【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及发电厂设备运行状态测试和诊断，特别涉及一种汽轮机阀门快关状态测试系统和分析方法。
技术介绍
1、为提高机组热效率、减少污染物排放，火力发电机组一直致力于提升机组容量和蒸汽参数。随着我国火力发电机技术的不断进步，超临界、超超临界大型汽轮机组已经成为国内火力发电设备的主力军。大型汽轮机组蒸汽参数高、容量大，在发生甩负荷或紧急停机时需要进汽阀门快速关闭以防止机组超速、飞车的发生。
2、汽轮机的阀门维护一般按照固定的检修周期进行。在检修周期内，对于汽轮机阀关闭行为的评估主要通过两种方式进行：在机组运行时，通过阀门在线试验(松动或全行程试验)来判断阀门是否能正常进行关闭动作；在机组停机时，根据《汽轮机调节保安系统试验导则》(dl/t 711-2019)对阀门关闭时间进行测量，根据测量结果判断阀门在紧急停机工况下能否快速关闭；对于防超速来说，阀门的快关状态尤为重要。
3、但目前利用高速采集系统获取的阀门关闭时间数据仅用于判断关闭是否超时，很少分析在标准范围内的阀门快关状态(尽管阀门快关试验合格，但快关时间可能逐年增加、快关状态劣化)，也难以对快关超时的深层原因进行分析。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是在现有的阀门快关试验方法基础上，提供一种汽轮机阀门快关状态测试系统和分析方法。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、一种汽轮机阀门快关状态测试系统，包括压力传感器一，压力传感器二，线性位移传感器，数据采集单元，数据存储和分析单元。
4、根据上述测试系统，汽轮机阀门快关状态分析算法的核心思路是结合阀门快关时阀门行程曲线、缓冲腔液压油压力曲线、回油管路液压油压力曲线对阀门进行受力分析，比较阀门在正常和异常状态下曲线的差异，评估阀门快关状态的劣化情况，分析阀门快关状态劣化的原因，具体如下：
5、一种基于汽轮机阀门快关状态测试系统的阀门快关状态分析方法，包括如下步骤：
6、步骤1、获取标准曲线：对调试完成的阀门进行快关测试，快关测试记录的参数包括快关电磁阀动作指令、阀门行程、压力传感器一信号和压力传感器二信号，测试所得的各参数随时间变化的曲线作为分析参考用标准曲线，测得的动作指令、阀门行程、压力传感器一、压力传感器二信号的标准曲线分别记为d0(t)、x0(t)、pr0(t)和pb0(t)。ts0为快关动作开始的时刻，te0为快关动作结束的时刻，记tz＝te0-ts0为参考快关时间。
7、步骤2、阀门快关劣化状态判断：机组运行一段时间停运后，对该阀门进行快关测试。快关测试得到的快关电磁阀动作指令、阀门行程、压力传感器一信号和压力传感器二信号分别记为d1(t)、x1(t)、pr1(t)和pb1(t)；ts1为快关动作的开始时间，te1为快关动作的结束时间，比较te1-ts1与tz的大小，判断阀门快关状态的劣化情况；
8、进一步的，当阀门快关发生劣化时，截取x0(t)和x1(t)上从快关动作开始到快关动作结束段的曲线，两条曲线分别记为x0(t)’和x1(t)’。考虑到阀门快关状态劣化后，关闭时间大于参考快关时间，x1(t)的截取时间范围为ts1时刻到ts1+tz时刻，以保证截取的两条曲线时间长度相同。将截取后的曲线作差，得到差异曲线y(t)＝x1(t)’-x0(t)’，对y(t)求导得到y(t)’，根据y(t)’极大值点所在时刻对应的阀门行程可以初步判断阀门快关劣化发生的区域。
9、步骤3、阀门快关物理模型构建：以油动机活塞为分析对象，在阀门快关过程中，活塞主要受到弹簧回复力fx、缓冲腔液压油提升力fb、液压油粘性阻力fν以及系统摩擦阻力fμ的作用，其中系统摩擦阻力主要产生于阀杆和衬套等阀门组件间的相对运动，油动机活塞在快关过程中满足运动方程：公式中，m为油动机活塞的等效质量，pb为缓冲腔液压油压力，a为活塞盘表面积，bh为活塞阻尼系数。
10、步骤4、分析阀门快关劣化原因：依次分析阀门快关劣化原因包括回油管路堵塞、缓冲孔堵塞、弹簧刚度下降、系统摩擦阻力增大、液压油粘性摩擦系数增大。
11、进一步的，阀门快关劣化原因分析-回油管路堵塞：当回油管路内部有异物堵塞管道时，会导致阀门快关时间变长，可通过比较回油管路压力曲线与标准压力曲线的差异进行判别。首先，在比较前对标准油压曲线pr0(t)和试验油压曲线pr1(t)作归一化处理，以排除系统初始油压差异对计算结果的干扰。然后截取从快关动作开始到快关动作结束段的曲线，两条曲线分别记为pr0(t)’和pr1(t)’。考虑到阀门快关状态劣化后，关闭时间大于参考快关时间，pr1(t)的截取时间范围为ts1时刻到ts1+tz时刻，以保证截取的两条曲线时间长度相同。计算油压累积差异δp＝∑(pr1(t)'-pr0(t)')，根据δp的计算结果判断是否发生回油管路堵塞；
12、进一步的，阀门快关劣化原因分析-缓冲孔堵塞：当缓冲孔堵塞时，在液压油密度和缓冲孔前后压差不变的情况下，通过缓冲孔的液压油流量会减小，从而导致阀门快关时间变长，可通过计算、比较缓冲孔通流系数与标准系数的差异进行判别。汽轮机阀门快关初始阶段，活塞盘柱塞头距离缓冲孔较远，油动机缓冲腔内的液压油发生局部压力损失，油缸内的液压油流量满足公式其中q为液压油流量，cq为流道突然收缩的无因次流量系数，ab为缓冲孔的面积，ρ为液压油密度。因为液压油随活塞一起运动，液压油流量也满足公式q＝a.v，其中v为活塞运动速度，v0(t)可根据阀门行程曲线x0(t)求导获得。记fbh＝cqkak为缓冲孔通流系数，该系数可根据公式计算。根据标准曲线计算得到参考缓冲孔通流系数fbh0，同样，根据试验曲线计算得到试验缓冲孔通流系数fbh1，比较fbh1与fbh0大小，判断是否发生缓冲孔堵塞；
13、进一步的，阀门快关劣化原因分析-弹簧刚度下降：当弹簧刚度下降时，弹簧回复力减小导致阀门关闭减缓。根据v0(t)曲线上阀门速率变化情况，找到阀门运动接近匀速运动的时间段(减少运动速率变化对计算结果的干扰)，该时间段的开始时间记为tus0，结束时间记为tue0，以tus0为起点、以tue0为终点，在x0(t)上截取一段曲线记为xu0(t)，在pb0(t)上截取一段曲线记为pub0(t)，以xu0(t)为横坐标值，以pb0(t)为纵坐标值绘制曲线，该曲线的斜率k0即为参考弹簧刚度值。用同样的方法计算得到试验弹簧刚度值k1，比较k1与k0的大小判断弹簧刚度是否发生改变；
14、进一步的，阀门快关劣化原因分析-系统摩擦阻力增大：阀门长时间运行会导致阀内组件表面产生氧化皮，增加阀杆与衬套等运动部件间的摩擦阻力，导致阀门关闭减缓。当系统摩擦阻力增大时，在弹簧刚度未本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种汽轮机阀门快关状态测试系统，其特征在于，包括压力传感器一(05)、压力传感器二(04)、线性位移传感器(10)、数据采集单元(06)、数据存储和分析单元(08)；
2.一种基于权利要求1所述的汽轮机阀门快关状态测试系统的阀门快关状态分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的汽轮机阀门快关状态测试系统的阀门快关状态分析方法，其特征在于，所述步骤4中：
4.根据权利要求2所述的汽轮机阀门快关状态测试系统的阀门快关状态分析方法，其特征在于，所述步骤4中：
5.根据权利要求4所述的汽轮机阀门快关状态测试系统的阀门快关状态分析方法，其特征在于，所述步骤4中：
6.根据权利要求4所述的汽轮机阀门快关状态测试系统的阀门快关状态分析方法，其特征在于，所述步骤4中：
7.根据权利要求5所述的汽轮机阀门快关状态测试系统的阀门快关状态分析方法，其特征在于，所述步骤4中：
8.根据权利要求2所述的汽轮机阀门快关状态测试系统的阀门快关状态分析方法，其特征在于，依次分析所述阀门快关劣化原因：回油管
...【技术特征摘要】
1.一种汽轮机阀门快关状态测试系统，其特征在于，包括压力传感器一(05)、压力传感器二(04)、线性位移传感器(10)、数据采集单元(06)、数据存储和分析单元(08)；
2.一种基于权利要求1所述的汽轮机阀门快关状态测试系统的阀门快关状态分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的汽轮机阀门快关状态测试系统的阀门快关状态分析方法，其特征在于，所述步骤4中：
4.根据权利要求2所述的汽轮机阀门快关状态测试系统的阀门快关状态分析方法，其特征在于，所述步骤4中：
5.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：梅益铭，陆陆，裘立春，阎越圣，华敏，孙永平，王贤明，王展宏，严小华，修梦菲，祝庆一，
申请(专利权)人：浙江浙能技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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