專利名稱：汽輪機進汽閥門系統高可用性的設計方法及其評價方法
技術領域：
本發明涉及一種汽輪機進汽閥門系統高可用性的設計方法及其評價方法，應用于汽輪機進汽閥門系統安全性的設計計算和改進提高，屬于汽輪機技術領域。
背景技術：
汽輪機的進汽閥門系統由主汽閥和調節閥組成，評價汽輪機進汽閥門系統可用性的指標是可靠度和可用度。在汽輪機的使用階段，通過現場試驗可以確定使用階段汽輪機主汽閥和調節閥的可靠度和可用度，但在設計階段還無法確定汽輪機進汽閥門系統可用性的評價指標。進汽閥門是汽輪機的關鍵部件，主汽閥和調節閥發生事故導致不可用，影響汽輪機的安全性，還有可能導致超速毀機事故。現有的汽輪機主汽閥和調節閥的設計方法，通過材料選用和強度計算可以判斷主汽閥和調節閥的強度設計是否合格，在設計階段還給不出汽輪機進汽閥門系統設計的可靠度和可用度。目前對于汽輪機進汽閥門系統可用性設計的定量評價和改進提高，還沒有適合的方法可供使用。
發明內容
本發明的目的是提供一種在設計階段實現汽輪機進汽閥門系統設計可用性的定量計算、定量評價和改進提高的汽輪機進汽閥門系統高可用性的設計方法及其評價方法。
為實現以上目的，本發明的技術方案是提供一種汽輪機進汽閥門系統高可用性的設計方法及其評價方法，其特征在于，其方法為第一步確定設計綜合系數K將汽輪機進汽閥門殼體在不同進汽溫度下選用材料按照材質與工藝劃分為高、中、低三檔表示在表1，每一檔材料分別按照壽命設計結果分為三個區表示在表2；定義汽輪機主汽閥和調節閥的設計綜合系數K為A區K＝1，B區K＝0.95，C區K＝0.9，D區K＝0.85，E區K＝0.80；
第二步確定主汽閥的運行可靠度RSV和運行可用度ASV主汽閥的運行可靠度RSV和運行可用度ASV分別取汽輪機運行歷史數據統計值，為RSV＝0.95～0.99，ASV＝0.9990～0.9998；第三步確定調節閥的運行可靠度RCV與運行可用度ACV調節閥的運行可靠度RSV和運行可用度ASV分別取汽輪機運行歷史數據統計值，為RSV＝0.92～0.98，ASV＝0.99980～0.99999。
第四步計算汽輪機進汽閥門系統的可靠度RS和可用度AS一臺汽輪機兩側共有m個主汽閥，經過一個主汽閥的蒸汽又經過n個調節閥進入汽輪機，用計算機計算汽輪機進汽閥門系統不導致汽輪機超速跳閘的可靠度RS和不引起汽輪機強迫停運的可用度ASRS＝{1-(1-K·RSV)[1-(K·RCV)n]}mAS＝[(K·ASV)(K·ACV)n]m第五步結果評價若RS≥0.99且AS≥0.99，汽輪機進汽閥門設計可用性達到優良值，可用性設計評價結束；第六步改進設計若RS＜0.99或AS＜0.99時，改進材料等級和改進結構設計，重新進行壽命設計和設計可用性評價，直到RS≥0.99且AS≥0.99達到優良值為止。
本發明提出一種使汽輪機進汽閥門系統的可用性評價指標值達到0.99的高可用性設計方法，應用于汽輪機進汽閥門系統可用性的設計計算和改進提高。
當主汽閥和調節閥的材料和結構變化時，本發明依據選用材料等級和壽命設計結果選取設計綜合系數；基于汽輪機主汽閥和調節閥的現場試驗和歷史數據的統計結果，確定相應型號汽輪機主汽閥與調節閥的運行可靠度和運行可用度；對于不同數量的主汽閥和調節閥構成的汽輪機進汽閥門系統，計算汽輪機進汽閥門系統不導致汽輪機超速跳閘的可靠度RS和不引起汽輪機強迫停運的可用度AS；汽輪機進汽閥門系統計算的可靠度和可用度與優良值0.99相比較，評價其可用性是否達到高可用性的優良值。如果汽輪機進汽閥門系統的可用性評價指標沒有達到優良值，改進結構設計、改進材料、改進進汽閥門系統的主汽閥和調節閥的數量，直到汽輪機進汽閥門系統的可用性達到優良值為止，從而提高汽輪機進汽閥門系統的可用性。可用性設計方法，在設計階段實現汽輪機進汽閥門系統可用性評價指標的設計計算；可用性評價方法，在設計階段實現汽輪機進汽閥門系統可用性的定量評價；高可用性設計方法，從材料選用、結構改進以及主汽閥與調節閥數量的構成來實現汽輪機進汽閥門系統的高可用性設計。
本發明的優點是在設計階段可以定量計算、定量評價和有效提高汽輪機進汽閥門系統的可用性評價指標。如果汽輪機進汽閥門系統的可用性評價指標的可靠度RS或可用度AS達不到要求的優良值，通過改進設計，可以實現汽輪機進汽閥門系統的可用性的改進，達到提高可用性的技術效果。
圖1為兩個主汽閥和六個調節閥構成的汽輪機進汽閥門系統圖；圖2為本發明所采用方法的流程圖；圖3為本發明所采用方法的計算機軟件框圖；圖4為兩個主汽閥和四個調節閥構成的汽輪機進汽閥門系統圖。
具體實施例方式
以下結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
實施例如圖1所示，為兩個主汽閥和六個調節閥構成的汽輪機進汽閥門系統圖，汽輪機進汽閥門系統，原設計方案由兩個主汽閥和六個調節閥構成，m＝2，n＝3；如圖2所示，為本發明所采用方法的流程圖，汽輪機進汽閥門系統高可用性的設計方法及其評價方法為首先將汽輪機進汽閥門殼體在不同進汽溫度下選用材料按照表1劃分為高、中、低三檔；表2表示本發明采用的汽輪機主汽閥和調節閥的設計綜合系數按照材料分檔與壽命設計結果的分區情況，每一檔材料分別按照壽命設計結果分為三個區；高檔材料分為A區、B區和C區，中檔材料分為B區、C區和D區，低檔材料分為C區、D區和E區。
定義汽輪機主汽閥和調節閥的設計綜合系數K為A區K＝1，B區K＝0.95，C區K＝0.9，D區K＝0.85，E區K＝0.80；原設計選用中檔材料，壽命設計合格，設計綜合系數處于B區，K＝0.95；RSV、RCV、ASV、ACV取變化范圍的中間值，RSV＝0.97，RCV＝0.95，ASV＝0.9994，ACV＝0.9999，根據公式；RS＝{1-(1-K·RSV)[1-(K·RCV)n]}m，AS＝[(K·ASV)(K·ACV)n]m用圖3所示計算機軟件框圖編制的軟件計算得RS＝0.95884，AS＝0.66222，汽輪機進汽閥門系統的可靠度、可用度沒有達到優良值。
改進設計方案1選用高檔材料，壽命設計合格，設計綜合系數處于A區，K＝1；RSV、RCV、ASV、ACV取變化范圍的中間值，RSV＝0.97，RCV＝0.95，ASV＝0.9994，ACV＝0.9999，根據公式；RS＝{1-(1-K·RSV)[1-(K·RCV)n]}m，AS＝[(K·ASV)(K·ACV)n]m用圖3所示計算機軟件框圖編制的軟件計算得RS＝0.99146，AS＝0.99820，汽輪機進汽閥門系統的可靠度與用度達到優良值。
改進設計方案2改用兩個主汽閥和四個調節閥構成的汽輪機進汽閥門系統，m＝2，n＝2，如圖4所示，為兩個主汽閥和四個調節閥構成的汽輪機進汽閥門系統圖；改進設計選用高檔材料，壽命設計合格，設計綜合系數處于A區，K＝1；RSV、RCV、ASV、ACV取變化范圍的中間值，RSV＝0.97，RCV＝0.95，ASV＝0.9994，ACV＝0.9999，根據公式；RS＝{1-(1-K·RSV)[1-(K·RCV)n]}m，AS＝[(K·ASV)(K·ACV)n]m用圖3所示計算機軟件框圖編制的軟件計算得RS＝0.99416，AS＝0.99840，汽輪機在進汽閥門系統的可靠度與可用度均達到優良值。
兩個改進設計方案的可用性評價指標都達到了優良值。使用本發明提供的汽輪機進汽閥門系統高可用性的設計方法及評價方法，在設計階段達到了定量評價和改進提高汽輪機進汽閥門系統可用性的技術效果。
權利要求
1.一種汽輪機進汽閥門系統高可用性的設計方法及其評價方法，其特征在于，其方法為第一步確定設計綜合系數將汽輪機進汽閥門殼體在不同進汽溫度下選用材料按照材質與工藝劃分為高、中、低三檔，每一檔材料分別按照壽命設計結果又分為三個區；定義汽輪機主汽閥和調節閥的設計綜合系數K為A區K＝1，B區K＝0.95，C區K＝0.9，D區K＝0.85，E區K＝0.80；第二步確定主汽閥的運行可靠度和運行可用度主汽閥的運行可靠度Rsv和運行可用度Asv分別取汽輪機運行歷史數據統計值，為Rsv＝0.95～0.99，Asv＝0.9990～0.9998；第三步確定調節閥的運行可靠度與運行可用度調節閥的運行可靠度Rsv和運行可用度Asv分別取汽輪機運行歷史數據統計值，為Rsv＝0.92～0.98，Asv＝0.99980～0.99999；第四步計算汽輪機進汽閥門的可靠度和可用度一臺汽輪機兩側共有m個主汽閥，經過一個主汽閥的蒸汽又經過n個調節閥進入汽輪機，用計算機計算汽輪機進汽閥門系統不導致汽輪機超速跳閘的可靠度Rs和不引起汽輪機強迫停運的可用度AsRs＝{1-(1-K·Rsv)[1-(K·Rcv)n]}mAs＝[(K·Asv)(K·Acv)n]m第五步結果評價若Rs≥0.99且As≥0.99，汽輪機進汽閥門設計可用性達到優良值，可用性設計評價結束；第六步改進設計若Rs＜0.99或As＜0.99時，改進材料等級和改進結構設計，重新進行壽命設計和設計可用性評價，直到Rs≥0.99且As≥0.99達到優良值為止。
全文摘要
本發明涉及一種汽輪機進汽閥門系統高可用性的設計方法及其評價方法，其方法為確定設計綜合系數；確定主汽閥的運行可靠度和運行可用度；確定調節閥的運行可靠度與運行可用度；計算汽輪機進汽閥門的可靠度和可用度；如果汽輪機進汽閥門系統的可用性評價指標沒有達到優良值，改進結構設計、改進材料、改進進汽閥門系統的主汽閥和調節閥的數量，直到汽輪機進汽閥門系統的可用性達到優良值為止，本發明的優點是在設計階段可以定量計算、定量評價和有效提高汽輪機進汽閥門系統的可用性評價指標，通過改進設計，可以實現汽輪機進汽閥門系統可用性的增長，達到提高可用性的技術效果。
文檔編號F01D17/10GK101025092SQ200610024058
公開日2007年8月29日 申請日期2006年2月22日 優先權日2006年2月22日
發明者史進淵, 楊宇, 鄧志成, 孫慶 申請人:上海發電設備成套設計研究所