專利名稱：：一種汽輪發(fā)電機高可用性的設(shè)計方法及其評價方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種汽輪發(fā)電機高可用性的設(shè)計方法及其評價方法，應(yīng)用于汽輪發(fā)電機可用性的設(shè)計計算和改進(jìn)提高，屬于汽輪發(fā)電機
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：汽輪發(fā)電機由發(fā)電機本體、勵磁系統(tǒng)、軸承潤滑油及密封油系統(tǒng)、氫內(nèi)冷與水內(nèi)冷系統(tǒng)、監(jiān)測與保護(hù)系統(tǒng)組成，評價汽輪發(fā)電機可用性的指標(biāo)是可用系數(shù)。在汽輪發(fā)電機的使用階段，通過汽輪發(fā)電機運行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析可確定使用階段汽輪發(fā)電機可用系數(shù)的統(tǒng)計結(jié)果，但在設(shè)計階段還無法確定汽輪發(fā)電機設(shè)計的可用系數(shù)?，F(xiàn)有汽輪發(fā)電機的設(shè)計方法，通過汽輪發(fā)電機的機械計算、強度計算和振動計算，可以判斷汽輪發(fā)電機部件的強度與振動設(shè)計是否安全，但在設(shè)計階段還給不出汽輪發(fā)電機可用系數(shù)的設(shè)計值。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種在設(shè)計階段實現(xiàn)汽輪發(fā)電機設(shè)計可用性的定量計算、定量評價和改進(jìn)提高的汽輪發(fā)電機高可用性的設(shè)計方法及其評價方法。為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種汽輪發(fā)電機高可用性的設(shè)計方法及其評價方法，其特征在于，具體步驟為第一步確定設(shè)計綜合系數(shù)Ak:汽輪發(fā)電機的設(shè)計綜合系數(shù)Ak確定使用下式Ak=1-K「K2_K3;其中，&為汽輪發(fā)電機部件強度設(shè)計系數(shù)，按照汽輪發(fā)電機部件不同的強度設(shè)計結(jié)果劃分為A區(qū)和B區(qū)表示在表1，汽輪發(fā)電機部件強度設(shè)計系數(shù)^=^>,，/=1，2,3，4,5,6，定義A區(qū)b=0，B區(qū)b=0.001;表1:強度設(shè)計項目A區(qū)B區(qū)轉(zhuǎn)子強度設(shè)計合格不合格護(hù)環(huán)強度設(shè)計合格不合格集電環(huán)強度設(shè)計合格不合格聯(lián)軸器強度設(shè)計合格不合格<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>1(2為汽輪發(fā)電機部件振動設(shè)計系數(shù)，按照汽輪發(fā)電機部件不同的振動設(shè)計結(jié)果劃分為A區(qū)、B區(qū)和C區(qū)表示在表2，汽輪發(fā)電機部件振動設(shè)計系數(shù)&=^>,"'=1,2,3，定義A區(qū)、=0，B區(qū)、=0.0006，C區(qū)、=0.001;表2:振動設(shè)計項目A區(qū)B區(qū)C區(qū)轉(zhuǎn)子振動合格沒有進(jìn)行不合格風(fēng)扇振動合格沒有進(jìn)行不合格定子振動合格沒有進(jìn)行不合格1(3為汽輪發(fā)電機部件壽命設(shè)計系數(shù)，按照汽輪發(fā)電機部件不同的壽命設(shè)計結(jié)果劃分為A區(qū)、B區(qū)和C區(qū)表示在表3，汽輪發(fā)電機部件壽命設(shè)計系數(shù)1<3=^>,,/=1,2,3，定義A區(qū)b=0，B區(qū)b=0.0006，C區(qū)k4=0.001;表3:壽命設(shè)計項目A區(qū)B區(qū)C區(qū)轉(zhuǎn)子壽命設(shè)計合格沒有進(jìn)行不合格風(fēng)扇壽命設(shè)計合格沒有進(jìn)行不合格定子線圈壽命設(shè)計合格沒有進(jìn)行不合格第二步確定汽輪發(fā)電機本體的可用度AP1:汽輪發(fā)電機本體的可用度AM按照汽輪發(fā)電機運行歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計值取為A^=0.98900.9972，首臺研制產(chǎn)品取下限值，定型產(chǎn)品取上限值，其他產(chǎn)品取中間值；第三步確定汽輪發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的可用度AP2:汽輪發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的可用度Ap2按照汽輪發(fā)電機運行歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計值取為Ap2二0.99900.9998，首臺研制產(chǎn)品取下限值，定型產(chǎn)品取上限值，其他產(chǎn)品取中間值；第四步確定汽輪發(fā)電機軸承潤滑油及密封油系統(tǒng)的可用度AP3:6汽輪發(fā)電機軸承潤滑油及密封油系統(tǒng)的可用度AP3按照汽輪發(fā)電機運行歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計值取為AP3=0.99910.9999，首臺研制產(chǎn)品取下限值，定型產(chǎn)品取上限值，其他產(chǎn)品取中間值；第五步確定汽輪發(fā)電機氫內(nèi)冷與水內(nèi)冷系統(tǒng)的可用度AP4:汽輪發(fā)電機氫內(nèi)冷與水內(nèi)冷系統(tǒng)的可用度AP4按照汽輪發(fā)電機運行歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計值取為AP4=0.99660.9996，首臺研制產(chǎn)品取下限值，定型產(chǎn)品取上限值，其他產(chǎn)品取中間值；第六步確定汽輪發(fā)電機監(jiān)測與保護(hù)系統(tǒng)的可用度AP5:汽輪發(fā)電機監(jiān)測與保護(hù)系統(tǒng)的可用度AP5按照汽輪發(fā)電機運行歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計值取為AP5=0.99950.9999，首臺研制產(chǎn)品取下限值，定型產(chǎn)品取上限值，其他產(chǎn)品取中間值；第七步確定汽輪發(fā)電機的計劃停運系數(shù)POF:采用現(xiàn)有技術(shù)，不同功率的汽輪發(fā)電機在不同的計劃檢修年份的計劃停運系數(shù)POF的統(tǒng)計值表示在表4(申請?zhí)?00610024863.8，已授權(quán))；表4:<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>第八步計算汽輪發(fā)電機可用系數(shù)AF:使用計算機軟件計算汽輪發(fā)電機的可用系數(shù)AFAF=AkAP1AP2AP3AP4AP5(l-POF)第九步結(jié)果評價只有計劃小修年份汽輪發(fā)電機的可用系數(shù)AF>0.925，汽輪發(fā)電機設(shè)計的可用性達(dá)到優(yōu)良值，可用性設(shè)計評價結(jié)束；第十步改進(jìn)設(shè)計當(dāng)只有計劃小修年份的汽輪發(fā)電機可用系數(shù)AF<0.925時，重新進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)、強度設(shè)計、振動設(shè)計和壽命設(shè)計并進(jìn)行設(shè)計可用性評價，直到只有小修年份汽輪發(fā)電機的可用系數(shù)AF>0.925達(dá)到優(yōu)良值為止。本發(fā)明提出一種使只有計劃小修年份汽輪發(fā)電機的可用系數(shù)達(dá)到0.925的高可用性設(shè)計方法，應(yīng)用于汽輪發(fā)電機可用性的設(shè)計計算和改進(jìn)提高。當(dāng)汽輪發(fā)電機的結(jié)構(gòu)變化時，本發(fā)明依據(jù)強度設(shè)計、振動設(shè)計和壽命設(shè)計結(jié)果選取設(shè)計綜合系數(shù)；基于汽輪發(fā)電機本體和系統(tǒng)的現(xiàn)場試驗和歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計結(jié)果，使用計算機軟件計算汽輪發(fā)電機的可用系數(shù)；對于不同功率的汽輪發(fā)電機，計算不同計劃檢修年份的汽輪發(fā)電機的可用系數(shù)AF;把只有計劃小修年份汽輪發(fā)電機可用系數(shù)與優(yōu)良值O.925相比較，評價其可用性是否達(dá)到高可用性的優(yōu)良值。如果汽輪發(fā)電機的可用性沒有達(dá)到優(yōu)良值，改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計、進(jìn)行強度設(shè)計、振動設(shè)計和壽命設(shè)計，直到汽輪發(fā)電機的可用系數(shù)達(dá)到優(yōu)良值為止，從而提高汽輪發(fā)電機的可用性。本發(fā)明可用性設(shè)計方法，在設(shè)計階段實現(xiàn)汽輪發(fā)電機可用系數(shù)的設(shè)計計算；本發(fā)明可用性評價方法，在設(shè)計階段實現(xiàn)汽輪發(fā)電機可用系數(shù)的定量評價；本發(fā)明高可用性設(shè)計方法，從強度設(shè)計、振動設(shè)計和壽命設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計改進(jìn)，來實現(xiàn)汽輪發(fā)電機的高可用性設(shè)計。本發(fā)明的優(yōu)點是在設(shè)計階段可以定量計算、定量評價和有效提高汽輪發(fā)電機的可用系數(shù)。如果汽輪發(fā)電機的可用系數(shù)AF達(dá)不到要求的優(yōu)良值，通過設(shè)計改進(jìn)，可以實現(xiàn)汽輪發(fā)電機的可用性改進(jìn)，達(dá)到提高可用性的技術(shù)效果。圖1為汽輪發(fā)電機系統(tǒng)的功能框圖；圖2為本發(fā)明所采用方法的流程圖；圖3為本發(fā)明所采用方法的計算機軟件框圖。具體實施例方式以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實施例如圖1所示，為汽輪發(fā)電機系統(tǒng)的功能框圖，某型號600麗汽輪發(fā)電機采用無副勵磁機的無刷勵磁系統(tǒng)，由發(fā)電機本體、勵磁系統(tǒng)、軸承潤滑油及密封油系統(tǒng)、氫內(nèi)冷與水內(nèi)冷系統(tǒng)以及監(jiān)測與保護(hù)系統(tǒng)組成，圖1中的箭頭表示相互作用關(guān)系以及發(fā)電系統(tǒng)的輸入與輸出，箭頭將發(fā)電機本體與有關(guān)系統(tǒng)相互連接。如圖2所示，為本發(fā)明所采用方法的流程圖，汽輪發(fā)電機高可用性的設(shè)計方法及其評價方法為該型號600麗汽輪發(fā)電機強度設(shè)計全部合格，查表1計算得，&=0;轉(zhuǎn)子振動設(shè)計合格，沒有進(jìn)行定子振動設(shè)計和風(fēng)扇振動設(shè)計，查表2計算得K2=0+0.0006+0.0006=0.0012;沒有進(jìn)行壽命設(shè)計，查表3計算得，1(3=0.0006+0.0006+0.0006=0.0018?？紤]以上三項設(shè)計結(jié)果，計算得Ak=l-KrK2-K3=1-0-0.0012-0.0018=0.9970。該型號600麗汽輪發(fā)電機的AppAp2、Ap3、Ap4、Aps取變化范圍的中間值，Api=0.9931，Ap2=0.9994，Ap3=0.9995，Ap4=0.9981，Ap5=0.9997。計劃停運系數(shù)取中間值，對于只有計劃小修年份，P0F=0.06301。根據(jù)公式AF=AkAplAp2Ap3Ap4Ap5(1-P0F)，使用圖3所示的本發(fā)明所采用方法的計算機軟件框圖編制的軟件計算得AF=0.9247<0.9250，在只有計劃小修年份，該型號汽輪發(fā)電機原設(shè)計的可用系數(shù)沒有達(dá)到優(yōu)良值。改進(jìn)設(shè)計方案對該型號600麗汽輪發(fā)電機進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計，強度設(shè)計全部合格，查表1計算得，t=0;轉(zhuǎn)子和風(fēng)扇振動設(shè)計合格，沒有進(jìn)行定子振動設(shè)計，查表2計算得，1(2=0.0006;轉(zhuǎn)子壽命設(shè)計合格，定子線圈壽命設(shè)計合格，沒有進(jìn)行護(hù)環(huán)壽命設(shè)計，查表3計算得K3=0.0006?？紤]以上三項設(shè)計結(jié)果，計算得，Ak=l-K「K廠K3=1_0_0.0006-0.0006=0.9988。該型號600麗汽輪發(fā)電機的Apl、Ap2、Ap3、Ap4、Ap5取變化范圍的中間值，Apl=0.9931，Ap2=0.9994，Ap3=0.9995，Ap4=0.9981，Ap5=0.9997。計劃停運系數(shù)取中間值，對于只有計劃檢修年份，POF=0.06301.根據(jù)公式AF=AkAplAp2Ap3Ap4Ap5(1-POF)，使用圖3所示計算機軟件框圖編制的軟件計算得AF=0.9263>0.9250，在只有計劃小修的年份，該型號汽輪發(fā)電機改進(jìn)設(shè)計后的可用系數(shù)達(dá)到優(yōu)良值。使用本發(fā)明提供的汽輪發(fā)電機可用性的設(shè)計方法及評價方法，在設(shè)計階段達(dá)到了定量評價和改進(jìn)提高該型號600麗汽輪發(fā)電機可用性的技術(shù)效果。權(quán)利要求一種汽輪發(fā)電機高可用性的設(shè)計方法及其評價方法，其特征在于，具體步驟為第一步確定設(shè)計綜合系數(shù)Ak汽輪發(fā)電機的設(shè)計綜合系數(shù)Ak確定使用下式Ak＝1-K1-K2-K3；其中，K1為汽輪發(fā)電機部件強度設(shè)計系數(shù)，按照汽輪發(fā)電機部件不同的強度設(shè)計結(jié)果劃分為A區(qū)和B區(qū)表示在表1，汽輪發(fā)電機部件強度設(shè)計系數(shù)<mrow><msub><mi>K</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><munderover><mi>Σ</mi><mi>i</mi><mn>6</mn></munderover><msub><mi>k</mi><mi>i</mi></msub><mo>,</mo><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1,2,3,4,5,6</mn><mo>,</mo></mrow>定義A區(qū)ki＝0，B區(qū)ki＝0.001；表1強度設(shè)計項目A區(qū)B區(qū)轉(zhuǎn)子強度設(shè)計合格不合格護(hù)環(huán)強度設(shè)計合格不合格集電環(huán)強度設(shè)計合格不合格聯(lián)軸器強度設(shè)計合格不合格風(fēng)扇強度設(shè)計合格不合格定子強度設(shè)計合格不合格K2為汽輪發(fā)電機部件振動設(shè)計系數(shù)，按照汽輪發(fā)電機部件不同的振動設(shè)計結(jié)果劃分為A區(qū)、B區(qū)和C區(qū)表示在表2，汽輪發(fā)電機部件振動設(shè)計系數(shù)<mrow><msub><mi>K</mi><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><munderover><mi>Σ</mi><mi>i</mi><mn>3</mn></munderover><msub><mi>k</mi><mi>i</mi></msub><mo>,</mo><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1,2,3</mn><mo>,</mo></mrow>定義A區(qū)ki＝0，B區(qū)ki＝0.0006，C區(qū)ki＝0.001；表2振動設(shè)計項目A區(qū)B區(qū)C區(qū)轉(zhuǎn)子振動合格沒有進(jìn)行不合格風(fēng)扇振動合格沒有進(jìn)行不合格定子振動合格沒有進(jìn)行不合格K3為汽輪發(fā)電機部件壽命設(shè)計系數(shù)，按照汽輪發(fā)電機部件不同的壽命設(shè)計結(jié)果劃分為A區(qū)、B區(qū)和C區(qū)表示在表3，汽輪發(fā)電機部件壽命設(shè)計系數(shù)<mrow><msub><mi>K</mi><mn>3</mn></msub><mo>=</mo><munderover><mi>Σ</mi><mi>i</mi><mn>3</mn></munderover><msub><mi>k</mi><mi>i</mi></msub><mo>,</mo><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1,2,3</mn><mo>,</mo></mrow>定義A區(qū)ki＝0，B區(qū)ki＝0.0006，C區(qū)ki＝0.001；表3壽命設(shè)計項目A區(qū)B區(qū)C區(qū)轉(zhuǎn)子壽命設(shè)計合格沒有進(jìn)行不合格風(fēng)扇壽命設(shè)計合格沒有進(jìn)行不合格定子線圈壽命設(shè)計合格沒有進(jìn)行不合格第二步確定汽輪發(fā)電機本體的可用度AP1汽輪發(fā)電機本體的可用度AP1按照汽輪發(fā)電機運行歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計值取為AP1＝0.9890～0.9972；第三步確定汽輪發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的可用度AP2汽輪發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的可用度AP2按照汽輪發(fā)電機運行歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計值取為AP2＝0.9990～0.9998；第四步確定汽輪發(fā)電機軸承潤滑油及密封油系統(tǒng)的可用度AP3汽輪發(fā)電機軸承潤滑油及密封油系統(tǒng)的可用度AP3按照汽輪發(fā)電機運行歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計值取為AP3＝0.9991～0.9999；第五步確定汽輪發(fā)電機氫內(nèi)冷與水內(nèi)冷系統(tǒng)的可用度AP4汽輪發(fā)電機氫內(nèi)冷與水內(nèi)冷系統(tǒng)的可用度AP4按照汽輪發(fā)電機運行歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計值取為AP4＝0.9966～0.9996；第六步確定汽輪發(fā)電機監(jiān)測與保護(hù)系統(tǒng)的可用度AP5汽輪發(fā)電機監(jiān)測與保護(hù)系統(tǒng)的可用度AP5按照汽輪發(fā)電機運行歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計值取為AP5＝0.9995～0.9999；第七步確定汽輪發(fā)電機的計劃停運系數(shù)POF采用現(xiàn)有技術(shù)，不同功率的汽輪發(fā)電機在不同的計劃檢修年份的計劃停運系數(shù)POF的統(tǒng)計值表示在表4；表4機組功率PMW只有計劃大修年份的POF只有計劃中修年份的POF只有計劃小修年份的POF100≤P≤1990.08767～0.104110.03836～0.060280.02466～0.03288200≤P≤2990.12329～0.131510.06301～0.087670.03836～0.04384300≤P≤4990.13699～0.158910.06849～0.093150.04931～0.06027500≤P≤7490.16438～0.186300.08219～0.123290.05479～0.07123750≤P≤10000.19178～0.219180.09589～0.136990.07123～0.08219第八步計算汽輪發(fā)電機可用系數(shù)AF使用計算機軟件計算汽輪發(fā)電機的可用系數(shù)AFAF＝Ak·AP1·AP2·AP3·AP4·AP5·(1-POF)第九步結(jié)果評價只有計劃小修年份汽輪發(fā)電機的可用系數(shù)AF≥0.925，汽輪發(fā)電機設(shè)計的可用性達(dá)到優(yōu)良值，可用性設(shè)計評價結(jié)束；第十步改進(jìn)設(shè)計當(dāng)只有計劃小修年份的汽輪發(fā)電機可用系數(shù)AF＜0.925時，重新進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)、強度設(shè)計、振動設(shè)計和壽命設(shè)計并進(jìn)行設(shè)計可用性評價，直到只有小修年份汽輪發(fā)電機的可用系數(shù)AF≥0.925達(dá)到優(yōu)良值為止。全文摘要本發(fā)明涉及一種汽輪發(fā)電機高可用性的設(shè)計方法及其評價方法，其特征在于，具體步驟為第一步確定設(shè)計綜合系數(shù)Ak；第二步確定汽輪發(fā)電機本體的可用度AP1；第三步確定汽輪發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的可用度AP2；第四步確定汽輪發(fā)電機軸承潤滑油及密封油系統(tǒng)的可用度AP3；第五步確定汽輪發(fā)電機氫內(nèi)冷與水內(nèi)冷系統(tǒng)的可用度AP4；第六步確定汽輪發(fā)電機監(jiān)測與保護(hù)系統(tǒng)的可用度AP5；第七步確定汽輪發(fā)電機的計劃停運系數(shù)POF；第八步計算汽輪發(fā)電機可用系數(shù)AF；第九步結(jié)果評價；第十步改進(jìn)設(shè)計。本發(fā)明的優(yōu)點是在設(shè)計階段可以定量計算、定量評價和有效提高汽輪發(fā)電機的可用系數(shù)。文檔編號F01D15/00GK101737096SQ200910201408公開日2010年6月16日申請日期2009年12月18日優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日發(fā)明者史進(jìn)淵,楊宇,汪勇,鄧志成申請人:上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計研究院