一种主蒸汽管道压力三级超限安全风险的实时计算方法与流程

1.本发明属于火力发电行业技术领域，涉及一种主蒸汽管道压力三级超限安全风险的实时计算方法。


背景技术：

2.火力发电厂主蒸汽系统是将锅炉产生的蒸汽送入汽轮机做功，它是由从锅炉过热器出口联箱至汽轮机进口主汽阀的主蒸汽管道、阀门、疏水装置所组成。其中的主蒸汽管道是最重要的部件，作为火力发电厂四大管道之一，其重要性也是不言而喻的。
3.由于火力发电机组的主蒸汽压力数值往往是大气压力的几百倍，例如超超临界机组，其数值能达到27mpa(是大气压力的270倍)，考虑安全性，主蒸汽管道被设计为大尺寸厚壁部件，设计院和锅炉、汽机制造厂也会综合各种设计工况给出合适的设计运行压力，但是在服役过程中会因不稳定因素导致运行工况恶劣，造成主蒸汽管道超压运行。主蒸汽压力给主蒸汽管道带来轴向和周向的内压应力，特别是在超压运行时，在高温环境和大的内压应力环境下，会加速管道材料老化，而且在管材缺陷造成的应力集中、焊接造成的残余应力以及有微小裂纹缺陷的情况下，频繁的超压甚至是大幅度的超压运行，会放大应力集中或引发微小裂纹扩展导致失效事故发生，因此对主蒸汽管道进行超压运行监测甚至是多级超压运行监测是必要且重要的。
4.为此，基于三级超压，提出了一种主蒸汽管道压力三级超限安全风险的实时计算方法，用压力三级超限安全风险值来表征主蒸汽管道的超压情况，方便运行人员特别关注主蒸汽压力的运行状况，有利于生产管理专业人加强主蒸汽管道的技术监督，并且为检修人员有针对性的制定检修计划提供参考。
5.目前，仅有文献报道运用ansys有限元软件数值模拟，提出了主蒸汽管道弯管危险点的等效应力数学模型，如文献“基于可靠性理论的主蒸汽管道寿命预测，2008，华北电力大学(北京)”；也有文献报道对国内现行的超(超)临界机组主蒸汽管道设计压力取值规定进行分析，提出采用锅炉最大连续蒸发量(bmcr)工况下的工作压力作为设计压力，如文献“超(超)临界机组主蒸汽管道设计压力取值，2010(08)”。但针对火力发电厂主蒸汽管道压力三级超限安全风险的实时计算方法未见报道。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种主蒸汽管道压力三级超限安全风险的实时计算方法，该方法能够实时计算主蒸汽管道压力三级超限安全风险。
7.为达到上述目的，本发明所述的主蒸汽管道压力三级超限安全风险的实时计算方法包括以下步骤：
8.1)机组实时并网开关及机组实时发电功率在当前时刻ti的数值kg(ti)及mw(ti)，计算当前时刻ti的机组运行状态sa(ti)；获取机组实时并网开关以及机组实时发电功率在前一时刻t
i-1
的数值kg(t
i-1
)及mw(t
i-1
)，计算前一时刻t
i-1
的机组运行状态sa(t
i-1
)；
9.当(sa(ti)+sa(t
i-1
))≥1，则转至步骤2)；
10.2)获取每个主蒸汽压力测点在前一时刻t
i-1
的数值mspj(t
i-1
)，计算各主蒸汽压力测点前一时刻t
i-1
的第k级超压状态s
bk
(t
i-1
)；获取每个主蒸汽压力测点在当前时刻ti的数值mspj(ti)，计算各主蒸汽压力测点在当前时刻ti的第k级超压状态s
bk
(ti)；
11.3)根据各主蒸汽压力测点前一时刻t
i-1
的第k级超压状态s
bk
(t
i-1
)及各主蒸汽压力测点在当前时刻ti的第k级超压状态s
bk
(ti)判断第k级超压是否发生；
12.4)当第k级超压发生时，根据第k级超压发生的时刻，计算当前时刻ti各主蒸汽压力测点的实时超压安全风险值r
jk
(ti)；
13.5)根据当前时刻ti各主蒸汽压力测点的实时超压安全风险值r
jk
(ti)计算每个主蒸汽压力测点截至计算时刻为止的累计超压安全风险值rj；
14.6)根据每个主蒸汽压力测点截至计算时刻为止的累计超压安全风险值rj计算主蒸汽管道截至计算时刻为止的累计超压安全风险值r。
15.步骤1)中，当前时刻ti的机组运行状态sa(ti)为：
[0016][0017]
前一时刻t
i-1
的机组运行状态sa(t
i-1
)为：
[0018][0019]
步骤2)中，各主蒸汽压力测点前一时刻t
i-1
的第k级超压状态s
bk
(t
i-1
)为：
[0020]
if mspj(t
i-1
)≥lvk,s
bk
(t
i-1
)＝1,else,s
bk
(t
i-1
)＝0
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0021]
各主蒸汽压力测点在当前时刻ti的第k级超压状态s
bk
(ti)：
[0022]
if mspj(ti)≥lvk,s
bk
(ti)＝1,else,s
bk
(ti)＝0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0023]
当每个主蒸汽压力测点在当前时刻ti的第k级超压状态s
bk
(ti)和前一时刻t
i-1
的第k级超压状态s
bk
(t
i-1
)满足式(5)所示条件时，则第k级超压未发生；
[0024]
if s
bk
(t
i-1
)＝0∨s
bk
(ti)＝0
ꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0025]
当每个主蒸汽压力测点在当前时刻ti的第k级超压状态s
bk
(ti)和前一时刻t
i-1
的第k级超压状态s
bk
(t
i-1
)满足式(6)所示条件时，则第k级超压刚开始发生；
[0026]
if s
bk
(t
i-1
)＝0∨s
bk
(ti)＝1
ꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0027]
当每个主蒸汽压力测点在当前时刻ti的第k级超压状态s
bk
(ti)和前一时刻t
i-1
的第k级超压状态s
bk
(t
i-1
)满足式(7)所示条件时，则第k级超压在过程中；
[0028]
if s
bk
(t
i-1
)＝1∨s
bk
(ti)＝1
ꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0029]
当每个主蒸汽压力测点在当前时刻ti的第k级超压状态s
bk
(ti)和前一时刻t
i-1
的第k级超压状态s
bk
(t
i-1
)满足式(8)所示条件时，则第k级超压将结束时：
[0030]
if s
bk
(t
i-1
)＝1∨s
bk
(ti)＝0
ꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0031]
当每个主蒸汽压力测点的第k级超压刚开始发生时，则主蒸汽压力测点的实时超压安全风险值r
jk
(ti)为：
[0032]
[0033]
当每个主蒸汽压力测点的第k级超压在过程中时，则主蒸汽压力测点的实时超压安全风险值r
jk
(ti)为：
[0034][0035]
当每个主蒸汽压力测点的第k级超压将结束时，则主蒸汽压力测点的实时超压安全风险值r
jk
(ti)为：
[0036][0037]
每个主蒸汽压力测点截至计算时刻为止的累计超压安全风险值rj为：
[0038][0039]
其中，t
start
为累计超压安全风险值计算的初始时间，t
now
为累计超压安全风险值计算当前时间。
[0040]
计算主蒸汽管道截至计算时刻为止的累计超压安全风险值r为：
[0041][0042]
其中，j表示主蒸汽管道有n个主蒸汽压力测点。
[0043]
本发明具有以下有益效果：
[0044]
本发明所述的主蒸汽管道压力三级超限安全风险的实时计算方法在具体操作时，通过实时获取机组实时并网开关和机组实时发电功率进行机组运行条件筛选，实时获取主蒸汽压力测点值进行三级超压状态判断，根据超压状态进行对应的实时超压安全风险值计算，并以此为基础依次实现主蒸汽压力测点的累计超压安全风险值的实时计算以及主蒸汽管道的累计超压安全风险值的实时计算，通过超压安全风险值来表征主蒸汽管道的超压情况，为运行人员调整主蒸汽参数及相关联参数提供参考，为生产管理人员开展主蒸汽管道的技术监督提供支持，为检修人员有针对性的制定检修计划提供技术支撑。
附图说明
[0045]
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
[0046]
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0047]
在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的
各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
[0048]
参考图1，本发明所述的主蒸汽管道压力三级超限安全风险的实时计算方法包括以下步骤：
[0049]
1)确定计算对象
[0050]
根据火力发电厂实际情况，计算对象为单台机组a侧或b侧的主蒸汽管道。
[0051]
2)确定条件参数及计算参数
[0052]
条件参数为：机组实时并网开关kg、机组实时发电功率mw及机组装机容量mw
design
；
[0053]
计算参数为：主蒸汽压力msp；
[0054]
当主蒸汽管道上存在多个主蒸汽压力测点时，用右下角标j区分，则每个测点值mspj独立参与计算。
[0055]
3)确定三级超压限值
[0056]
所述三级超压限值分别为一级超压限值lvi、二级超压限值lv
ii
及三级超压限值lv
iii
，其中，lvi《lv
ii
《lv
iii
。
[0057]
为计算方便，将三级超压的每一级超压用右下角标k统一表示，三级超压限值表示为lvk。
[0058]
4)开始计算并获取实时数据
[0059]
从当前时刻ti开始计算，从数据库中获取条件参数及计算参数，在转至步骤5)；
[0060]
5)机组持续运行条件判断
[0061]
获取条件参数机组实时并网开关及机组实时发电功率在当前时刻ti的数值kg(ti)及mw(ti)，则当前时刻ti的机组运行状态sa(ti)为：
[0062][0063]
获取条件参数机组实时并网开关以及机组实时发电功率在前一时刻t
i-1
的数值kg(t
i-1
)及mw(t
i-1
)，其中，前一时刻t
i-1
的机组运行状态sa(t
i-1
)为：
[0064][0065]
当(sa(ti)+sa(t
i-1
))≥1，机组持续运行，则转至步骤6)，否则，则转至步骤4)；
[0066]
6)三级超压状态判断
[0067]
获取每个主蒸汽压力测点在前一时刻t
i-1
的数值mspj(t
i-1
)，计算各主蒸汽压力测点前一时刻t
i-1
的第k级超压状态s
bk
(t
i-1
)为：
[0068]
if mspj(t
i-1
)≥lvk,s
bk
(t
i-1
)＝1,else,s
bk
(t
i-1
)＝0
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0069]
获取每个主蒸汽压力测点在当前时刻ti的数值mspj(ti)，计算各主蒸汽压力测点在当前时刻ti的第k级超压状态s
bk
(ti)：
[0070]
if mspj(ti)≥lvk,s
bk
(ti)＝1,else,s
bk
(ti)＝0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0071]
当每个主蒸汽压力测点在当前时刻ti的第k级超压状态s
bk
(ti)和前一时刻t
i-1
的第k级超压状态s
bk
(t
i-1
)满足式(5)所示条件时，则第k级超压未发生，则转至步骤4)；
[0072]
if s
bk
(t
i-1
)＝0∨s
bk
(ti)＝0
ꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0073]
当每个主蒸汽压力测点在当前时刻ti的第k级超压状态s
bk
(ti)和前一时刻t
i-1
的第k级超压状态s
bk
(t
i-1
)满足式(6)所示条件时，则第k级超压刚开始发生，则转至步骤71)；
[0074]
if s
bk
(t
i-1
)＝0∨s
bk
(ti)＝1
ꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0075]
当每个主蒸汽压力测点在当前时刻ti的第k级超压状态s
bk
(ti)和前一时刻t
i-1
的第k级超压状态s
bk
(t
i-1
)满足式(7)所示条件时，则第k级超压在过程中，则转至步骤72)；
[0076]
if s
bk
(t
i-1
)＝1∨s
bk
(ti)＝1
ꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0077]
当每个主蒸汽压力测点在当前时刻ti的第k级超压状态s
bk
(ti)和前一时刻t
i-1
的第k级超压状态s
bk
(t
i-1
)满足式(8)所示条件时，则第k级超压将结束时，则转至步骤73)：
[0078]
if s
bk
(t
i-1
)＝1∨s
bk
(ti)＝0
ꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0079]
7)主蒸汽压力测点的实时超压安全风险值计算
[0080]
针对不同的第k级超压状态，根据每个主蒸汽压力测点在当前时刻ti的数值mspj(ti)和在前一时刻t
i-1
的数值mspj(t
i-1
)以及三级超压限值lvk，计算当前时刻ti每个主蒸汽压力测点的实时超压安全风险值，具体为：
[0081]
7-1)当每个主蒸汽压力测点的第k级超压刚开始发生时，则主蒸汽压力测点的实时超压安全风险值r
jk
(ti)为：
[0082][0083]
7-2)当每个主蒸汽压力测点的第k级超压在过程中时，则主蒸汽压力测点的实时超压安全风险值r
jk
(ti)为：
[0084][0085]
7-3)当每个主蒸汽压力测点的第k级超压将结束时，则主蒸汽压力测点的实时超压安全风险值r
jk
(ti)为：
[0086][0087]
8)主蒸汽压力测点的累计超压安全风险值实时计算
[0088]
根据每个主蒸汽压力测点在当前时刻ti的实时超压安全风险值r
jk
(ti)，计算每个主蒸汽压力测点截至计算时刻为止的累计超压安全风险值rj为：
[0089][0090]
其中，t
start
为累计超压安全风险值计算的初始时间，t
now
为累计超压安全风险值计算当前时间。
[0091]
9)主蒸汽管道的累计超压安全风险值实时计算
[0092]
根据每个主蒸汽压力测点截至计算时刻为止的累计超压安全风险值rj，计算主蒸汽管道截至计算时刻为止的累计超压安全风险值r为：
[0093]
[0094]
其中，j表示主蒸汽管道有n个主蒸汽压力测点。
[0095]
在每个主蒸汽压力测点截至计算时刻为止的累计超压安全风险值和主蒸汽管道截至计算时刻为止的累计超压安全风险值实时计算完成，将数据写入数据库，结束本轮实时计算，转入4)开始新一轮实时计算。
[0096]
上述实施例仅仅是能够实现本发明技术方案的实施方式之一，本发明所要求保护的范围并不仅仅受本实施例的限制，还包括在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化、替换及其他实施方式。