一种汽轮机高压缸通流级效率异常的诊断方法技术

本发明专利技术公开了一种汽轮机高压缸通流级效率异常的诊断方法。本发明专利技术的研究内容为：如何诊断出高压缸通流参数异常的原因。本发明专利技术的方案为：首先，测试进汽温度变化对高压缸通流级效率的影响，根据水蒸汽在汽轮机级内的膨胀过程线化趋势来判断高压缸内部是否存在漏汽现象；然后，关闭高压缸各段抽汽的电动门，测量进汽、排汽和各段抽汽的压力和温度，变工况计算出抽汽压力与级后流量比，比较抽汽压力与对应通流级后压力的差异，最终确定高压缸通流级效率异常的原因。本发明专利技术利用过热蒸汽在汽轮机内的膨胀特性和道内的流动特性，通过边界条件来诊断出汽轮机高压缸通流级效率异常的原因，填补了国内汽轮机高压缸通流级效率异常诊断的技术空白。

Method for diagnosing abnormal flow level efficiency of steam turbine high pressure cylinder

The invention discloses a diagnostic method for the abnormal flow level of a steam turbine high pressure cylinder. The research contents of the invention are as follows: how to diagnose the abnormal flow parameter of the high pressure cylinder. The scheme of the invention is as follows: first, effect of test temperature on the high pressure cylinder inlet flow path efficiency, according to the expansion line trend of steam in the steam turbine stage to determine whether there are leakage phenomena of the high-pressure cylinder; then, close the electric door HP cylinder extraction steam, steam inlet and exhaust measurement steam and extraction steam pressure and temperature, variable conditions is calculated after the extraction pressure and flow ratio, compared with the corresponding pressure steam flow path of the pressure, and ultimately determine the cause of high pressure cylinder flow path efficiency anomaly. Flow characteristics and expansion in the use of superheated steam in the steam turbine, the boundary condition is used to diagnose the causes of turbine high pressure cylinder flow path efficiency abnormal, fill the technology gaps in the domestic high pressure cylinder of steam turbine through flow anomaly diagnosis efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种汽轮机高压缸通流级效率异常的诊断方法
：本专利技术属于火力发电领域，具体涉及一种汽轮机高压缸通流级效率异常的诊断方法。
技术介绍
：在火力发电领域中，汽轮机是将蒸汽热能转化为电能的关键设备之一，国内汽轮机的发展路线是“引进产品-引进技术-部分设备自主生产-完全独立生产-独立开发创新型产品”。随着设计和制造水平的提高，国内汽轮机制造厂的生产和研发出的部分产品性能已经接近国际一流水平，但部分型号汽轮机仍然存在很多问题，汽轮机高压缸通流级效率异常(低于设计值)是常见的问题之一。通常来说，汽轮机高压缸通流级效率异常有两种情况：(1)由于设计或制造存在缺陷造成高压缸通流级效率真实偏低。(2)高压缸内部有高品质蒸汽漏汽至抽汽管道或者抽汽腔室有节流现象，导致实测通流参数异常目前，造成实测通流级效率异常。国内汽轮机设备性能验收试验或大修试验均有相关试验标准参考(比如PTC62004和GB/T8117)，试验标准或规程对汽轮机性能试验的操作流程、试验需要的测点种类及数量和试验仪表的精度作了详细要求，但均未提及高压缸通流级效率异常等汽轮机故障诊断分析相关方法。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种汽轮机高压缸通流级效率异常的诊断方法，该方法能够有效解决如何汽轮机高压缸通流级效率异常的原因。利用该方法对某一具体的汽轮机高压缸及其通流级进行研究分析，根据测量结果绘制出蒸汽膨胀过程线和计算出的级后流量与压力比值关系，诊断出高压缸通流级效率异常的原因。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案来实现：一种汽轮机高压缸通流级效率异常的诊断方法，包括以下步骤：在机组还未投入运行时，在汽轮机高压缸的进汽、排汽和各段抽汽管道上安装温度和压力试验测点；在机组投入运行时，在额定进汽参数下试汽轮机高压缸进汽、排汽和各段抽汽的压力和温度，计算汽轮机高压缸通流级效率，根据焓熵图绘制蒸汽在汽轮机高压缸内部的膨胀过程线，并与设计值比较；如果通流级后蒸汽或抽汽温度偏离设计值5℃以上，则改变汽轮机高压缸进汽温度，测试汽轮机高压缸进汽、排汽和各段抽汽的压力和温度，计算汽轮机高压缸通流级效率，判断是否是由漏汽现象造成通流级效率异常；如果通流级后蒸汽抽汽压力偏离设计值1％以上，关闭汽轮机高压缸各段抽汽的电动门，测量进汽、排汽和各段抽汽的压力和温度，计算此时抽汽压力与级后流量比，并进行变工况计算，判断出抽汽压力是否与对应通流级后压力的关系，判断抽汽腔室是否存在流动损失，从而诊断出造成汽轮机高压缸通流级效率偏低的原因。本专利技术进一步的改进在于：当机组正常运行时，将汽轮机高压调门开度强制不变，汽轮机进汽在保持机组回热系统正常投入运行，测量高压缸的进汽、排汽和抽汽参数，计算高压缸通流级效率，其计算公式如下：式中：Hin—通流级进汽焓值，kJ/kg；Ho'ut—通流级等熵排汽焓，kJ/kg；Hout—通流级排汽焓，kJ/kg；在压力保持不变时，改变汽轮机高压缸进汽温度，此时，高压缸通流级真实效率不变，如果汽轮机存在内漏现象，相当于有一部分蒸汽从通流级前直接漏至高压缸排汽或各段抽汽参数，实测的通流级效率会随级前蒸汽温度变化而变化，在调门开度和进汽压力不变的情况下，蒸汽温度变化影响汽轮机进汽比容的变化，蒸汽比容根据国际公式化委员会1967年工业用IFC水和水蒸汽状态方程V＝f(P,T)，从而会影响汽轮机进汽通流能力，新蒸汽温度下的汽轮机进汽质量流量影响的计算公式如下：式中：G—初始工况下汽轮机进汽流量，t/h；G'—变工况下汽轮机进汽流量，t/h；V—初始工况下汽轮机进汽比容，m3/kg；V'—变工况下汽轮机进汽比容，m3/kg；测量靠近汽缸本体的抽汽管内的蒸汽压力代替测量，但是如果因设计或安装的原因导致通流级后蒸汽流动至抽汽管道的流动损失偏大，实测抽汽管道内的蒸汽压力会低于通流级后蒸汽压力，此时计算出的通流级效率会低于实际值，关闭抽汽管道上的电动门后，抽汽管道内的水蒸汽的压力为静压，与通流级后蒸汽压力基本相当；关闭抽汽电动门后，会造成对应通流级后的流量增大，从而会导致级后压力发生变化，汽轮机级后压力与流量的折算公式如下：式中：G0—初始工况下汽轮机级段通流量，t/h；G1—变工况下汽轮机级段通流量，t/h；P0—初始工况下汽轮机级段前压力，MPa；P01—变工况下汽轮机级段前压力，MPa；P0—初始工况下汽轮机级段后压力，MPa；P21—变工况下汽轮机级段后压力，MPa；根据过热蒸汽在汽轮机通流级内的膨胀特性和汽轮机抽汽管道内蒸汽流动特性，诊断出汽轮机高压缸通流级效率异常的原因。本专利技术具有如下的优点：事先布置好测试通流级效率的相关测点，在机组正常运行时，将汽轮机高压缸进汽调节阀门开度保持不变，测试并分析出汽轮机高压缸进汽参数变化对汽轮机高压缸通流级效率(测试效率)的影响，根据水蒸汽在汽轮机级内的膨胀过程线(膨胀效率)的变化趋势来判断汽轮机高压缸内部是否存在漏汽现象；然后，关闭汽轮机高压缸各段抽汽的电动门，测量进汽、排汽和各段参数，计算此时抽汽压力(静压)与级后流量比，据此判断出抽汽压力是否与对应通流级后的压力一致，最终确定汽轮机高压缸通流级效率异常的原因。为了提高汽轮机高压缸通流效率诊断的准确性，可以增大汽轮机高压缸进汽温度的变化梯度和变化次数，在测试过程中尽量保持汽轮高压缸进汽压力稳定。附图说明：图1为本专利技术在测点安装示意图。图2为不同参数下的无内部漏汽现象时的汽轮机高压缸通流膨胀过程线。图3为不同参数下的有内部漏汽现象时的汽轮机高压缸通流膨胀过程线。图4为不同参数下的通流级后至抽汽压力测点之间存在流动损失时的汽轮机高压缸通流膨胀过程线。图5为主蒸汽漏汽至零段抽汽和一段抽汽漏汽量分别为0t/h、2t/h、4t/h和6t/h时的抽汽膨胀过程线。图6为汽轮机变工况计算流程图。图7为汽轮机高压缸通流效率诊断方法的流程图。具体实施方式：下面结合附图对本专利技术做进一步地详细说明。如图1所示，机组还未投入运行时，参考ASMEPTC6标准，在汽轮机高压缸的进汽、排汽和各段抽汽管道上安装温度和压力试验测点，压力测点装在上游，压力测量采用精度为0.075级的压力变送器，温度测点布置双重测点，试验专用精密级E型热电偶为一次测量元件，二次仪表采用温度变送器测量，采集系统采用EIC分布式数据采集装置结合英国施伦伯杰公司生产的IMP数据采集板，压力和温度信号送入数据采集系统实现自动存储和记录试验数据。强制汽轮机高压调阀开度不变，保持主蒸汽压力不变，在进汽温度分别为538℃、523℃和508℃下测试汽轮机高压缸通流级效率，根据焓熵图绘制出的蒸汽膨胀过程线，会出现以下几种情况：如图2所示，根据测试数据和焓熵图绘制出的蒸汽膨胀过程线基本平行，此时可认为通流级效率偏低是由于高压缸本体效率偏低导致的。如图3所示，各段抽汽压力基本不变，根据测试数据和焓熵图绘制出的蒸汽膨胀过程线出现熵减现象，违背了热力学第二定律，若测试通流效率的此时可认为通流级效率偏低是与高压缸内部漏汽现象有关。表1测试工况通流级效率与设计值的比较如图4所示，各段抽汽温度基本不变，零段抽汽和一段抽汽压力偏低，根据测试数据和焓熵图绘制出的蒸汽膨胀过程线与设计状态偏离，这可能是由于设计制造偏差或测试抽汽压力低于汽轮机级后压力(通流级后至对应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽轮机高压缸通流级效率异常的诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：在机组还未投入运行时，在汽轮机高压缸的进汽、排汽和各段抽汽管道上安装温度和压力试验测点；在机组投入运行时，在额定进汽参数下试汽轮机高压缸进汽、排汽和各段抽汽的压力和温度，计算汽轮机高压缸通流级效率，根据焓熵图绘制蒸汽在汽轮机高压缸内部的膨胀过程线，并与设计值比较；如果通流级后蒸汽或抽汽温度偏离设计值5℃以上，则改变汽轮机高压缸进汽温度，测试汽轮机高压缸进汽、排汽和各段抽汽的压力和温度，计算汽轮机高压缸通流级效率，判断是否是由漏汽现象造成通流级效率异常；如果通流级后蒸汽抽汽压力偏离设计值1％以上，关闭汽轮机高压缸各段抽汽的电动门，测量进汽、排汽和各段抽汽的压力和温度，计算此时抽汽压力与级后流量比，并进行变工况计算，判断出抽汽压力是否与对应通流级后压力的关系，判断抽汽腔室是否存在流动损失，从而诊断出造成汽轮机高压缸通流级效率偏低的原因。

【技术特征摘要】
1.一种汽轮机高压缸通流级效率异常的诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：在机组还未投入运行时，在汽轮机高压缸的进汽、排汽和各段抽汽管道上安装温度和压力试验测点；在机组投入运行时，在额定进汽参数下试汽轮机高压缸进汽、排汽和各段抽汽的压力和温度，计算汽轮机高压缸通流级效率，根据焓熵图绘制蒸汽在汽轮机高压缸内部的膨胀过程线，并与设计值比较；如果通流级后蒸汽或抽汽温度偏离设计值5℃以上，则改变汽轮机高压缸进汽温度，测试汽轮机高压缸进汽、排汽和各段抽汽的压力和温度，计算汽轮机高压缸通流级效率，判断是否是由漏汽现象造成通流级效率异常；如果通流级后蒸汽抽汽压力偏离设计值1％以上，关闭汽轮机高压缸各段抽汽的电动门，测量进汽、排汽和各段抽汽的压力和温度，计算此时抽汽压力与级后流量比，并进行变工况计算，判断出抽汽压力是否与对应通流级后压力的关系，判断抽汽腔室是否存在流动损失，从而诊断出造成汽轮机高压缸通流级效率偏低的原因。2.根据权利要求1所述的一种汽轮机高压缸通流级效率异常的诊断方法，其特征在于：当机组正常运行时，将汽轮机高压调门开度强制不变，汽轮机进汽在保持机组回热系统正常投入运行，测量高压缸的进汽、排汽和抽汽参数，计算高压缸通流级效率，其计算公式如下：式中：Hin—通流级进汽焓值，kJ/kg；H′out—通流级等熵排汽焓，kJ/kg；Hout—通流级排汽焓，kJ/kg；在压力保持不变时，改变汽轮机高压缸进汽温度，此时，高压缸通流级真实效率不变，如果汽轮机存在内漏现象，相当于有一部分蒸汽从通流级前...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴东升，付昶，王伟锋，吴涛，文乐，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61