[發明專利]一種汽輪機低壓通流區安全監測預警系統及工作方法

有效

• 申請號: 201910333561.6
• 申請日: 2019-04-24
• 公開（公告）號: CN109899120B
• 公開（公告）日: 2023-02-21
• 發明（設計）人: 高慶;屈杰;居文平;朱蓬勃;谷偉偉;曾立飛
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司;西安西熱節能技術有限公司
• 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任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種汽輪機低壓通流區安全監測預警系統及工作方法，通過流區鼓風監測模塊、長葉片顫振監測模塊、葉片水蝕水刷預警模塊和最優運行邊界調整模塊采集數據，互通后在安全評估模塊和最優運行邊界調整模塊內生成目標機組安全邊界數據和優選安全運行邊界，從而進行提示機組進行安全性、經濟性調整。本方法適用于深度調峰機組部分負荷工況運行時的汽輪機低壓通流區安全監測及預警，可以能夠準確全面地可有效地預測深度調峰時低壓通流區長葉片鼓風臨界進汽流量及鼓風高溫區位置，可以精細地監測長葉片振動應力峰值大小，可以前瞻預警末級葉片水蝕狀態，進一步優化并給出機組安全運行邊界。

技術領域

本發明屬于汽輪機發電領域，具體涉及一種汽輪機低壓通流區安全監測預警系統及工作方法。

背景技術

目前受電力調峰等因素的影響，火電汽輪機組常運行于部分負荷工況。隨著機組負荷率降低，汽輪機低壓缸進汽參數隨之降低，容積流量大大減少。研究表明，機組在小容積流量條件下運行時，主要存在有低壓通流區鼓風、末級葉片顫振、出汽側以及進汽側水蝕損傷等的安全性問題。

因此，精準評估監測不同工況下汽輪機低壓通流區，低壓通流鼓風運行狀態、長葉片振動應力，末級葉片水蝕狀態，確定安全運行流量邊界，對發電汽輪機組的常態化深度調峰運行的安全性保障具有十分重大的意義。

現有的機組運行監視及預警系統中，主要針對機組50％THA及以上運行工況，僅在局部位置設置監測儀、傳感器進行監視測量，監測位置及變量不全面，在機組非設計工況，尤其以小容積流量運行時，該系統不能全面的反映出低壓通流區的安全狀況并進行預警提示，使機組存在運行安全隱患，而且智能化程度較低，不滿足智慧電廠的發展方向。因此亟需開發補充智能化新型汽輪機低壓通流區安全監測預警系統，這對促進機組部分負荷工況下的安全可靠性運行具有重大意義。

發明內容

本發明的目的在于克服上述不足，提供一種汽輪機低壓通流區安全監測預警系統及工作方法，旨在解決汽輪機非設計工況下，尤其是小容積流量運行狀態時的安全監測及預警問題。

為了達到上述目的，一種汽輪機低壓通流區安全監測預警系統，包括通流區鼓風監測模塊、長葉片顫振監測模塊、葉片水蝕水刷預警模塊以及最優運行邊界調整模塊，通流區鼓風監測模塊、長葉片顫振監測模塊、葉片水蝕水刷預警模塊和最優運行邊界調整模塊間數據互通，并同時連接安全評估模塊；

通流區鼓風監測模塊用于評估監視低壓通流區鼓風流動狀態并給出關鍵物理量的定量表征；

長葉片顫振監測模塊用于監測評估由葉柵通道內負攻角脫落回流渦引起的長葉片顫振狀態；

葉片水蝕水刷預警模塊用于分析預警處于濕蒸汽區工作環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鼓風監測模塊、長葉片顫振監測模塊以及葉片水蝕水刷預警模塊預處理后的檢測數據；通過數據分析，尋優計算獲取的目標機組安全邊界數據，最終進行機組運行安全性評價，并將目標機組安全邊界數據發送至最優運行邊界調整模塊；

最優運行邊界調整模塊與廠級實時及歷史監控信息系統相關聯，并結合安全評估模塊發送的目標機組安全邊界數據，通過多目標數據挖掘，采用自適應差分算法，確立最終的目標負荷下的優選安全運行邊界，并進行提示調整。

通流區鼓風監測模塊包括鼓風高溫區溫度傳感器、鼓風區流速傳感器、鼓風區流向監測器和低壓缸體變形監測器，鼓風高溫區溫度傳感器、鼓風區流速傳感器、鼓風區流向監測器連接低壓缸體變形監測器；

鼓風高溫區溫度傳感器置于長葉片鼓風溫度場最高的區域；鼓風區流速傳感器置于末級長葉片葉頂區域以及次末級與末級間區域；鼓風區流向監測器置于末級長葉片葉頂區域；低壓缸體變形監測器持續接收高溫區溫度傳感器、鼓風區流速傳感器和鼓風區流向監測器的數據，用以監視低壓內缸在鼓風態流場結構影響下的熱變形量。