令(例如具体实现为计算机程序)。

当然，本申请实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的锅炉过热器寿命的监控操作，还可以执行本申请任意实施例所提供的锅炉过热器寿命的监控方法中的相关操作。

实施例五

本申请实施例五提供了一种设备，该设备中可集成本申请实施例提供的锅炉过热器寿命的监控装置。图4是本申请实施例五提供的一种设备的结构示意图。如图4所示，本实施例提供了一种设备400，其包括：一个或多个处理器420；存储装置410，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器420执行，使得所述一个或多个处理器420实现本申请实施例所提供的锅炉过热器寿命的监控方法，该方法包括：

通过预设蠕变寿命计算方程确定锅炉过热器的基础蠕变寿命；所述基础蠕变寿命是基于当量温度确定的；

确定蠕变寿命影响因子，根据所述蠕变寿命影响因子对所述预设蠕变寿命计算方程进行修正，得到过热器的修正蠕变寿命；

根据所述修正蠕变寿命对所述过热器的寿命进行监控。

当然，本领域技术人员可以理解，处理器420还实现本申请任意实施例所提供的锅炉过热器寿命的监控方法的技术方案。

图4显示的设备400仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图4所示，该设备400包括处理器420、存储装置410、输入装置430和输出装置440；设备中处理器420的数量可以是一个或多个，图4中以一个处理器420为例；设备中的处理器420、存储装置410、输入装置430和输出装置440可以通过总线或其他方式连接，图4中以通过总线450连接为例。

存储装置410作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块单元，如本申请实施例中的锅炉过热器寿命的监控方法对应的程序指令。

存储装置410可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储装置410可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储装置410可进一步包括相对于处理器420远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置430可用于接收输入的数字、字符信息或语音信息，以及产生与设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置440可包括显示屏、扬声器等设备。

本申请实施例提供的设备，可以实现锅炉过热器寿命在线监控的目的。

上述实施例中提供的锅炉过热器寿命的监控装置、存储介质及设备可执行本申请任意实施例所提供的锅炉过热器寿命的监控方法，具备执行该方法相应的功能模块和有益效果。未在上述实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请任意实施例所提供的锅炉过热器寿命的监控方法。

注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。