一种汽轮机叶顶间隙的监控方法和监控系统装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种汽轮机叶顶间隙的监控方法和监控系统装置，所述监控方法包括：建立待监控汽轮机模型，并在模型上标记至少两个膨胀标记点；设定汽轮机模型的边界条件以及运行参数，分析得到不同运行参数下的位移场数据，并根据位移场数据建立膨胀标记点的膨胀量Z与各级叶片的叶顶间隙h

【技术实现步骤摘要】
一种汽轮机叶顶间隙的监控方法和监控系统装置


[0001]本专利技术属于汽轮机检测
，涉及一种汽轮机叶顶间隙的监控方法和监控系统装置。

技术介绍

[0002]汽轮机作为发电厂中的主要热力设备，其效率的高低直接影响整个机组的经济性，提高汽轮机效率对机组保供及能源节约具有重要的意义。在汽轮机设计中，动叶顶部和汽缸壁之间为了避免摩擦而留有叶顶间隙，由于动叶前后存在压差，不可避免地出现泄漏流动。汽轮机高压缸内蒸汽压力和温度最高，间隙泄漏流速度最大，如果汽轮机高压缸叶顶间隙控制不好，容易引起动静碰磨、高压缸效率下降，甚至造成转子振动过大导致机组跳机的重大事故。
[0003]叶片在旋转过程中会伸长，因此对于汽轮机高压缸的径向间隙，叶顶间隙更加难以预测，汽轮机制造企业和发电企业对于汽轮机高压内缸叶顶间隙缺少监控手段，通常采用增大叶顶间隙、使用弹簧汽封等方式来避免叶顶的动静碰磨，防止叶顶汽封磨损，但过大的间隙会造成高压缸效率下降。
[0004]叶顶间隙的调整是在冷态条件下进行的，无法准确判断热态情况下叶顶间隙的情况，尤其在启动时，转子和叶片膨胀更快，在主蒸汽温度升温调整不合理时，容易造成叶顶间隙过小引起动静碰磨，使得叶顶汽封出现较大磨损，汽封间隙变大造成漏汽量增大，对高压缸效率产生很大的影响。
[0005]因此，需要一种汽轮机高压内缸叶顶间隙监控方法及系统，对汽轮机高压内缸叶顶间隙进行在线监控，从而科学控制主蒸汽的升温速率，防止动静碰磨，保证高压缸具有良好的经济性。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种汽轮机叶顶间隙的监控方法和监控系统装置，利用有限元计算建立标记点膨胀量与叶顶间隙的函数关系，根据汽轮机实际运行参数实现叶顶间隙的实时监控，为汽轮机的优化启动、避免动静碰磨，保证汽轮机高压缸效率。
[0007]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种汽轮机叶顶间隙的监控方法，所述监控方法包括：
[0009]建立待监控汽轮机模型，并在模型上标记至少两个膨胀标记点；
[0010]设定汽轮机模型的边界条件以及运行参数，分析得到不同运行参数下的位移场数据，并根据位移场数据建立膨胀标记点的膨胀量Z与各级叶片的叶顶间隙h
rn
之间的函数模型，n为汽轮机叶片的级数；
[0011]检测汽轮机运行过程中的运行参数，检测后按照所述函数模型实时计算汽轮机中各级叶片的叶顶间隙，监控得到汽轮机中叶片的叶顶间隙的最小值h
r
以及变化率最大值a
r
，
并确定汽轮机的启动策略。
[0012]本专利技术通过建立汽轮机模型，并标记膨胀标记点，在有限元分析计算下，得到不同运行参数下的汽轮机模型位移场数据，进一步地，根据位移场数据建立膨胀标记点的膨胀量与各级叶片的叶顶间隙之间的函数模型，从而在汽轮机实际运行过程中，将运行参数输入函数模型，实时分析计算汽轮机的叶顶间隙的最小值h
r
以及变化率最大值a
r
，实现实时监控汽轮机的叶顶间隙情况，并根据监控数据进行汽轮机启动策略优化，在保障汽轮机的安全性的前提下维持了高压缸的高效率；本专利技术通过建立运行参数
‑
膨胀量
‑
叶顶间隙的函数模型，对汽轮机运行参数检测采集，从而实现叶顶间隙的在线实时监控，为汽轮机的优化启动、避免动静碰磨，保证汽轮机高压缸效率。
[0013]需要说明的是，本专利技术中叶顶间隙代表的是动静部之间的间隙，即叶片顶部与内缸壁之间的间隙；胀标记点的膨胀量代表的是沿叶片的轴线方向(叶片指向内缸壁的方向)的膨胀长度。
[0014]需要说明的是，本专利技术对函数模型的建立方式不做具体要求和特殊限定，本领域技术人员可根据回归模型进行建立函数关系。
[0015]作为本专利技术的一个优选技术方案，所述汽轮机模型包括内缸、转子以及叶片。
[0016]需要说明的是，本专利技术中汽轮机模型包括内缸、转子和叶片，其中叶片居中设置于内缸内，转子与叶片连接，转子带动叶片在内缸内转动。
[0017]作为本专利技术的一个优选技术方案，所述膨胀标记点至少位于汽轮机中转子的排气侧以及内缸的排气侧。
[0018]作为本专利技术的一个优选技术方案，所述运行参数包括主蒸汽温度、主蒸汽压力、主蒸汽流量以及汽轮机转速。
[0019]作为本专利技术的一个优选技术方案，所述边界条件包括材料性能参数、推力轴推力面为位移零点以及各级叶片的冷态叶顶间隙h
ln
、热边界和力边界。
[0020]本专利技术中通过设置边界条件和运行参数，确定叶顶间隙的监视部位点，具体地输入内缸、转子及叶片的材料性能参数，包括弹性模量、泊松比、线膨胀系数、比热容等，以推力轴承推力面处为零点，开展汽轮机中内缸及所属叶顶间隙的位移场计算，计算得出不同主蒸汽温度和流量以及不同冷态叶顶间隙的情况下，计算各级动叶叶顶间隙的最小值h
rn
(n表示汽轮机级数，取1，2，
…
n)以及转子和内缸膨胀标记点的膨胀量。
[0021]需要说明的是，不同运行参数下，例如不同主蒸汽温度、主蒸汽压力和主蒸汽流量下，冷态叶顶间隙具有不同的数值。
[0022]作为本专利技术的一个优选技术方案，所述启动策略具体包括：
[0023]当a
r
<0.001mm/s，且h
r
>0.4h
ln
，机组正常启动，例如a
r
为0.0001mm/s、0.0002mm/s、0.0003mm/s、0.0004mm/s、0.0005mm/s、0.0006mm/s、0.0007mm/s、0.0008mm/s或0.0009mm/s，h
r
为0.44h
ln
、0.48h
ln
、0.52h
ln
、0.56h
ln
、0.60h
ln
、0.64h
ln
、0.68h
ln
、0.72h
ln
、0.76h
ln
或0.80h
ln
。
[0024]当0.001mm/s<a
r
<0.005mm/s，且h
r
>0.4h
ln
，调整主蒸汽温度和主蒸汽流量降低a
r
，例如a
r
为0.0014mm/s、0.0018mm/s、0.0022mm/s、0.0026mm/s、0.0030mm/s、0.0034mm/s、0.0038mm/s、0.0042mm/s、0.0046mm/s或0.0049mm/s；h
r
为0.44h
ln
、0.48h
ln
、0.52本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种汽轮机叶顶间隙的监控方法，其特征在于，所述监控方法包括：建立待监控汽轮机模型，并在模型上标记至少两个膨胀标记点；设定汽轮机模型的边界条件以及运行参数，分析得到不同运行参数下的位移场数据，并根据位移场数据建立膨胀标记点的膨胀量Z与各级叶片的叶顶间隙h
rn
之间的函数模型，n为汽轮机叶片的级数；检测汽轮机运行过程中的运行参数，检测后按照所述函数模型实时计算汽轮机中各级叶片的叶顶间隙，监控得到汽轮机中叶片的叶顶间隙的最小值h
r
以及变化率最大值a
r
，并确定汽轮机的启动策略。2.根据权利要求1所述的监控方法，其特征在于，所述汽轮机模型包括内缸、转子以及叶片。3.根据权利要求1或2所述的监控方法，其特征在于，所述膨胀标记点至少位于汽轮机中转子的排气侧以及内缸的排气侧。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的监控方法，其特征在于，所述运行参数包括主蒸汽温度、主蒸汽压力、主蒸汽流量以及汽轮机转速。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的监控方法，其特征在于，所述边界条件包括材料性能参数、推力轴推力面为位移零点以及各级叶片的冷态叶顶间隙h
ln
、热边界和力边界。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的监控方法，其特征在于，所述启动策略具体包括：当a
r
<0.001mm/s，且h
r
>0.4h
ln
，机组正常启动；当0.001mm/s<a
r
<0.005mm/s，且h
r
>0.4h
ln
，调整主蒸汽温度和主蒸汽流量降低a
r
；当a
r
<0.005mm/s且h
r
<0.4h
ln
，或a
r
>0.005mm/...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭荣，章义发，刘凤友，徐国生，陈洪溪，周天旺，杨辉，汪勇，邓志成，
申请(专利权)人：国家电投集团内蒙古能源有限公司国家电投集团江西电力有限公司，
类型：发明
国别省市：