烟机轮盘的安全使用寿命与在线监测系统

发布时间：2017-04-13 03:21

  本文关键词：烟机轮盘的安全使用寿命与在线监测系统，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在目前我国的常见的催化裂化装置的故障原因中,由于烟气轮机发生问题而引起的机组停机的比例比较大,烟气轮机是否能够平稳运行直接影响到整个机组,甚至是影响整个催化装置的安全稳定运行,对于经济效益以及社会效益的影响非常大。烟气轮机的工作环境比较恶劣,转速一般处于6000~7000r/min的范围,工作的介质主要是烟气,温度不仅处于600~700℃的范围,而且其中还存在一些腐蚀性组分,还有一些Al_2O_3以及SiO_2等硬质催化剂粒子,尤其是烟气轮机在发生工作时,这些因素一般都表现出比较强烈的不稳定性,所以烟气轮机属于炼油厂故障率非常高的动力设备之一。如果烟气轮机发生一定的故障,那么将会造成严重的经济损失。烟气介质具有一定的腐蚀性,一旦出现催化剂的分离情况不理想时,烟气中就容易存在着大量的催化剂颗粒,对烟机的轮盘位置会导致严重的损害。为了保证烟气轮机长期、稳定、安全以及高效的运行,必须要对烟气轮机轮盘进行重点的监测,所以需要开发一种能够对烟气轮机轮盘叶片进行实时监测以及安全评估方法,这样才能判断烟气轮机的工作状态以及识别轮盘的故障。本文的内容涵盖了国内外在烟机轮盘寿命研究方面的发展及研究现状进行了综合评述,指出了轮盘寿命研究和检测方面存在的不足和问题;其次本文总结了轮盘被破坏的主要特点。在此基础上,对轮盘数据的安全寿命设计方法进行了分析讨论,重点分析了平均应力、尺寸效应和多轴应力应变等因素对疲劳寿命的影响,讨论了疲劳寿命的分散性。这些分析和讨论,为轮盘寿命预测模型的研究和改进奠定了理论基础;然后本文针对烟机轮盘疲劳破坏的特点,提出了一种改进的轮盘应变寿命预测模型;系统地推导并给出了考虑危险部位数目对轮盘疲劳寿命影响的因素和具体的影响效果。研究表明,本文提出的寿命预测模型预测精度高于其它常用的预测模型和方法。通过在轮盘低循环疲劳试验器上成功地完成了某全尺寸烟机轮盘高温低循环疲劳试验,获得了该轮盘高温低循环疲劳裂纹萌生寿命和裂纹扩展寿命,验证了本文所提出的寿命预测模型和修正公式的工程适用性。本文所提出的一种改进的轮盘应变寿命预测模型能够判断烟气轮机的工作状态以及识别轮盘的故障,特别是早期的征兆,及时的判断识别的故障部位及其严重程度,判断故障的发展趋势,在烟气轮机的性能下降到一定程度或者即将要发生一定的故障时进行主动的维修,有利于提高烟机的可用率以及减少重大事故的发生,而且这样也能明确维修目标,延长了设备大修间隔,降低了小修的频率,避免了维修不足以及盲目检修的问题,有效的降低了检修费用,另外为烟气轮机的安全、稳定以及长期运行提供了比较可靠的技术以及管理保障。
【关键词】：烟气轮机 轮盘 安全使用寿命 在线监测
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE96
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 研究背景10-13
• 1.2 发展状况13-15
• 1.2.1 国外发展状况13-14
• 1.2.2 国内发展状况14-15
• 1.3 研究目的与意义15-16
• 1.3.1 研究目的15-16
• 1.3.2 研究意义16
• 1.4 本文研究工作和主要创新点16-18
• 1.4.1 本文研究的内容16-17
• 1.4.2 本文主要的创新点17-18
• 2 烟机轮盘安全使用寿命18-29
• 2.1 烟汽轮机的基本概念18-20
• 2.1.1 什么是烟气轮机18-19
• 2.1.2 烟机的工作原理19-20
• 2.2 烟机轮盘20-21
• 2.2.1 烟机轮盘的功能20
• 2.2.2 烟机轮盘的物理特性20-21
• 2.3 烟机轮盘的安全使用寿命21-25
• 2.3.1 烟机轮盘安全使用寿命的工程定义21-22
• 2.3.2 实例分析影响轮盘寿命的危险部位22-24
• 2.3.3 烟机轮盘叶片寿命的影响因素24-25
• 2.4 烟机轮盘的失效模式25-27
• 2.4.1 低循环疲劳效应25-26
• 2.4.2 变形超限26
• 2.4.3 破裂26-27
• 2.4.4 振动开裂27
• 2.5 小结27-29
• 3 烟机轮盘使用寿命的在线监测系统实现与研究29-41
• 3.1 监测系统原理29-32
• 3.1.1 主要采样数据29-31
• 3.1.2 数据标准实践制定31-32
• 3.2 烟机轮盘寿命数学模型32-37
• 3.2.1 烟机轮盘剩余寿命公式推导32-35
• 3.2.2 影响烟机轮盘使用寿命计算精度的因素35-37
• 3.3 影响预测精度的几个因素37-40
• 3.3.1 平均应力37-38
• 3.3.2 尺寸效应38-39
• 3.3.3 多轴循环应力应变39-40
• 3.4 小结40-41
• 4 轮盘预测模型的改进41-52
• 4.1 GH864材料性能数据补充测试41-45
• 4.1.1 试验与数据处理方法41-43
• 4.1.2 试验装置及试验结果43-45
• 4.2 考虑危险部位对轮盘寿命的修正公式45-47
• 4.2.1 危险部位对轮盘寿命的影响因素分析46
• 4.2.2 修正公式的验证46-47
• 4.3 应变寿命预测模型的改进47-49
• 4.4 可靠性评估49-51
• 4.4.1 改进模型的试验验证49-50
• 4.4.2 改进模型对比验证50-51
• 4.5 小结51-52
• 5 总结与展望52-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-57
• 攻读学位期间的研究成果57

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