燃气轮机压气机性能退化实时监测方法和装置与流程

本技术涉及燃气轮机气路故障诊断，尤其涉及燃气轮机压气机性能退化实时监测方法和装置。

背景技术：

1、燃气轮机运行一段时间后，压气机叶片表面会形成积垢，改变叶片的气动性能，具体表现为通流面积变小、压力系数减小、阻力系数增大，导致压气机的流量、压比和效率都下降，性能曲线发生变化。由于压气机叶片积垢引起的可恢复损失一般占性能损失的70％～80％，当压气机的积垢使空气流量减少5％时，会使出力降低13％并使热耗增加5.5％。

2、现在一般在燃气轮机压气机压比下降4％、效率下降5％时，采取压气机清洗措施来消除积垢，以恢复出力和效率。然而进气温度对气机性能有较大的影响，通过比较相同负荷工况下压气机压比和效率的变化来评估压气机的性能退化程度会产生较大误差，造成压气机水洗过于频繁或不够及时。

技术实现思路

1、本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本技术的第一个目的在于提出一种燃气轮机压气机性能退化实时监测方法，解决了现有方法评估压气机的性能退化程度的误差较大，造成压气机水洗过于频繁或不够及时的技术问题，实现了燃气轮机压气机性能退化的实时准确监测。

3、本技术的第二个目的在于提出一种燃气轮机压气机性能退化实时监测装置。

4、为达上述目的，本技术第一方面实施例提出了一种燃气轮机压气机性能退化实时监测方法，包括：获得叶片清洁状态下的压气机在标准状况下的第一压比-质量流量曲线；获取叶片清洁状态下的压气机的压比与质量流量随进气温度的变化关系，并基于变化关系得到修正函数；基于修正函数和第一压比-质量流量曲线计算得到叶片清洁状态下的压气机在实际进气温度下的第二压比-流量曲线；基于第二压比-质量流量曲线计算当前时刻压气机的理论状态，并基于当前时刻压气机的理论状态和实际状态计算当前时刻压气机的性能退化系数；将计算出的当前时刻压气机的性能退化系数与预设的报警值进行比较，若超过预设的报警值，发出压气机水洗报警。

5、本技术实施例的燃气轮机压气机性能退化实时监测方法，基于燃气轮机压气机在标准状况下的压比-流量曲线，充分考虑进气温度对压气机进气流量、压比的影响，分别提出流量、压比对进气温度的修正函数，获得实际进气温度下压气机叶片处于清洁状态时的压比-流量曲线，并定义流量退化系数和压比退化系数来反映实际工况与实际进气温度下、清洁状态的压气机压比-流量曲线的偏差，从而实现对压气机性能退化的实时监测。并在压气机流量和压比的退化系数达到预设的报警值时，发出压气机水洗报警，可以为燃气轮机压气机执行水洗措施提供准确参考。同时，该方法无需引入额外的监测装置，对于各种类型的燃气轮机具有良好的工程适用性。

6、可选地，在本技术的一个实施例中，获取叶片清洁状态下的压气机的压比与质量流量随进气温度的变化关系，包括：

7、基于历史数据或根据数值模拟，得到叶片清洁状态下的压气机的压比与质量流量随进气温度的变化关系；

8、基于变化关系得到修正函数，包括：

9、设定修正函数的形式；

10、基于变化关系确定修正函数的各项系数。

11、可选地，在本技术的一个实施例中，修正函数包括压比修正函数和质量流量修正函数，修正函数表示为：

12、

13、其中，fε(t)表示压比修正函数，fm(t)表示质量流量修正函数，a0、a1、a2、b0、b1、b2为常数，t为压气机进气温度。

14、可选地，在本技术的一个实施例中，第二压比-质量流量曲线表示为：

15、

16、其中，w表示燃机功率，t表示压气机进气温度，表示第一压比-质量流量曲线，t0表示标准状况下的进气温度，fε(t)表示压比修正函数，fm(t)表示质量流量修正函数。

17、可选地，在本技术的一个实施例中，压气机性能退化系数包括压比退化系数和质量流量退化系数，压比退化系数表示为：

18、

19、其中，εreal(w,t)为当前时刻的压气机压比，εclean(w,t)为当前时刻的压气机理论压比，w为当前时刻的燃机功率，t为当前时刻压气机的进气温度；

20、质量流量退化系数表示为：

21、

22、其中，mreal(w,t)为当前时刻的压气机质量流量，mclean(w,t)为当前时刻的压气机理论质量流量，w为当前时刻的燃机功率，t为当前时刻压气机的进气温度。

23、为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种燃气轮机压气机性能退化实时监测装置，包括第一获取模块、第二获取模块、第一计算模块、第二计算模块、判断模块，其中，

24、第一获取模块，用于获得叶片清洁状态下的压气机在标准状况下的第一压比-质量流量曲线；

25、第二获取模块，用于获取叶片清洁状态下的压气机的压比与质量流量随进气温度的变化关系，并基于变化关系得到修正函数；

26、第一计算模块，用于基于修正函数和第一压比-质量流量曲线计算得到叶片清洁状态下的压气机在实际进气温度下的第二压比-流量曲线；

27、第二计算模块，用于基于第二压比-质量流量曲线计算当前时刻压气机的理论状态，并基于当前时刻压气机的理论状态和实际状态计算当前时刻压气机的性能退化系数；

28、判断模块，用于将计算出的当前时刻压气机的性能退化系数与预设的报警值进行比较，若超过预设的报警值，发出压气机水洗报警。

29、可选地，在本技术的一个实施例中，获取叶片清洁状态下的压气机的压比与质量流量随进气温度的变化关系，包括：

30、基于历史数据或根据数值模拟，得到叶片清洁状态下的压气机的压比与质量流量随进气温度的变化关系；

31、基于变化关系得到修正函数，包括：

32、设定修正函数的形式；

33、基于变化关系确定修正函数的各项系数。

34、可选地，在本技术的一个实施例中，修正函数包括压比修正函数和质量流量修正函数，修正函数表示为：

35、

36、其中，fε(t)表示压比修正函数，fm(t)表示质量流量修正函数，a0、a1、a2、b0、b1、b2为常数，t为压气机进气温度。

37、可选地，在本技术的一个实施例中，第二压比-质量流量曲线表示为：

38、

39、其中，w表示燃机功率，t表示压气机进气温度，表示第一压比-质量流量曲线，t0表示标准状况下的进气温度，fε(t)表示压比修正函数，fm(t)表示质量流量修正函数。

40、可选地，在本技术的一个实施例中，压气机性能退化系数包括压比退化系数和质量流量退化系数，压比退化系数表示为：

41、

42、其中，εreal(w,t)为当前时刻的压气机压比，εclean(w,t)为当前时刻的压气机理论压比，w为当前时刻的燃机功率，t为当前时刻压气机的进气温度；

43、质量流量退化系数表示为：

44、

45、其中，mreal(w,t)为当前时刻的压气机质量流量，mclean(w,t)为当前时刻的压气机理论质量流量，w为当前时刻的燃机功率，t为当前时刻压气机的进气温度。

46、本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。