一种基于热力参数的汽轮机通流部分故障诊断方法与流程

本发明属于火电厂汽轮机本体性能评估领域，具体涉及一种基于热力参数的汽轮机通流部分故障诊断方法。

背景技术：

汽轮机通流能力是汽轮机的核心性能指标，但其长期处于高温、高压、高速的工作环境中，极易发生故障，进行汽轮机通流能力监测和故障诊断，对保障汽轮机组稳定、安全、经济运行具有重要意义。但目前的故障诊断系统几乎都是对轴系振动量进行分析以诊断汽轮机的机械故障，其属于后期诊断，即在热力参数及系统性能变化发展到一定程度后才能产生振动现象。

目前运行人员对直接热力参数变化敏感度差，不能及时发现机组性能变化，只有当故障发展到一定程度，引起明显机械振动才能被运行人员察觉，存在反应滞后的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种基于热力参数的汽轮机通流部分故障诊断方法，能够有效的在故障前期预防故障，快速定位故障位置，并给出相应的故障可能原因。

为了达到上述目的，本发明包括以下步骤：

步骤一，实时采集汽轮机运行中的各项参数，并计算蒸汽和水的焓值和熵值；

步骤二，通过热平衡计算各抽汽口抽汽量；

步骤三，计算各级特征通流面积和级组相对内效率，通过与预设的基础值进行比较，判断是否发生故障，若发生故障，则进行步骤四；

步骤四，将故障发生后的热力数据与内置数据库中的数据进行比较，生成比较结果；

步骤五，将比较结果与诊断规则库进行对比，若与规则库一致，则确定故障类型，形成诊断报告；若未与规则库一致，则推送在线专家进一步诊断；

步骤六，专家通过在线对比分析后，确定故障类型，并将该次故障信息存入规则库，形成诊断报告。

步骤一中，采集汽轮机运行的参数包括各级组和各抽汽口的压力和温度，加热器进、出口压力和温度，疏水温度以及主凝结水流量。

步骤一中，根据各漏汽点压力，建立各漏汽点流量与漏汽点压力的函数关系。

步骤三中，预设的基础值为设计值、性能试验值或检修后恢复值。

步骤四中，内置数据库中包含机组正常运行时各工况的热力参数，以及阀门开度对特征通流面积和效率的影响关系等，用于判断面积和效率变化是否由阀门开度或其他因素引起。

与现有技术相比，本发明基于热力参数故障诊断，具有事故前故障预判断能力，且方法简单；本发明相较于压力、温度等一次参数，基于级组效率和特征通流面积的结果可直观反出系统性能变化，具有直观性；本方法中基于级组效率和特征通流面积的结果可精确判断故障发生位置，准确度较高；本方法可基于阀门变化与级组效率和特征通流面积对应关系判断该级组是否真实发生故障；本方法中存在故障数据库，结合机组效率和通流面积可诊断故障产生原因；本方法所使用的数据在电厂原有数据采集系统中，没有增加测点，不需要单独的数据采集系统，系统简单。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为故障前后各调阀阀位变化情况示意图；

图3为各级组特征通流面积故障前后变化示意图；其中，(a)为主蒸汽到调节级级组，(b)为调节级到一段抽汽级组，(c)为一段抽汽到高压缸排汽级组，(d)为再热蒸汽到三段抽汽级组，(e)为三段抽汽到中压缸排汽级组，(f)为低压缸进汽到五段抽汽级组，(g)为五段抽汽到六段抽汽级组；

图4为高压调节阀流量特性关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

参见图1，本发明包括以下步骤：

步骤一，实时采集汽轮机运行中的各项参数，包括各级组和各抽汽口的压力和温度，加热器进、出口压力和温度，疏水温度以及主凝结水流量，并根据采集的参数利用“水和水蒸气性质”计算蒸汽和水的焓值和熵值；

步骤二，根据各漏汽点压力，建立各漏汽点流量与漏汽点压力的函数关系；

步骤三，通过热平衡计算各抽汽口抽汽量；

步骤四，计算各级特征通流面积和级组相对内效率，通过与预设的基础值进行比较，判断是否发生故障，若发生故障，则进行步骤四；预设的基础值为设计值、性能试验值或检修后恢复值；内置数据库中包含机组正常运行时各工况的热力参数，以及阀门开度对特征通流面积和效率的影响关系，用于判断面积和效率变化是否由阀门开度或其他因素引起。

步骤五，将故障发生后的热力数据与内置数据库中的数据进行比较，生成比较结果；

步骤六，将比较结果与诊断规则库进行对比，若与规则库一致，则确定故障类型，形成诊断报告；若未与规则库一致，则推送在线专家进一步诊断；

步骤七，专家通过在线对比分析后，确定故障类型，并将该次故障信息存入规则库，形成诊断报告。

本发明能够直接采用热力参数的热力参数诊断方法对机组故障做出提前反应，且能准确判断故障位置和产生原因，预防或阻止故障恶化。

参见图2，在故障发生前后，1～4号调节阀阀位没有明显变化，而5号和6号调节阀在故障发生后开度明显增大，5号调节阀故障前开度为33％，故障后为58％；6号调节阀故障前为3％，故障后为12％。

参见图3，部分级段特征通流面积发生明显改变，如主蒸汽到调节级和中压缸进汽到三段抽汽级；部分特征通流面积前后保持一致，如调节级到一段抽汽级、一段抽汽到高压缸排汽级组、三段抽汽到中压缸排汽、低压缸进汽到五段抽汽级组、五段抽汽到六段抽汽级组。

结合调门流量特性关系，如图4所示，5号调节阀开度从故障前33％到故障后58％，流量相对变化约15.7％，6号调节阀开度从故障前3％到故障后12％，其流量相对变化约3.7％。根据阀门流量与面积变化的关系，图2所示的调门开度变化导致该级段通流面积增大约3.3％左右，与基于热力参数计算的特征通流面积相对变化量(3.8％)相近，结合机组效率变化可判定该级组未发生通流故障。

计算调门开度变化导致该级段通流面积增大与基于热力参数计算的特征通流面积相对变化量相近，可判定主蒸汽到调节级组未发生通流故障。

中压缸进汽到三段抽汽的明显减小，减小约7.2％，机组在该级段发生了通流故障。

机组停机后揭缸检查，发现中压一级动叶片断裂，损伤中压一级、二级叶片，导致中压缸进汽到三段抽汽级组段通流面积减小，与诊断结果一致。

对于发展缓慢，参数逐渐变化的故障，如通流部分结垢、磨损，可以通过计算和诊断及时发现问题，尽早解决问题，减少机组不必要的经济性损失，并预防故障的进一步发展，将部分故障扼杀在萌芽阶段。对于突然发生的或者已经发生的故障，经过诊断分析，可以快速定位故障发生的位置，并进一步给出故障发生的可能原因。

技术特征：

1.一种基于热力参数的汽轮机通流部分故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，实时采集汽轮机运行中的各项参数，并计算蒸汽和水的焓值和熵值；

步骤二，通过热平衡计算各抽汽口抽汽量；

步骤三，计算各级特征通流面积和级组相对内效率，通过与预设的基础值进行比较，判断是否发生故障，若发生故障，则进行步骤四；

步骤四，将故障发生后的热力数据与内置数据库中的数据进行比较，生成比较结果；

步骤五，将比较结果与诊断规则库进行对比，若与规则库一致，则确定故障类型，形成诊断报告；若未与规则库一致，则推送在线专家进一步诊断；

步骤六，专家通过在线对比分析后，确定故障类型，并将该次故障信息存入规则库，形成诊断报告。

2.根据权利要求1所述的一种基于热力参数的汽轮机通流部分故障诊断方法，其特征在于，步骤一中，采集汽轮机运行的参数包括各级组和各抽汽口的压力和温度，加热器进、出口压力和温度，疏水温度以及主凝结水流量。

3.根据权利要求1所述的一种基于热力参数的汽轮机通流部分故障诊断方法，其特征在于，步骤一中，根据各漏汽点压力，建立各漏汽点流量与漏汽点压力的函数关系。

4.根据权利要求1所述的一种基于热力参数的汽轮机通流部分故障诊断方法，其特征在于，步骤三中，预设的基础值为设计值、性能试验值或检修后恢复值。

5.根据权利要求1所述的一种基于热力参数的汽轮机通流部分故障诊断方法，其特征在于，步骤四中，内置数据库中包含机组正常运行时各工况的热力参数，以及阀门开度对特征通流面积和效率的影响关系。

技术总结
本发明公开了一种基于热力参数的汽轮机通流部分故障诊断方法，本发明基于热力参数故障诊断，具有事故前故障预判断能力，且方法简单；本发明相较于压力、温度等一次参数，基于级组效率和特征通流面积的结果可直观反出系统性能变化，具有直观性；本方法中基于级组效率和特征通流面积的结果可精确判断故障发生位置，准确度较高；本方法可基于阀门变化与级组效率和特征通流面积对应关系判断该级组是否真实发生故障；本方法中存在故障数据库，结合机组效率和通流面积可诊断故障产生原因；本方法所使用的数据在电厂原有数据采集系统中，没有增加测点，不需要单独的数据采集系统，系统简单。

技术研发人员：薛朝囡;高庆;张永海;石慧;屈杰;谷伟伟;曾立飞;高登攀
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司;西安西热节能技术有限公司
技术研发日：2020.04.10
技术公布日：2020.07.03