本發(fā)明屬于核電疲勞壽命監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種蒸汽發(fā)生器在線疲勞壽命監(jiān)測裝置及方法。

背景技術(shù)：

蒸汽發(fā)生器是核電廠核島內(nèi)重要的設(shè)備，是核電廠一回路及二回路重要壓力邊界，而疲勞是影響蒸汽發(fā)生器壓力邊界完整性的重要因素，如何實(shí)時(shí)把握蒸汽發(fā)生器關(guān)鍵承壓部件疲勞損傷狀態(tài)至關(guān)重要，累積疲勞損傷系數(shù)是衡量疲勞損傷狀態(tài)的重要指標(biāo)，目前核電廠對蒸汽發(fā)生器疲勞敏感點(diǎn)的累積疲勞損傷系數(shù)評(píng)價(jià)均采用離線方式，評(píng)價(jià)耗時(shí)，且由于設(shè)計(jì)瞬態(tài)與實(shí)際瞬態(tài)之間的差異導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果不能如實(shí)反映蒸汽發(fā)生器實(shí)際疲勞損傷狀態(tài)，評(píng)價(jià)結(jié)果過于保守，難以為蒸汽發(fā)生器老化管理及許可證延續(xù)提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，通過蒸汽發(fā)生器在線疲勞監(jiān)測裝置可有效獲得蒸汽發(fā)生器實(shí)際運(yùn)行參數(shù)，并對實(shí)際疲勞損傷系數(shù)做出精確評(píng)估。

現(xiàn)有的蒸汽發(fā)生器疲勞壽命評(píng)價(jià)方式，雖然可以得到蒸汽發(fā)生器關(guān)注部位累積疲勞損傷系數(shù)，但是其輸入數(shù)據(jù)來自兩個(gè)部分，一是設(shè)計(jì)瞬態(tài)數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)會(huì)得到較大蒸汽發(fā)生器各部件的累積疲勞損傷系數(shù)，保守裕量過大；另外一項(xiàng)數(shù)據(jù)來自核電廠信息系統(tǒng)，需通過手動(dòng)方式獲取與蒸汽發(fā)生器疲勞壽命相關(guān)的數(shù)據(jù)，通過有限元數(shù)值分析技術(shù)獲得評(píng)價(jià)部位的應(yīng)力分布狀態(tài)，并依據(jù)規(guī)范要求，得到蒸汽發(fā)生器累積疲勞損傷系數(shù)結(jié)果，其中在利用手動(dòng)方法獲取蒸汽發(fā)生器相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)，由于數(shù)據(jù)量龐大，按照實(shí)際采集數(shù)據(jù)，并結(jié)合數(shù)值分析技術(shù)計(jì)算蒸汽發(fā)生器應(yīng)力分布狀態(tài)并不現(xiàn)實(shí)，需對實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行包絡(luò)處理，從而造成了評(píng)價(jià)結(jié)果過于保守，且數(shù)據(jù)分析處理及利用數(shù)值分析技術(shù)計(jì)算蒸汽發(fā)生器應(yīng)力狀態(tài)時(shí)需要花費(fèi)大量的時(shí)間，效率不高。同時(shí)，利用核電廠現(xiàn)有的熱工數(shù)據(jù)采集條件并不能獲得準(zhǔn)確的蒸汽發(fā)生器疲勞敏感部位實(shí)際溫度數(shù)據(jù)，從而影響蒸汽發(fā)生器累積疲勞損傷系數(shù)的計(jì)算精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種蒸汽發(fā)生器在線疲勞壽命監(jiān)測裝置及方法，解決現(xiàn)有蒸汽發(fā)生器疲勞壽命保守裕量大，過程耗時(shí)，精度不高等問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種蒸汽發(fā)生器在線疲勞壽命監(jiān)測裝置，該監(jiān)測裝置包括疲勞監(jiān)測點(diǎn)溫度測量裝置、疲勞監(jiān)測點(diǎn)壓力測試裝置、疲勞監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)力處理模塊以及監(jiān)測點(diǎn)疲勞壽命在線分析模塊，其中，疲勞監(jiān)測點(diǎn)溫度測量裝置和疲勞監(jiān)測點(diǎn)壓力測試裝置分別與服務(wù)器相連接，并將疲勞監(jiān)測點(diǎn)溫度測量裝置監(jiān)測獲得蒸汽發(fā)生器疲勞監(jiān)測點(diǎn)金屬壁面及流體溫度數(shù)據(jù)，以及疲勞監(jiān)測點(diǎn)壓力測試裝置測量的蒸汽發(fā)生器一次側(cè)壓力和二次側(cè)壓力傳輸至服務(wù)器，并在服務(wù)器中處理、顯示監(jiān)測結(jié)果；與服務(wù)器相連接的疲勞監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)力處理模塊利用疲勞監(jiān)測點(diǎn)溫度測量裝置和疲勞監(jiān)測點(diǎn)壓力測試裝置測量的溫度和壓力參數(shù)，利用應(yīng)力計(jì)算函數(shù)轉(zhuǎn)換為監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)力計(jì)算結(jié)果，并傳輸至與疲勞監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)力處理模塊相連接的監(jiān)測點(diǎn)疲勞壽命在線分析模塊，并利用監(jiān)測點(diǎn)疲勞壽命在線分析模塊將監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)力數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為累積疲勞損傷系數(shù)，并顯示任一運(yùn)行周期內(nèi)的蒸汽發(fā)生器各監(jiān)測點(diǎn)疲勞壽命。

所述的疲勞監(jiān)測點(diǎn)溫度測量裝置包括在蒸汽發(fā)生器疲勞敏感部位共布置12個(gè)溫度計(jì)，用于測量金屬壁面溫度；以及在蒸汽發(fā)生器進(jìn)出口管嘴、蒸汽出口管嘴及給水管嘴處布置4個(gè)溫度計(jì)，用于進(jìn)行流體溫度測量；利用上述溫度計(jì)測量蒸汽發(fā)生器特定部位的金屬壁面及流體溫度。

所述的疲勞監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)力處理模塊包括管板應(yīng)力處理模塊、一次側(cè)進(jìn)出口管嘴應(yīng)力處理模塊、給水管嘴應(yīng)力處理模塊、蒸汽出口管嘴應(yīng)力處理模塊以及筒體應(yīng)力處理模塊，上述各個(gè)應(yīng)力處理模塊可實(shí)現(xiàn)對疲勞監(jiān)測點(diǎn)溫度測量裝置和疲勞監(jiān)測點(diǎn)壓力測量裝置監(jiān)測的不同監(jiān)測點(diǎn)的溫度與壓力參數(shù)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的應(yīng)力參數(shù)。

所述的管板應(yīng)力處理模塊利用所制定疲勞監(jiān)測點(diǎn)溫度測量裝置監(jiān)測的一次側(cè)冷卻劑溫度與二次側(cè)飽和蒸汽溫度與監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)力分量對照表，并通過實(shí)際溫度在對照表中線性插值獲得監(jiān)測點(diǎn)實(shí)際應(yīng)力數(shù)據(jù)，同時(shí)，利用疲勞監(jiān)測點(diǎn)壓力測試裝置監(jiān)測的一二次壓力范圍，制定不同壓力與監(jiān)測點(diǎn)六個(gè)應(yīng)力分量的對照表，實(shí)際壓力條件下的應(yīng)力通過對照表的線性插值獲得，再將溫度載荷與壓力載荷下的應(yīng)力分量矢量疊加得到管板監(jiān)測點(diǎn)的總應(yīng)力參數(shù)。

所述的一次側(cè)進(jìn)出口管嘴應(yīng)力處理模塊、蒸汽出口管嘴應(yīng)力處理模塊以及筒體應(yīng)力處理模塊可疲勞監(jiān)測點(diǎn)溫度測量裝置監(jiān)測的不同位置處的溫度數(shù)據(jù)周期離散后，利用一系列對應(yīng)時(shí)間間隔的離散溫度響應(yīng)來確定溫度變化的應(yīng)力；對疲勞監(jiān)測點(diǎn)壓力測試裝置的壓力載荷乘以1MPa壓力下的監(jiān)測應(yīng)力，與溫度載荷下的應(yīng)力進(jìn)行矢量疊加獲得監(jiān)測點(diǎn)的總應(yīng)力參數(shù)。

所述的給水管嘴處理模塊可將疲勞監(jiān)測點(diǎn)溫度測量裝置的給水溫度與蒸汽溫度之間的溫差用傅里葉級(jí)數(shù)展開，分解為平均溫度、線性溫度及非線性溫度，并將平均溫度、線性溫度及非線性溫度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的溫度載荷下所引起的應(yīng)力；給水管嘴處理模塊對疲勞監(jiān)測點(diǎn)壓力測試裝置的壓力載荷乘以1MPa壓力下的監(jiān)測應(yīng)力，與溫度載荷下的應(yīng)力進(jìn)行矢量疊加獲得給水管嘴監(jiān)測點(diǎn)的總應(yīng)力參數(shù)。

一種蒸汽發(fā)生器在線疲勞壽命監(jiān)測方法，該方法具體包括如下步驟：

步驟1、采集監(jiān)測蒸汽發(fā)生器疲勞監(jiān)測點(diǎn)的溫度及壓力；

步驟1.1、采集獲得蒸汽發(fā)生器疲勞監(jiān)測點(diǎn)的溫度；

步驟1.1.1、利用溫度計(jì)測量蒸汽發(fā)生器金屬壁面的溫度；

步驟1.1.2、利用溫度及測量蒸汽發(fā)生器流體溫度；

步驟1.2、采集獲得蒸汽發(fā)生器一次側(cè)壓力及二次側(cè)壓力；

步驟2、利用應(yīng)力計(jì)算函數(shù)，將蒸汽發(fā)生器疲勞監(jiān)測點(diǎn)采集的溫度及壓力參數(shù)轉(zhuǎn)換為監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)力參數(shù)；

步驟2.1、利用多組應(yīng)力函數(shù)，將蒸汽發(fā)生器疲勞監(jiān)測點(diǎn)采集的溫度及壓力參數(shù)轉(zhuǎn)換為蒸汽發(fā)生器管板處的應(yīng)力參數(shù)；

步驟2.2、利用格林函數(shù)，將蒸汽發(fā)生器疲勞監(jiān)測點(diǎn)采集的溫度及壓力參數(shù)轉(zhuǎn)換為蒸汽發(fā)生器一次側(cè)進(jìn)出口管嘴、蒸汽出口管嘴以及筒體處的應(yīng)力參數(shù)；

步驟2.3、利用應(yīng)力計(jì)算函數(shù)，將蒸汽發(fā)生器疲勞監(jiān)測點(diǎn)采集的溫度及壓力參數(shù)轉(zhuǎn)換為蒸汽發(fā)生器給水管嘴處的應(yīng)力參數(shù)；

步驟3、將監(jiān)測點(diǎn)的應(yīng)力數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為累積疲勞損傷系數(shù)，實(shí)現(xiàn)對蒸汽發(fā)生器各監(jiān)測點(diǎn)疲勞壽命的監(jiān)測。

所述的步驟2.1具體包括：

步驟2.1.1、制定一次側(cè)冷卻劑溫度與二次側(cè)飽和蒸汽溫度與監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)力分量對照表，并通過實(shí)際溫度在對照表中線性插值獲得監(jiān)測點(diǎn)實(shí)際應(yīng)力數(shù)據(jù)；

步驟2.1.2、利用監(jiān)測的一二次壓力范圍，制定不同壓力與監(jiān)測點(diǎn)六個(gè)應(yīng)力分量的對照表，實(shí)際壓力條件下的應(yīng)力通過對照表的線性插值獲得；

步驟2.1.3、將溫度載荷與壓力載荷下的應(yīng)力分量矢量疊加得到管板監(jiān)測點(diǎn)總應(yīng)力參數(shù)。

所述的步驟2.2具體包括：對疲勞監(jiān)測點(diǎn)測量的溫度數(shù)據(jù)按照1秒、2秒、4秒、8秒、16秒、…、2ⁿ秒周期進(jìn)行離散，將一系列對應(yīng)時(shí)間間隔dτ的離散溫度dT的響應(yīng)求和即可確定任何一個(gè)溫度變化T(τ)的應(yīng)力，在任一時(shí)刻t的應(yīng)力由式給出，式中T為溫度，τ為時(shí)間變量，f(τ)是單位溫度階躍引起的某一應(yīng)力分量；對疲勞監(jiān)測點(diǎn)的壓力載荷乘以1MPa壓力下的監(jiān)測應(yīng)力，與溫度載荷下的應(yīng)力進(jìn)行矢量疊加獲得監(jiān)測點(diǎn)的總應(yīng)力參數(shù)；

所述的步驟2.3具體包括：將疲勞監(jiān)測點(diǎn)溫度測量裝置1的給水溫度與蒸汽溫度之間的溫差用傅里葉級(jí)數(shù)展開，分解為平均溫度、線性溫度及非線性溫度，平均溫度引起的應(yīng)力為管道系統(tǒng)約束造成的熱膨脹應(yīng)力，計(jì)算表達(dá)式為σ_a＝K₂C₂D₀M_i(τ)/2I，M_i(τ)為彎矩，I是慣性矩，K₂和C₂是應(yīng)力指數(shù)，線性溫度項(xiàng)按照平面應(yīng)變理論將溫度轉(zhuǎn)換為局部彎曲應(yīng)力，計(jì)算式為式中M_ΔT＝EαΔTI/D₀，D₀為外徑，ΔT為線性溫度分量，I是慣性矩，E為彈性模量，α為熱膨脹系數(shù)，非線性溫度項(xiàng)應(yīng)力按式σ_NL＝EαT_NL計(jì)算，E為彈性模量，α為熱膨脹系數(shù)，T_NL為非線性溫度項(xiàng)，溫度載荷引起的總應(yīng)力σ＝σ_a+σ_axial+σ_NL，對疲勞監(jiān)測點(diǎn)的壓力載荷乘以1MPa壓力下的監(jiān)測應(yīng)力，與溫度載荷下的應(yīng)力進(jìn)行矢量疊加獲得給水管嘴監(jiān)測點(diǎn)的總應(yīng)力參數(shù)；

所述的步驟1.1.1中在蒸汽發(fā)生器疲勞敏感部位共布置12個(gè)溫度測點(diǎn)，利用溫度計(jì)測量該溫度測點(diǎn)的金屬壁面溫度；

所述的步驟1.1.2中在蒸汽發(fā)生器進(jìn)出口管嘴、二次側(cè)蒸汽出口管嘴及給水管嘴處布置4個(gè)溫度測點(diǎn)，用于對流體進(jìn)行溫度測量；

所述的步驟3具體包括：根據(jù)ASME規(guī)范NB3200要求，將步驟2中的應(yīng)力數(shù)據(jù)利用雨流法轉(zhuǎn)換為應(yīng)力強(qiáng)度循環(huán)幅，結(jié)合NB3200附錄給出設(shè)計(jì)疲勞曲線得到監(jiān)測點(diǎn)累積疲勞損傷系數(shù)，該系統(tǒng)既可以顯示實(shí)際疲勞損傷系數(shù)，并可以按照指數(shù)函數(shù)的形式對監(jiān)測點(diǎn)疲勞壽命做出預(yù)測，實(shí)現(xiàn)對蒸汽發(fā)生器各監(jiān)測點(diǎn)在不同的運(yùn)行周期內(nèi)疲勞壽命的監(jiān)測。

本發(fā)明的顯著效果在于：本發(fā)明所述的一種蒸汽發(fā)生器在線疲勞壽命監(jiān)測裝置及方法，通過蒸汽發(fā)生器疲勞監(jiān)測部位溫度及壓力測量裝置，可獲得金屬壁面及承壓部件實(shí)際的溫度及壓力參數(shù)，利用應(yīng)力計(jì)算函數(shù)表開發(fā)的蒸汽發(fā)生器管板、一次側(cè)進(jìn)出口管嘴、給水管嘴、蒸汽出口管嘴、殼體應(yīng)力處理子模塊監(jiān)測關(guān)注部位應(yīng)力數(shù)據(jù)，通過蒸汽發(fā)生器監(jiān)測點(diǎn)疲勞壽命在線分析模塊獲得任一時(shí)刻下蒸汽發(fā)生器的疲勞損傷狀態(tài)，該裝置及方法具有高精度、高效率及在線評(píng)價(jià)等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的一種蒸汽發(fā)生器在線疲勞壽命監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1、疲勞監(jiān)測點(diǎn)溫度測量裝置；2、疲勞監(jiān)測點(diǎn)壓力測量裝置；3、服務(wù)器；4、疲勞監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)力處理模塊；5、管板應(yīng)力處理模塊；6、一次側(cè)進(jìn)出口管嘴應(yīng)力處理模塊；7、給水管嘴應(yīng)力處理模塊；8、蒸汽出口管嘴應(yīng)力處理模塊；9、筒體應(yīng)力處理模塊；10、監(jiān)測點(diǎn)疲勞壽命在線分析模塊。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1所示，一種蒸汽發(fā)生器在線疲勞壽命監(jiān)測裝置，包括疲勞監(jiān)測點(diǎn)溫度測量裝置1、疲勞監(jiān)測點(diǎn)壓力測試裝置2、疲勞監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)力處理模塊4以及監(jiān)測點(diǎn)疲勞壽命在線分析模塊10，其中，疲勞監(jiān)測點(diǎn)溫度測量裝置1和疲勞監(jiān)測點(diǎn)壓力測試裝置2分別于服務(wù)器3相連接，并將疲勞監(jiān)測點(diǎn)溫度測量裝置1監(jiān)測獲得蒸汽發(fā)生器疲勞監(jiān)測點(diǎn)金屬壁面及流體溫度數(shù)據(jù)，以及疲勞監(jiān)測點(diǎn)壓力測試裝置2測量的蒸汽發(fā)生器一次側(cè)壓力和二次側(cè)壓力傳輸至服務(wù)器3，并在服務(wù)器3中處理、顯示監(jiān)測結(jié)果，其中，疲勞監(jiān)測點(diǎn)溫度測量裝置1是利用溫度計(jì)測量蒸汽發(fā)生器特定部位的金屬壁面及流體溫度，在蒸汽發(fā)生器疲勞敏感部位共布置12個(gè)溫度測點(diǎn)，用于測量金屬壁面溫度；在蒸汽發(fā)生器進(jìn)出口管嘴、蒸汽出口管嘴及給水管嘴處布置4個(gè)溫度測點(diǎn)，用于進(jìn)行流體溫度測量；疲勞監(jiān)測點(diǎn)壓力測試裝置2用來測量蒸汽發(fā)生器一次側(cè)壓力及二次側(cè)壓力；與服務(wù)器3相連接的疲勞監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)力處理模塊4利用疲勞監(jiān)測點(diǎn)溫度測量裝置1和疲勞監(jiān)測點(diǎn)壓力測試裝置2測量的溫度和壓力參數(shù)，利用應(yīng)力計(jì)算函數(shù)轉(zhuǎn)換為監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)力計(jì)算結(jié)果，并傳輸至與疲勞監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)力處理模塊4相連接的監(jiān)測點(diǎn)疲勞壽命在線分析模塊10，并利用監(jiān)測點(diǎn)疲勞壽命在線分析模塊10將監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)力數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為累積疲勞損傷系數(shù)，并顯示任一運(yùn)行周期內(nèi)的蒸汽發(fā)生器各監(jiān)測點(diǎn)疲勞壽命，其中，疲勞監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)力處理模塊4包括管板應(yīng)力處理模塊5、一次側(cè)進(jìn)出口管嘴應(yīng)力處理模塊6、給水管嘴應(yīng)力處理模塊7、蒸汽出口管嘴應(yīng)力處理模塊8以及筒體應(yīng)力處理模塊9，其中，管板應(yīng)力處理模塊5利用所制定疲勞監(jiān)測點(diǎn)溫度測量裝置1監(jiān)測的一次側(cè)冷卻劑溫度與二次側(cè)飽和蒸汽溫度與監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)力分量對照表，并通過實(shí)際溫度在對照表中線性插值獲得監(jiān)測點(diǎn)實(shí)際應(yīng)力數(shù)據(jù)，同時(shí)，利用疲勞監(jiān)測點(diǎn)壓力測試裝置2監(jiān)測的一二次壓力范圍，制定不同壓力與監(jiān)測點(diǎn)六個(gè)應(yīng)力分量的對照表，實(shí)際壓力條件下的應(yīng)力通過對照表的線性插值獲得，再將溫度載荷與壓力載荷下的應(yīng)力分量矢量疊加得到管板監(jiān)測點(diǎn)的總應(yīng)力參數(shù)；一次側(cè)進(jìn)出口管嘴應(yīng)力處理模塊6、蒸汽出口管嘴應(yīng)力處理模塊8以及筒體應(yīng)力處理模塊9對疲勞監(jiān)測點(diǎn)溫度測量裝置1的溫度數(shù)據(jù)按照1秒、2秒、4秒、8秒、16秒等周期進(jìn)行離散，將一系列對應(yīng)時(shí)間間隔dτ的離散溫度dT的響應(yīng)求和即可確定任何一個(gè)溫度變化T(τ)的應(yīng)力，在任一時(shí)刻t的應(yīng)力由式給出，式中T為溫度，τ為時(shí)間變量，f(τ)是單位溫度階躍引起的某一應(yīng)力分量，一次側(cè)進(jìn)出口管嘴應(yīng)力處理模塊6、蒸汽出口管嘴應(yīng)力處理模塊8以及筒體應(yīng)力處理模塊9對疲勞監(jiān)測點(diǎn)壓力測試裝置2的壓力載荷乘以1MPa壓力下的監(jiān)測應(yīng)力，與溫度載荷下的應(yīng)力進(jìn)行矢量疊加獲得監(jiān)測點(diǎn)的總應(yīng)力參數(shù)；給水管嘴應(yīng)力處理模塊7將疲勞監(jiān)測點(diǎn)溫度測量裝置1的給水溫度與蒸汽溫度之間的溫差用傅里葉級(jí)數(shù)展開，分解為平均溫度、線性溫度及非線性溫度，平均溫度引起的應(yīng)力為管道系統(tǒng)約束造成的熱膨脹應(yīng)力，計(jì)算表達(dá)式為σ_a＝K₂C₂D₀M_i(τ)/2I，M_i(τ)為彎矩，I是慣性矩，K₂和C₂是應(yīng)力指數(shù)，線性溫度項(xiàng)按照平面應(yīng)變理論將溫度轉(zhuǎn)換為局部彎曲應(yīng)力，計(jì)算式為式中M_ΔT＝EαΔTI/D₀，D₀為外徑，ΔT為線性溫度分量，I是慣性矩，E為彈性模量，α為熱膨脹系數(shù)，非線性溫度項(xiàng)應(yīng)力按式σ_NL＝EαT_NL計(jì)算，E為彈性模量，α為熱膨脹系數(shù)，T_NL為非線性溫度項(xiàng)，溫度載荷引起的總應(yīng)力σ＝σ_a+σ_axial+σ_NL，給水管嘴應(yīng)力處理模塊7對疲勞監(jiān)測點(diǎn)壓力測試裝置2的壓力載荷乘以1MPa壓力下的監(jiān)測應(yīng)力，與溫度載荷下的應(yīng)力進(jìn)行矢量疊加獲得給水管嘴監(jiān)測點(diǎn)的總應(yīng)力參數(shù)。

一種蒸汽發(fā)生器在線疲勞壽命監(jiān)測方法，該方法具體包括如下步驟：

步驟1、采集監(jiān)測蒸汽發(fā)生器疲勞監(jiān)測點(diǎn)的溫度及壓力；

步驟1.1、采集獲得蒸汽發(fā)生器疲勞監(jiān)測點(diǎn)的溫度；

步驟1.1.1、利用溫度計(jì)測量蒸汽發(fā)生器金屬壁面的溫度；

在蒸汽發(fā)生器疲勞敏感部位共布置12個(gè)溫度測點(diǎn)，利用溫度計(jì)測量該溫度測點(diǎn)的金屬壁面溫度；

步驟1.1.2、利用溫度及測量蒸汽發(fā)生器流體溫度；

在蒸汽發(fā)生器進(jìn)出口管嘴、二次側(cè)蒸汽出口管嘴及給水管嘴處布置4個(gè)溫度測點(diǎn)，用于對流體進(jìn)行溫度測量；

步驟1.2、采集獲得蒸汽發(fā)生器一次側(cè)壓力及二次側(cè)壓力；

步驟2、利用應(yīng)力計(jì)算函數(shù)，將蒸汽發(fā)生器疲勞監(jiān)測點(diǎn)采集的溫度及壓力參數(shù)轉(zhuǎn)換為監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)力參數(shù)；

步驟2.1、利用多組應(yīng)力函數(shù)，將蒸汽發(fā)生器疲勞監(jiān)測點(diǎn)采集的溫度及壓力參數(shù)轉(zhuǎn)換為蒸汽發(fā)生器管板處的應(yīng)力參數(shù)；

步驟2.1.1、制定一次側(cè)冷卻劑溫度與二次側(cè)飽和蒸汽溫度與監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)力分量對照表，并通過實(shí)際溫度在對照表中線性插值獲得監(jiān)測點(diǎn)實(shí)際應(yīng)力數(shù)據(jù)；

步驟2.1.2、利用監(jiān)測的一二次壓力范圍，制定不同壓力與監(jiān)測點(diǎn)六個(gè)應(yīng)力分量的對照表，實(shí)際壓力條件下的應(yīng)力通過對照表的線性插值獲得；

步驟2.1.3、將溫度載荷與壓力載荷下的應(yīng)力分量矢量疊加得到管板監(jiān)測點(diǎn)總應(yīng)力參數(shù)；

步驟2.2、利用格林函數(shù)，將蒸汽發(fā)生器疲勞監(jiān)測點(diǎn)采集的溫度及壓力參數(shù)轉(zhuǎn)換為蒸汽發(fā)生器一次側(cè)進(jìn)出口管嘴、蒸汽出口管嘴以及筒體處的應(yīng)力參數(shù)；

對疲勞監(jiān)測點(diǎn)測量的溫度數(shù)據(jù)按照1秒、2秒、4秒、8秒、16秒、…、2ⁿ秒周期進(jìn)行離散，將一系列對應(yīng)時(shí)間間隔dτ的離散溫度dT的響應(yīng)求和即可確定任何一個(gè)溫度變化T(τ)的應(yīng)力，在任一時(shí)刻t的應(yīng)力由式給出，式中T為溫度，τ為時(shí)間變量，f(τ)是單位溫度階躍引起的某一應(yīng)力分量；對疲勞監(jiān)測點(diǎn)的壓力載荷乘以1MPa壓力下的監(jiān)測應(yīng)力，與溫度載荷下的應(yīng)力進(jìn)行矢量疊加獲得監(jiān)測點(diǎn)的總應(yīng)力參數(shù)；

步驟2.3、利用應(yīng)力計(jì)算函數(shù)，將蒸汽發(fā)生器疲勞監(jiān)測點(diǎn)采集的溫度及壓力參數(shù)轉(zhuǎn)換為蒸汽發(fā)生器給水管嘴處的應(yīng)力參數(shù)；

將疲勞監(jiān)測點(diǎn)溫度測量裝置1的給水溫度與蒸汽溫度之間的溫差用傅里葉級(jí)數(shù)展開，分解為平均溫度、線性溫度及非線性溫度，平均溫度引起的應(yīng)力為管道系統(tǒng)約束造成的熱膨脹應(yīng)力，計(jì)算表達(dá)式為σ_a＝K₂C₂D₀M_i(τ)/2I，M_i(τ)為彎矩，I是慣性矩，K₂和C₂是應(yīng)力指數(shù)，線性溫度項(xiàng)按照平面應(yīng)變理論將溫度轉(zhuǎn)換為局部彎曲應(yīng)力，計(jì)算式為式中M_ΔT＝EαΔTI/D₀，D₀為外徑，ΔT為線性溫度分量，I是慣性矩，E為彈性模量，α為熱膨脹系數(shù)，非線性溫度項(xiàng)應(yīng)力按式σ_NL＝EαT_NL計(jì)算，E為彈性模量，α為熱膨脹系數(shù)，T_NL為非線性溫度項(xiàng)，溫度載荷引起的總應(yīng)力σ＝σ_a+σ_axial+σ_NL，對疲勞監(jiān)測點(diǎn)的壓力載荷乘以1MPa壓力下的監(jiān)測應(yīng)力，與溫度載荷下的應(yīng)力進(jìn)行矢量疊加獲得給水管嘴監(jiān)測點(diǎn)的總應(yīng)力參數(shù)；

步驟3、將監(jiān)測點(diǎn)的應(yīng)力數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為累積疲勞損傷系數(shù)，實(shí)現(xiàn)對蒸汽發(fā)生器各監(jiān)測點(diǎn)疲勞壽命的監(jiān)測；

根據(jù)ASME規(guī)范NB3200要求，將步驟2中的應(yīng)力數(shù)據(jù)利用雨流法轉(zhuǎn)換為應(yīng)力強(qiáng)度循環(huán)幅，結(jié)合NB3200附錄給出設(shè)計(jì)疲勞曲線得到監(jiān)測點(diǎn)累積疲勞損傷系數(shù)，該系統(tǒng)既可以顯示實(shí)際疲勞損傷系數(shù)，并可以按照指數(shù)函數(shù)的形式對監(jiān)測點(diǎn)疲勞壽命做出預(yù)測，實(shí)現(xiàn)對蒸汽發(fā)生器各監(jiān)測點(diǎn)在不同的運(yùn)行周期內(nèi)疲勞壽命的監(jiān)測。