專利名稱：一種汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢程度的在線監(jiān)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷領(lǐng)域，是一種汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢程度 的精確在線監(jiān)測(cè)方法。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)火電機(jī)組向高參數(shù)大容量方向的發(fā)展，尤其是大容量直流鍋爐以及超 (超)臨界機(jī)組的投入運(yùn)行，很難控制較高的蒸汽品質(zhì)。同時(shí)，超(超)臨界機(jī)組由于蒸汽 壓力的提高，鹽類在蒸汽中的溶解度增大，進(jìn)一步增加了鍋爐除鹽的難度。溶解有鹽類的蒸 汽，進(jìn)入汽輪機(jī)做功后由于壓力降低，使得溶解在蒸汽中的鹽類析出，沉積在汽輪機(jī)通流部 分中，引起汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢，導(dǎo)致汽輪機(jī)通流部分熱力參數(shù)發(fā)生變化，軸向推力增加。 汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢嚴(yán)重影響了汽輪機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。因此，汽輪機(jī)通流部分結(jié) 垢的精確在線監(jiān)測(cè)與診斷十分重要。目前，對(duì)于運(yùn)行中汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢的在線監(jiān)測(cè)尚沒(méi)有成熟的方法，中國(guó)發(fā)明 專利公開(kāi)(公告)號(hào)CN101334358A，名稱為“汽輪機(jī)葉片垢樣成分中全硅含量的測(cè)定方法” 只是給出了汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢后，葉片垢樣成分中全硅含量的測(cè)定方法，并沒(méi)有對(duì)汽輪 機(jī)通流部分結(jié)垢進(jìn)行診斷，僅僅能作為級(jí)組大修時(shí)葉片結(jié)垢元素的分析，因而不能實(shí)現(xiàn)對(duì) 運(yùn)行中汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢的診斷；中國(guó)發(fā)明專利公開(kāi)(公告)號(hào)CN101334393A，名稱為 “汽輪機(jī)葉片積鹽、結(jié)垢成分分析處理方法”給出了在汽輪機(jī)通流部分后，機(jī)組開(kāi)缸大修時(shí)， 對(duì)結(jié)垢的處理方法，沒(méi)有對(duì)運(yùn)行中汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢進(jìn)行診斷。中國(guó)實(shí)用新型專利公開(kāi) (公告)號(hào)CN201000327Y，名稱為“一種水結(jié)垢在線檢測(cè)裝置”是利用在線檢測(cè)結(jié)垢厚度增 長(zhǎng)對(duì)于結(jié)垢溫差變化的不同，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于水系統(tǒng)的結(jié)垢情況即時(shí)的客觀評(píng)價(jià)，但是汽輪機(jī) 本身抽汽測(cè)點(diǎn)溫度較高，在汽輪機(jī)葉片結(jié)垢后，溫度基本沒(méi)有變化，因此不能作為對(duì)運(yùn)行中 汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢的診斷。同時(shí)，已經(jīng)有大量文獻(xiàn)報(bào)道汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢診斷方法。文獻(xiàn)[1]((蘇)卡別洛 維奇著.汽輪機(jī)設(shè)備運(yùn)行.水利電力出版社，1988)采用監(jiān)測(cè)汽輪機(jī)監(jiān)視段壓力的方法來(lái)判 斷汽輪機(jī)通流部分是否結(jié)垢，即在同一主蒸汽流量下，通過(guò)判斷監(jiān)視段壓力是否超過(guò)設(shè)計(jì) 值10%來(lái)判斷通流部分結(jié)垢情況，該方法的特點(diǎn)是直觀、方便。但缺點(diǎn)是監(jiān)視段壓力測(cè)點(diǎn)離 結(jié)垢的級(jí)越遠(yuǎn)，則結(jié)垢對(duì)監(jiān)視段壓力影響越小。而且，監(jiān)視段壓力還受到回?zé)嵯到y(tǒng)運(yùn)行狀態(tài) 如加熱器端差、回?zé)岢槠麎毫p失、加熱器散熱損失等因素的影響。從而影響到診斷精度。 文獻(xiàn)[2](王一兵，高洪濤.汽輪機(jī)葉片結(jié)垢厚度的理論計(jì)算.汽輪機(jī)技術(shù)，1998，40 (5) 286-287)提出一種計(jì)算汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢厚度的方法，但該方法需要預(yù)先確定各級(jí)結(jié)垢 厚度比例系數(shù)。實(shí)際上，汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢程度不僅與工作蒸汽的壓力和溫度有關(guān)，而 且，還與汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)、當(dāng)?shù)厮|(zhì)條件等因素有關(guān)。因此，在汽輪機(jī)實(shí)際運(yùn)行中，很難準(zhǔn)確 確定各級(jí)結(jié)垢厚度比例系數(shù)。文獻(xiàn)[3](高洪濤，黃鐘岳.汽輪機(jī)葉片結(jié)垢在線診斷的一種 新方法。大連理工大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，34 (4) :538-541.)建立了汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢與熱力狀 態(tài)參數(shù)的關(guān)系，并以熱力計(jì)算結(jié)果為訓(xùn)練樣本，建立了判別汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢程度的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。但其在確定通流部分結(jié)垢與熱力狀態(tài)參數(shù)的關(guān)系時(shí)，不僅需要預(yù)先確定各級(jí) 結(jié)垢厚度比例系數(shù)，而且還需要預(yù)先確定汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢的平均厚度，這些數(shù)據(jù)在汽 輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中均很難準(zhǔn)確確定。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有的關(guān)于汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢在線監(jiān)測(cè)與診斷監(jiān)測(cè)方法及裝置存在的缺 陷，本發(fā)明的目的在于基于汽輪機(jī)運(yùn)行中常規(guī)的溫度、壓力及流量測(cè)點(diǎn)，結(jié)合計(jì)算機(jī)程序計(jì) 算，提供一種能夠自動(dòng)監(jiān)測(cè)、準(zhǔn)確診斷故障的汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢程度的在線監(jiān)測(cè)方法。本發(fā)明的構(gòu)思基礎(chǔ)是1.理論和實(shí)踐證實(shí)，在汽輪機(jī)通流部分狀態(tài)正常的情況下，當(dāng)主蒸汽流量變化時(shí)， 除了調(diào)節(jié)級(jí)和最末級(jí)外，中間各個(gè)級(jí)組的級(jí)組后與級(jí)組前的壓力比保持其相應(yīng)的設(shè)計(jì)值不 變；當(dāng)汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢后，在同樣的主蒸汽流量條件下，汽輪機(jī)中間各個(gè)級(jí)組的級(jí)組后 與級(jí)組前的壓力比(以下簡(jiǎn)稱級(jí)組前后壓力比)將減小。2.對(duì)于最末級(jí)組，級(jí)組前的壓力與蒸汽流量成正比，但是，最末級(jí)組后的壓力是凝 汽器壓力，很顯然其不與蒸汽流量成正比。因此，對(duì)于最末級(jí)組，不能采用壓力比的變化情 況來(lái)診斷汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢狀態(tài)。考慮到凝汽式汽輪機(jī)最末級(jí)處于臨界或超臨界流動(dòng)狀 態(tài)，當(dāng)最末級(jí)組通流部分狀態(tài)正常時(shí)，在相同主蒸汽流量條件下，最末級(jí)組前的壓力保持不 變；當(dāng)最末級(jí)組通流部分結(jié)垢時(shí)，最末級(jí)組前的壓力要高于在相同主蒸汽流量的條件下最 末級(jí)組前的壓力。3.此外，汽輪機(jī)中間各個(gè)級(jí)組后與級(jí)組前的壓力比以及最末級(jí)組前的壓力，還受 到汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的影響。為此，應(yīng)該將實(shí)際測(cè)量得到的中間各個(gè)級(jí)組后與級(jí)組 前的壓力比以及最末級(jí)組前的壓力，修正到回?zé)嵯到y(tǒng)狀態(tài)正常時(shí)的相應(yīng)值。本發(fā)明就是在以上所述的三個(gè)前提下，根據(jù)汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢的主要特征，提 出了一種汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢程度的在線監(jiān)測(cè)方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢程度的 在線定量診斷。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢程度的在線監(jiān)測(cè)方法，其特征是， 它包括以下步驟(a)數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)，利用汽輪機(jī)運(yùn)行中各級(jí)回?zé)岢槠麎毫y(cè)點(diǎn)，測(cè)出汽輪機(jī)中間各 級(jí)組前后壓力、最末級(jí)組前壓力，并計(jì)算出中間各級(jí)組前后壓力比；(b)主蒸汽流量計(jì)算環(huán)節(jié)，通過(guò)對(duì)各個(gè)高壓加熱器以及除氧器的回?zé)岢槠康挠?jì) 算，并利用除氧器入口凝結(jié)水流量表計(jì)，同時(shí)考慮到再熱器、過(guò)熱器減溫水流量和鍋爐排污 量，確定汽輪機(jī)的主蒸汽流量；(c)回?zé)嵯到y(tǒng)參數(shù)修正環(huán)節(jié)，以汽輪機(jī)等熵膨脹過(guò)程線為基礎(chǔ)，回?zé)岢闅恻c(diǎn)均取等 熵膨脹過(guò)程與相應(yīng)的回?zé)岢槠麎毫χg的交點(diǎn)，確定出汽輪機(jī)等到熵膨脹的回?zé)岢槠浚?利用弗留格爾公式求解修正后的中間各級(jí)組的前后壓力比，利用級(jí)組流量與級(jí)組前壓力成 正比關(guān)系的原理，求解回?zé)嵯到y(tǒng)修正后的最末級(jí)組前壓力；(d)通流部分結(jié)垢程度的診斷環(huán)節(jié)，對(duì)于汽輪機(jī)中間各級(jí)組，利用步驟(C)得到的 某級(jí)組前后壓力比，并結(jié)合設(shè)計(jì)工況下該級(jí)組的前后壓力比數(shù)值，得
權(quán)利要求
1. 一種汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢程度的在線監(jiān)測(cè)方法，其特征是，它包括以下步驟(a)數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)，利用汽輪機(jī)運(yùn)行中各級(jí)回?zé)岢槠麎毫y(cè)點(diǎn)，測(cè)出汽輪機(jī)中間各級(jí)組 前后壓力、最末級(jí)組前壓力，并計(jì)算出中間各級(jí)組前后壓力比；(b)主蒸汽流量計(jì)算環(huán)節(jié)，通過(guò)對(duì)各個(gè)高壓加熱器以及除氧器的回?zé)岢槠康挠?jì)算，并 利用除氧器入口凝結(jié)水流量表計(jì)，同時(shí)考慮到再熱器、過(guò)熱器減溫水流量和鍋爐排污量，確 定汽輪機(jī)的主蒸汽流量；(c)回?zé)嵯到y(tǒng)參數(shù)修正環(huán)節(jié)，以汽輪機(jī)等熵膨脹過(guò)程線為基礎(chǔ)，回?zé)岢闅恻c(diǎn)均取等熵膨 脹過(guò)程與相應(yīng)的回?zé)岢槠麎毫χg的交點(diǎn)，確定出汽輪機(jī)等到熵膨脹的回?zé)岢槠?，利?弗留格爾公式求解修正后的中間各級(jí)組的前后壓力比，利用級(jí)組流量與級(jí)組前壓力成正比 關(guān)系的原理，求解回?zé)嵯到y(tǒng)修正后的最末級(jí)組前壓力；(d)通流部分結(jié)垢程度的診斷環(huán)節(jié)，對(duì)于汽輪機(jī)中間各級(jí)組，利用步驟(c)得到的某級(jí) 組前后壓力比，并結(jié)合設(shè)計(jì)工況下該級(jí)組的前后壓力比數(shù)值，得
全文摘要
一種汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢程度的在線監(jiān)測(cè)方法，其特點(diǎn)是，它包括數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)、主蒸汽流量計(jì)算環(huán)節(jié)、回?zé)嵯到y(tǒng)參數(shù)修正環(huán)節(jié)和通流部分結(jié)垢程度的診斷環(huán)節(jié)，通過(guò)上述環(huán)節(jié)利用汽輪機(jī)運(yùn)行中現(xiàn)有的各級(jí)回?zé)岢槠麎毫y(cè)點(diǎn)，對(duì)于中間各個(gè)級(jí)組，將在線監(jiān)測(cè)得到的各個(gè)級(jí)組前后壓力比，與通流部分狀態(tài)正常時(shí)的各個(gè)級(jí)組的前后壓力比進(jìn)行對(duì)比，從而判斷汽輪機(jī)中間各級(jí)組通流部分的結(jié)垢狀態(tài)；對(duì)于最末級(jí)組，將在線監(jiān)測(cè)得到的最末級(jí)組前的壓力，與在相同主蒸汽流量條件下汽輪機(jī)最末級(jí)組前的壓力比進(jìn)行對(duì)比，從而判斷汽輪機(jī)最末級(jí)組通流部分面積的結(jié)垢情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪機(jī)整個(gè)通流部分結(jié)垢程度的在線診斷。具有方法科學(xué)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)，判斷準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05B19/048GK102004460SQ20101056464
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月24日
發(fā)明者姜鐵騮, 張毅, 張愛(ài)萍, 曹麗華, 李勇, 王加勇, 金建國(guó) 申請(qǐng)人:東北電力大學(xué)