[發(fā)明專利]一種汽輪機(jī)低壓通流區(qū)安全監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)及工作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910333561.6
• 申請日: 2019-04-24
• 公開（公告）號: CN109899120B
• 公開（公告）日: 2023-02-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高慶;屈杰;居文平;朱蓬勃;谷偉偉;曾立飛
• 申請（專利權(quán)）人: 西安熱工研究院有限公司;西安西熱節(jié)能技術(shù)有限公司
• 主分類號: F01D21/00
• 分類號: F01D21/00;F01D21/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

1.一種汽輪機(jī)低壓通流區(qū)安全監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，預(yù)警系統(tǒng)包括通流區(qū)鼓風(fēng)監(jiān)測模塊、長葉片顫振監(jiān)測模塊、葉片水蝕水刷預(yù)警模塊以及最優(yōu)運(yùn)行邊界調(diào)整模塊，通流區(qū)鼓風(fēng)監(jiān)測模塊、長葉片顫振監(jiān)測模塊、葉片水蝕水刷預(yù)警模塊和最優(yōu)運(yùn)行邊界調(diào)整模塊間數(shù)據(jù)互通，并同時連接安全評估模塊；

通流區(qū)鼓風(fēng)監(jiān)測模塊用于評估監(jiān)視低壓通流區(qū)鼓風(fēng)流動狀態(tài)并給出關(guān)鍵物理量的定量表征；

長葉片顫振監(jiān)測模塊用于監(jiān)測評估由葉柵通道內(nèi)負(fù)攻角脫落回流渦引起的長葉片顫振狀態(tài)；

葉片水蝕水刷預(yù)警模塊用于分析預(yù)警處于濕蒸汽區(qū)工作環(huán)境下的低壓末級葉片所承受的水蝕水刷情況；

安全評估模塊接收通流區(qū)鼓風(fēng)監(jiān)測模塊、長葉片顫振監(jiān)測模塊以及葉片水蝕水刷預(yù)警模塊預(yù)處理后的檢測數(shù)據(jù)；通過數(shù)據(jù)分析，尋優(yōu)計算獲取的目標(biāo)機(jī)組安全邊界數(shù)據(jù)，最終進(jìn)行機(jī)組運(yùn)行安全性評價，并將目標(biāo)機(jī)組安全邊界數(shù)據(jù)發(fā)送至最優(yōu)運(yùn)行邊界調(diào)整模塊；

最優(yōu)運(yùn)行邊界調(diào)整模塊與廠級實時及歷史監(jiān)控信息系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，并結(jié)合安全評估模塊發(fā)送的目標(biāo)機(jī)組安全邊界數(shù)據(jù)，通過多目標(biāo)數(shù)據(jù)挖掘，采用自適應(yīng)差分算法，確立最終的目標(biāo)負(fù)荷下的優(yōu)選安全運(yùn)行邊界，并進(jìn)行提示調(diào)整；

工作方法包括以下步驟：

步驟一，通流區(qū)鼓風(fēng)監(jiān)測模塊評估監(jiān)視低壓通流區(qū)鼓風(fēng)流動狀態(tài)并給出關(guān)鍵物理量的定量表征；長葉片顫振監(jiān)測模塊監(jiān)測評估由葉柵通道內(nèi)負(fù)攻角脫落回流渦引起的長葉片顫振狀態(tài)；葉片水蝕水刷預(yù)警模塊分析處于濕蒸汽區(qū)工作環(huán)境下的低壓末級葉片所承受的水蝕水刷情況，并預(yù)警；通流區(qū)鼓風(fēng)監(jiān)測模塊、長葉片顫振監(jiān)測模塊以及葉片水蝕水刷預(yù)警模塊將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)相互流通，并發(fā)送至安全評估模塊；

步驟二，安全評估模塊根據(jù)目標(biāo)機(jī)組熱力特性參數(shù)，建立目標(biāo)機(jī)組的熱力平衡數(shù)學(xué)計算模型，計算獲取了多負(fù)荷工況下熱力系統(tǒng)汽水參數(shù)分布特性的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；再通過建立熱-流-固耦合全三維非定常數(shù)值仿真模型，計算獲取鼓風(fēng)臨界流量及長葉片安全性流量邊界范圍，作為目標(biāo)機(jī)組安全邊界數(shù)據(jù)嵌入安全評估模塊，并發(fā)送至最優(yōu)運(yùn)行邊界調(diào)整模塊；

步驟三，最優(yōu)運(yùn)行邊界調(diào)整模塊結(jié)合安全評估模塊發(fā)送的目標(biāo)機(jī)組安全邊界數(shù)據(jù)，通過多目標(biāo)數(shù)據(jù)挖掘，采用自適應(yīng)差分算法，確立最終的目標(biāo)負(fù)荷下的優(yōu)選安全運(yùn)行邊界，并進(jìn)行提示機(jī)組進(jìn)行安全性、經(jīng)濟(jì)性調(diào)整。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽輪機(jī)低壓通流區(qū)安全監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，通流區(qū)鼓風(fēng)監(jiān)測模塊包括鼓風(fēng)高溫區(qū)溫度傳感器、鼓風(fēng)區(qū)流速傳感器、鼓風(fēng)區(qū)流向監(jiān)測器和低壓缸體變形監(jiān)測器，鼓風(fēng)高溫區(qū)溫度傳感器、鼓風(fēng)區(qū)流速傳感器、鼓風(fēng)區(qū)流向監(jiān)測器連接低壓缸體變形監(jiān)測器；

鼓風(fēng)高溫區(qū)溫度傳感器置于長葉片鼓風(fēng)溫度場最高的區(qū)域；鼓風(fēng)區(qū)流速傳感器置于末級長葉片葉頂區(qū)域以及次末級與末級間區(qū)域；鼓風(fēng)區(qū)流向監(jiān)測器置于末級長葉片葉頂區(qū)域；低壓缸體變形監(jiān)測器持續(xù)接收高溫區(qū)溫度傳感器、鼓風(fēng)區(qū)流速傳感器和鼓風(fēng)區(qū)流向監(jiān)測器的數(shù)據(jù)，用以監(jiān)視低壓內(nèi)缸在鼓風(fēng)態(tài)流場結(jié)構(gòu)影響下的熱變形量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽輪機(jī)低壓通流區(qū)安全監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，長葉片顫振監(jiān)測模塊包括置于長葉片頂部、根部及中葉展處的長葉片位移測量傳感器，置于中葉展處的頻率監(jiān)測示波器，以及置于低壓內(nèi)缸缸體的低壓缸缸體振幅監(jiān)測器，長葉片位移測量傳感器、頻率監(jiān)測示波器和低壓缸缸體振幅監(jiān)測器均與安全評估模塊通信。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽輪機(jī)低壓通流區(qū)安全監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，葉片水蝕水刷預(yù)警模塊包括末級工作區(qū)濕度預(yù)分析單元、后缸噴水控制單元以及低壓通流去濕裝置運(yùn)行監(jiān)測單元，末級工作區(qū)濕度預(yù)分析單元連接后缸噴水控制單元以及低壓通流去濕裝置運(yùn)行監(jiān)測單元；

后缸噴水控制單元用于控制后缸的噴水參數(shù)；

低壓通流去濕裝置運(yùn)行監(jiān)測單元用于實時監(jiān)測低壓通流去濕裝置的工作狀態(tài)；

末級工作區(qū)濕度預(yù)分析單元結(jié)合后缸噴水控制單元和低壓通流去濕裝置運(yùn)行監(jiān)測單元的數(shù)據(jù)，根據(jù)低壓缸進(jìn)汽邊界條件，采用反距離加權(quán)法進(jìn)行差值，獲取末級工作區(qū)濕度。