CN100437015C - 汽轮机通流间隙变化在线监测方法 - Google Patents

Abstract

一种汽轮机通流间隙变化在线监测方法，它包括数据采集、主蒸汽流量计算、回热系统参数修正、初终参数修正、设计工况参数拟合和通流部分间隙增大的诊断等步骤，通过汽轮机运行中的主蒸汽温度、压力，再热蒸汽温度、压力，凝汽器真空，各回热抽汽点温度、压力，各高压加热器进出口水温、疏水温度以及凝结水流量，过热器和再热器的减温水流量的数值，通过计算机得到汽轮机主蒸汽流量；根据汽轮机设计工况下的热平衡图，将得到主蒸汽流量条件下各回热抽汽点的温度、压力、各级组相对内效率与实际各回热抽汽点的温度、压力、各级组相对内效率进行对比，来对汽轮机通流间隙的变化进行在线监测的。其方法科学，能够实现自动在线监测、监测故障准确。

Description

汽轮机通流间隙变化在线监测方法

技术领域

本发明涉及热力设备状态监测与故障诊断领域，是一种汽轮机通流间隙变化在线监测方法。

背景技术

随着电网峰谷差的日益增大，迫使大机组参与调峰运行。机组频繁启停或变负荷过程中，由于汽轮机转动部分和静止部分膨胀程度的不同，导致汽轮机转动部分和静止部分发生碰摩，致使汽轮机通流部分汽封受到损坏，从而引起汽轮机通流间隙增大。另外，由于运行中汽缸本身受热条件的变化，汽缸变形也会引起汽轮机通流间隙增大。汽轮机通流间隙增大严重影响了汽轮机运行的经济性。因此，汽轮机通流间隙变化的监测十分重要。

目前，对于运行中汽轮机通流间隙变化的在线监测尚没有成熟的方法，中国实用新型专利号00232738.4，名称为《汽轮机汽封间隙测量器》；实用新型专利号00242330.8，名称为《汽轮机汽封环间隙调整测量器》；实用新型专利号93204086.1，《汽轮机汽封间隙测量装置》；实用新型专利号99209880.7，《汽轮机汽封间隙测量仪》均只是给出了在汽轮机静止状态下，通过揭开汽缸测量汽轮机轴(汽)封间隙的方法，而不能实现对运行中汽轮机轴(汽)封间隙变化情况的测量。中国实用新型专利号02217272.6，名称为《汽轮机通流间隙测量装置》只是给出了在汽轮机静止状态下，通过揭开汽缸测量汽轮机通流间隙的方法，也不能实现对运行中汽轮机轴通流间隙变化情况的测量。中国发明专利号89104706.9，名称为《汽轮机叶片围带间隙监测器》是通过实际测量汽轮机叶片围带与汽缸之间的间隙，对运行中汽轮机叶片围带与汽缸之间的间隙进行在线监测的，但其仅可以测量叶片围带与汽缸之间的间隙，对于没有围带的叶片与汽缸之间的间隙变化则无法在线测量。同时，该专利也不能对隔板汽封间隙变化情况进行在线监测，从而不能实现对汽轮机通流间隙的在线监测。因此，目前汽轮机运行部门只有等到汽轮机停机检修过程中，通过直接测量才能发现其通流间隙已经发生了变化。从而不利于对汽轮机通流间隙变化的早期发现和及时处理。

发明内容

针对现有的关于汽轮机通流间隙在线监测方法及装置存在的缺陷，本发明的目的在于基于汽轮机运行中常规的温度、压力及流量测点，结合计算机程序计算，提供一种能够自动在线监测、准确诊断故障的汽轮机通流间隙变化在线监测方法。

本发明的构思基础是：

1.理论和实践已经证实，无论是汽轮机叶顶汽封间隙，还是隔板汽封间隙变化，均会使汽轮机级组后压力与级组前压力的比值增大，同时使级组后的温度升高；

2.汽轮机在运行过程中，当其通流间隙增大时，各个级组的前后压力比及各个级组后的温度，可以借助于测量汽轮机的回热抽汽压力和温度确定。对于处于湿蒸汽区的级，当通流间隙发生变化时，会导致级组后的温度高于级组后的压力，从而使回热抽汽点由湿蒸汽区变为过热蒸汽区；

3.当汽轮机通流间隙增大后，同样主蒸汽流量条件下，汽轮机的电功率减小。

本发明就是在以上所述的三个前提下，根据汽轮机通流间隙变化的主要特征，结合模式识别技术，对汽轮机通流间隙变化情况进行在线监测。

本发明的实现原理是：

1.汽轮机通流间隙的变化是通过在相同的主蒸汽流量条件下，汽轮机各个级组的前后压力比和级组后的温度体现出来的。因此，本发明利用目前汽轮机运行中现有的回热抽汽温度和压力测点，将在线监测得到的各个级组前后压力比和级组后的温度，与在相同主蒸汽流量条件下汽轮机各个级组的前后压力比及级组后的温度进行对比，从而判断汽轮机通流间隙的变化情况。

2.在汽轮机运行过程中，主蒸汽流量表通常不是很准，有些汽轮机甚至没有主蒸汽流量表。为此，本发明首先根据凝结水流量表(安装在进入除氧器的主凝结水管路上)读数，根据除氧器、高压加热器的热平衡确定出锅炉主给水流量，再扣除锅炉排污流量后，得到汽轮机的主蒸汽流量。

3.考虑到由于回热系统各个加热器上下端差、抽汽压损及过热器和再热器减温水流量等变化也会影响到汽轮机各级组前后的压力比，故将在线监测得到的各个级组前后的压力比进行修正，将在线监测得到的各个级组前后压力比修正到回热系统各个参数均达到设计值时的级组前后压力比。同时，将在线监测得到的电功率也修正到汽轮机回热系统各个参数均达到设计值时的电功率值。

4.通过汽轮机设计工况的热平衡图，利用BP(BackPropagation)人工神经网络，可以得到设计工况下汽轮机各个级组的前后压力比、各个级组的相对内效率及汽轮机的电功率值与主蒸汽流量、主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽温度之间的关系。

5.在相同的主蒸汽流量条件下，若修正后的某个级组的前后压力比比设计工况下的增大、级组的相对内效率降低并且汽轮机的电功率也有所降低，则可以判断是汽轮机通流间隙增大。

本发明采用的技术方案是：一种汽轮机通流间隙变化在线监测方法，其特征是，它包括：

(a)数据采集环节，该环节主要依据数据采集系统来的数据，对汽轮机各个级组前后压力比、级组的相对内效率及汽轮机热耗率进行计算；

(b)主蒸汽流量计算环节，计算高压加热器、除氧器的回热抽汽量，结合凝结水流量及再热器、过热器减温水流量和锅炉排污量，确定当前工况下的主蒸汽流量；

(c)回热系统参数修正环节，将汽轮机回热系统各个加热器的上下端差、抽汽压力损失、过热器和再热器减温水流量等修正到设计工况下对应的当前主蒸汽流量下的数值，得到回热系统修正后的各个级组的前后压力比及汽轮机热耗率；

(d)初终参数修正环节，对汽轮机主蒸汽温度、压力、再热器压损、再热蒸汽温度、排汽压力进行修正，求得设计规定参数下的最终热耗率值；

(e)设计工况参数拟合环节，对于处于过热蒸汽区的各个级组，可以认为其相对内效率只与通过地蒸汽流量有关，而与主蒸汽温度或再热蒸汽温度无关。拟合出级组相对内效率与流量之间的关系式。同时，拟合出各级组前后压力比、汽轮机热耗率与主蒸汽流量之间的关系式；

(f)通流部分间隙增大的诊断环节，当某级组前后压力比大于设计工况下的数值、级组相对内效率小于设计工况下的数值并且汽轮机的热耗率也高于设计工况下的数值时，即可以判断该级组通流部分的间隙增大了。

本发明汽轮机通流间隙变化在线监测方法与现有技术的监测方法相比，本发明不是通过直接测量通流部分的间隙，而是利用汽轮机运行中的热力参数间接得到，具有方法科学，能够实现自动在线监测、监测故障准确等优点。

附图说明

图1为本发明汽轮机通流间隙变化在线监测方法的流程图。

图2为疏水放流表面式加热器结构示意图。

图3为混合式加热器结构示意图。

图4为汇集式加热器结构示意图。

图5为给水流量平衡图示意图。

图6为2005MW汽轮机热耗率修正曲线图。

图6中：(a)初压修正；(b)初温修正；(c)再热压损修正；(d)再热温度修正；(e)排气压力修正。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的具体实施步骤和计算方法。由图1可见，本发明提供的汽轮机通流间隙变化在线监测方法主要由下列几个环节组成。

a.数据采集环节：该环节主要依据数据采集系统来的数据，对汽轮机各个级组前后压力比、级组的相对内效率及汽轮机热耗率进行计算。

本发明需要监测参数清单

发电机端功率(KW)	给水泵A出口水压力(MPa)
		发电机功率因素(％)	给水泵A出口水温度(℃)
主凝结水流量(t/h)	小汽轮机B进汽压力(MPa)
		主汽门前主蒸汽压力(甲)(MPa)	小汽轮机B进汽温度(℃)

主汽门前主蒸汽温度(甲)(℃)	小汽轮机B用汽量(t/h)
		主汽门前主蒸汽压力(乙)(MPa)	小汽轮机B排汽压力(KPa)
主汽门前主蒸汽温度(乙)(℃)	给水泵B入口水压力(MPa)
		1#高压调节汽门后压力(MPa)	给水泵B入口水温度(℃)
2#高压调节汽门后压力(MPa)	给水泵B出口水压力(MPa)
		3#高压调节汽门后压力(MPa)	给水泵B出口水温度(℃)
4#高压调节汽门后压力(MPa)	低压缸进汽压力(KPa)
		5#高压调节汽门后压力(MPa)	低压缸进汽温度(℃)
6#高压调节汽门后压力(MPa)	第五段抽汽压力(MPa)
		调节级后汽室压力(MPa)	第五段抽汽温度(℃)
调节级后汽室温度(℃)	第六段抽汽压力(MPa)
		第一段抽汽压力(MPa)	第六段抽汽温度(℃)
第一段抽汽温度(℃)	第七段抽汽压力(MPa)
		高压缸排汽压力(MPa)	第七段抽汽温度(℃)
高压缸排汽温度(℃)	第八段抽汽压力(MPa)
		再热冷段压力(MPa)	第八段抽汽温度(℃)
再热冷段温度(℃)	凝汽器真空(kPa)
		中压联汽门前蒸汽压力(MPa)	凝汽器热井凝结水温度(℃)
中压联汽门前再热汽温度(℃)	凝结水泵出口水温度(℃)
		第三段抽汽压力(MPa)	凝结水泵出口水压力(℃)
第三段抽汽温度(℃)	轴封冷却器进水温度(℃)
		中压缸排汽压力(MPa)	轴封冷却器出水温度(℃)
中压缸排汽温度(℃)	轴封冷却器疏水温度(℃)
		小汽轮机A进汽压力(MPa)	轴封冷却器进汽压力(MPa)

小汽轮机A进汽温度(℃)	#8低加进汽压力(MPa)
		小汽轮机A用汽量(t/h)	#8低加进汽温度(℃)
给水泵A入口水压力(MPa)	#8低加出水温度(℃)
		给水泵A入口水温度(℃)	#8低加疏水温度(℃)
#7低加进汽压力(MPa)	#2高加出水温度(℃)
		#7低加进汽温度(℃)	#2高加疏水温度(℃)
#7低加出水温度(℃)	#1高加进汽压力(MPa)
		#7低加疏水温度(℃)	#1高加进汽温度(℃)
#6低加进汽压力(MPa)	#1高加出水温度(℃)
		#6低加进汽温度(℃)	#1高加疏水温度(℃)
#6低加出水温度(℃)	给水温度(℃)省煤器入口
		#6低加疏水温度(℃)	再热器喷水压力(MPa)
#5低加进汽压力(MPa)	再热器喷水温度(℃)
		#5低加进汽温度(℃)	再热器喷水流量(t/h)
#5低加出水温度(℃)	过热器喷水压力(MPa)
		#5低加疏水温度(℃)	过热器喷水温度(℃)
#4除氧器进汽压力(MPa)	过热器喷水流量(t/h)
		#4除氧器进汽温度(℃)	系统外漏量(t/h)
#4除氧器水箱温度(℃)	主给水压力(MPa)
		#3高加进水温度(℃)	主凝结水压力(MPa)
#3高加进汽压力(MPa)	主蒸汽流量(t/h)
		#3高加进汽温度(℃)	给水箱水位(mm)
#3高加出水温度(℃)	热井止水位(mm)
		#3高加疏水温度(℃)	汽包水位(mm)

#2高加进汽压力(MPa)	锅炉连续排污流量(t/h)
		#2高加进汽温度(℃)	补水量(t/h)

级组前后压力比为

$\mathrm{\ϵ}=\frac{p_i}{p_{i-1}}---\left(1\right)$

其中，p_i为第i段回热抽汽压力，MPa。

级组的相对内效率为

${\mathrm{\η}}_i=\frac{h_{i0}-h_{i2}}{\mathrm{\Δ}{h}_{\mathrm{it}}}---\left(2\right)$

其中，h_i0、h_i2分别为第i个级组入口和出口的蒸汽焓，kJ/kg；Δh_it为第i个级组的理想焓降，kJ/kg。各个焓值的计算可以根据相应的蒸汽温度和压力借助于水和水蒸气性质计算程序获得。对于处于汽轮机低压级湿蒸汽区的级组，考虑到其通流间隙增大对经济性影响相对较小，同时也由于目前对蒸汽湿度的测量尚无成熟的方法，故不对处于湿蒸汽区的级组通流间隙进行监测。

b.主蒸汽流量计算环节：

1.高压加热器和除氧器回热抽汽量的计算

在汽轮机的回热系统中，回热加热器主要分为表面式加热器、混合式加热器、汇集式加热器三类。由以上三类加热器常规热平衡方程的计算能够得到回热系统各级回热抽汽流量。

对于图2所示的某疏水放流表面式加热器的热平衡方程为

η[(h_i-h_s，i)G_i+G_mi(h_mi-h_s，i)+G_s，i+1(h_s，i+1-h_s，i)]＝G_c0(h_i，2-h_i，1)(3)

式中，G_c0为进入本级加热器的凝结水或给水流量，kg/h；G_i、G_mi分别为进入本级加热器的回热抽汽流量和辅助蒸汽流量，kg/h；G_s，i+1为相邻加热器进入本级加热器的疏水流量，kg/h；h_i、h_mi分别为进入本级加热器的回热抽汽和辅助蒸汽的焓值，kJ/kg；h_s，i为本级加热器的疏水焓值，kJ/kg；h_s，i+1为相邻加热器进入本级加热器的疏水焓值，kJ/kg；h_i，1、h_i，2分别为本级加热器水侧入口和出口的凝结水或给水焓值，kJ/kg；η为本级加热器效率。

对于图3所示的混合式加热器，即除氧器的热平衡方程为

η[(h_i-h_i，0)G_i+G_mi(h_mi-h_i，0)+G_s，i+1(h_s，i+1-h_i，0)]＝G_c(h_i，0-h_i，1)            (4)

式中，G_c为进入混合式加热器的凝结水流量，kg/h；h_i，0为混合式加热器出口水焓值，kJ/kg。

对于图4所示的某汇集式加热器的热平衡方程为

η[(h_i-h_i+1，1)G_i+G_mi(h_mi-h_i+1，1)+G_s，i+1(h_s，i+1-h_i+1，1)]＝G_c1(h_i+1，1-h_i，1)   (5)

式中，G_c1为汇集式加热器前的凝结水流量，kg/h；h_i+1，1为汇集式加热器出口汇集后水的焓值，kJ/kg。

这样，通过在线测量获取各级加热器汽侧和水侧进出口工质的温度和压力，借助于水和水蒸气性质计算程序可以得到各级加热器进出口处的汽、水焓值，从而应用式(3)、式(4)或式(5)，求出试验时各级回热抽汽的流量。

另外，对于凝汽式汽轮机，当进入低压加热器的汽轮机末几级回热抽汽的状态点已处湿蒸汽区时，由于湿蒸汽的压力和温度不再是独立参数，不能唯一确定蒸汽状态，加热器的进汽焓值无法直接由压力和温度借助于水和水蒸气性质计算程序得到。因此，这几级回热抽汽流量的确定，需要通过加热器的热平衡方程迭代得到。这一过程是在迭代求取凝汽式汽轮机排汽焓的同时完成的。

2.主蒸汽流量的确定

进行汽轮机质量平衡和能量平衡计算，首先需要确定进入汽轮机的主蒸汽流量。由于汽轮发电机组不断向高参数、大容量方向发展，主蒸汽流量不断增加，主蒸汽管道的直径也相应增大，使得在主蒸汽管道上安装流量测量装置的难度增加，装置的维护和校准也较为困难，这影响到主蒸汽流量测量值的精确性。同时，在主蒸汽管道上加装流量测量装置会增加节流损失，从经济上也逐渐不能被容忍。因此，现代大型发电厂趋向于不在主蒸汽管道加装流量测量装置，而通过给水流量来确定运行中进入汽轮机的主蒸汽流量。

给水流量可以直接测量得到，该流量测量装置装设于高压加热器出口至锅炉省煤器之间的给水管道上。但是，对于大容量机组，该流量测量装置多为焊接在给水管道上，是一种永久性的装置，不便于维护和校核。因此，在我国的GB8117-87和美国机械工程师协会PT C6-1976等热力试验规范中，以除氧器入口的凝结水流量的测量值为基准，通过回热系统流量平衡计算给水流量，进而推出主蒸汽流量。由于除氧器入口凝结水流量的测量装置多采用法兰连接，在热力试验进行前，可以方便的对其进行检查、更换标准节流元件。对于精度要求比较高的热力试验，该基准流量测量装置还可以预先方便的进行实验室标定，由此使流量测量精度符合试验要求。因此，以此处流量测量值为基准计算给水流量和主蒸汽流量，精度较高。

以除氧器入口的凝结水流量测量值为基准计算锅炉给水流量如图5所示

G_f＝G_c+∑G_i+∑G_mi+G₀+G_m0+G_d1-G_sz-G_zr-G_gr(6)

式中，G_f，G_c分别为锅炉给水流量和除氧器入口的凝结水流量，kg/h；G_i，G_mi分别为进入某高压加热器的回热抽汽流量及辅助蒸汽流量，kg/h；G₀，G_m0分别为进入除氧器的回热抽汽流量及辅助蒸汽流量，kg/h；G_sz-流出除氧器供轴封用汽的流量，kg/h；G_zr为再热器减温水的流量，kg/h；G_gr为过热器减温水的流量，kg/h；G_d1为除氧器水箱水位变化当量流量，当水位降低时取正值、水位升高时取负值，kg/h。

锅炉排污按汽轮机热力试验的要求关闭后，进入汽轮机的主蒸汽流量就等于锅炉给水流量减去锅炉排污量再加上过热器减温水流量，即

G_ms＝G_f-G_pw+G_gr(7)

其中，G_pw为锅炉排污流量，kg/h。

c.回热系统参数修正环节：

汽轮机在运行工况下，在回热系统的许多环节上，其工作状况偏离了设计规定的条件。例如，加热器上下端差偏离设计值；过热器和再热器减温水量不为零等。由于回热系统运行状况偏离了设计值，从而影响到回热系统的抽汽压力，最终影响到各个级组的前后压力比和汽轮机的热耗率。为了将这些影响分离开来，需要对回热系统的运行参数进行修正。

1.修正对象的项目及内容

(1)给水流量等于主蒸汽流量；

(2)凝汽器热井、除氧器水箱、锅炉汽包内存水量不变；

(3)给水泵轴封漏水量为零；

(4)各个加热器的上下端差均修正到主蒸汽流量对应的设计工况下的数值。修正计算时，按回热抽汽口压力的变动值来确定加热器的出口水温度及疏水温度，抽汽管道压力损失取主蒸汽流量下的设计值；

(5)各个加热器旁路流量修正到零；

(6)过热器、再热器的减温水流量为零；

(7)发电机功率因数为0.85，发电机效率区主蒸汽流量下对应的设计值；

(8)通过锅炉给水泵的焓升取设计值；

(9)厂用汽流量为零。

在进行汽轮机回热系统修正计算时，将上述全部变化因素综合在一起引入到修正计算的各个步骤中。

2.计算修正后的各级回热抽汽流量、各个级组前后压力比及汽轮机热耗率

在计算中，轴封漏汽、门杆漏汽及轴封供汽参数保持试验值不变，各个回热抽汽点的参数取试验值。汽轮机高压缸和低压缸的排汽压力在系统修正计算中采用试验值。采用类似于图2-图4所对应的热平衡方程式(3)-式(5)，得到修正后的各级回热抽汽量。根据修正后的各级回热抽汽流量，得到修正后的汽轮机通流部分的蒸汽流量，其不再等于试验工况下的流量，则各个级组前后的压力也将发生变化。修正后的回热抽汽压力计算采用熟知的弗留格尔公式进行计算，按照由汽轮机排汽端向前计算的原则。

若修正后的各个回热抽汽压力即级组前后压力与试验值相对偏差达到或超过1％，则需要根据新得到的压力对轴封漏汽进行修正。同时，回热抽汽压力采用新得到的各段回热抽汽压力。再重复上述的计算过程，直至相邻两次得到的回热抽汽压力相对偏差小于1％。

修正后的汽轮机内功率为

$P_i=G_{\mathrm{ms}}{h}_{\mathrm{ms}}+G_{\mathrm{rh}}(h_{\mathrm{rh}}-h_{\mathrm{gp}})-\underset{i=1}{\overset{z}{\mathrm{\Σ}}}{G}_{\mathrm{ei}}{h}_{\mathrm{ei}}-\mathrm{\Σ}{G}_{\mathrm{zf}}-G_P-G_c---\left(8\right)$

其中，G_ms为汽轮机主蒸汽的流量，kg/h；G_rh为再热蒸汽流量，kg/h；G_ei为第i段回热抽汽流量，kg/h；G_zf为轴封漏汽量，kg/h；G_P为驱动给水泵的小汽轮机用汽量，kg/h；G_c为汽轮机排汽量，kg/h。

修正后的发电机功率为

P_el＝P_i-ΔP_m-ΔP_el             (9)

其中，ΔP_m、Δp_el分别为汽轮机的机械损失和发电机的电气损失，kW。其数值可以由汽轮机的说明书中得到。

蒸汽在锅炉中的吸热量为

Q₀＝G_ms(h_ms-h_fw)+G_rh(h_rh-h_gp)  (10)

其中，h_ms、h_fw、h_rh、h_gp分别为主蒸汽、锅炉给水、再热蒸汽及高压缸排汽的焓值，kJ/kg。

修正后的汽轮机热耗率为

$q_s=\frac{Q_0}{P_{\mathrm{el}}}---\left(11\right)$

d.汽轮机初终参数修正环节：

汽轮机运行过程中，其初终参数、再热蒸汽温度及再热器压损不可能总是维持在设计参数下。当这些参数偏离设计值时，对汽轮机热耗率影响最大，而对各个级组的相对内效率和级组前后压力比影响比较小，因此，必须对这些参数偏离设计值对汽轮机热耗率所产生的影响进行修正。

汽轮机初终参数、再热蒸汽温度及再热器压力损失偏离设计值对热耗率的影响值可以由汽轮机说明书中得到。图6为125MW汽轮机热耗率修正曲线。该曲线的使用方法见西安热工研究所、徐州电厂、北京第二热电厂，“汽轮机热力试验”，北京：电力工业出版社，1982年版等书籍。

根据实际运行的参数与设计参数之间的偏差值，得到参数偏离设计值对热耗率的总修正系数为

$C_q=\left[{1+\left(\frac{\mathrm{\Δq}}{q}\right)}_{p_0}\right][1+{\left(\frac{\mathrm{\Δq}}{q}\right)}_{t_0}][1+{\left(\frac{\mathrm{\Δq}}{q}\right)}_{t_{\mathrm{rh}}}][1+{\left(\frac{\mathrm{\Δq}}{q}\right)}_{{\mathrm{\Δp}}_{\mathrm{rh}}}][1+{\left(\frac{\mathrm{\Δq}}{q}\right)}_{p_c}]---\left(12\right)$

其中，

为某参数偏离设计值对汽轮机热耗率的影响，其数值由图6得到，其下标p₀、t₀、t_rh、Δp_rh和p_c分别表示主蒸汽压力、温度、再热蒸汽温度、再热器压损和汽轮机排汽压力变化。

则修正到设计规定条件下汽轮机的热耗率为

$q=\frac{q_s}{C_q}---\left(13\right)$

修正到设计规定主蒸汽压力、温度条件下汽轮机的主蒸汽流量为

$G_{\mathrm{msr}}=G_{\mathrm{ms}}\sqrt{\frac{p_{00}{v}_0}{p_0{v}_{00}}}---\left(14\right)$

式中，G_ms、G_msr分别为运行工况和修正到设计主蒸汽压力、温度下的主蒸汽流量，kg/h；p₀、p₀₀分别为运行和设计共况下的主蒸汽压力，MPa；v₀、v₀₀分别为运行和设计共况下的主蒸汽比容，kg/m³，其数值由相应共况下的主蒸汽压力和温度借助于水和水蒸气性质计算程序得到。

e.汽轮机设计工况下有关参数的拟合环节：

1.级组相对内效率与主蒸汽流量之间关系的拟合

由于处于湿蒸汽区级组的相对内效率的在线监测误差比较大，因此，本发明不对处于湿蒸汽区级组通流部分的间隙增大进行诊断。对于处于过热蒸汽区的级组，其相对内效率受其他运行参数影响比较小，主要与主蒸汽流量有关，故借助于汽轮机说明书中的汽轮机典型共况下的热平衡图，采用数学拟和的方法得到级组相对内效率与主蒸汽流量之间的关系式。

2.级组前后压力比与主蒸汽流量之间关系的拟合

对于处于过热蒸汽区的级组，其前后压力比受其他运行参数影响比较小，主要与主蒸汽流量有关，故借助于汽轮机说明书中的汽轮机典型共况下的热平衡图，采用数学拟和的方法得到级组前后压力比与主蒸汽流量之间的关系式。

3.汽轮机热耗率与主蒸汽流量之间关系的拟合

汽轮机热耗率不仅受主蒸汽流量影响，还受到汽轮机初终参数、再热蒸汽温度、再热器压损以及汽轮机回热系统运行状态的影响。考虑到已经对回热系统运行状态、汽轮机初终参数、再热蒸汽温度、再热器压损等对汽轮机热耗率的影响进行了修正，故只需要对设计工况下汽轮机热耗率与主蒸汽流量之间的关系进行拟合。

上述数学拟合的方法见李庆扬，“数值分析”，北京：清华大学出版社，2005年版等书籍，也可以直接采用现有的商业软件如ORIGIN、MATLAB等进行拟合。

f.汽轮机通流间隙增大的诊断环节：

将由d.汽轮机初终参数修正环节中得到的修正后的主蒸汽流量，带入由e.汽轮机设计工况下有关参数的拟合环节得到的各级组相对内效率、各级组前后压力比、汽轮机热耗率与主蒸汽流量之间的拟合关系式中，得到对应修正后主蒸汽流量下的各个级组的相对内效率、级组前后压力比及汽轮机热耗率，将其与c.回热系统参数修正环节得到的各级组相对内效率和级组前后压力比进行对比，同时，与d.汽轮机初终参数修正环节中得到的修正后的热耗率进行对比，当某级组前后压力比大于设计工况下的数值、级组相对内效率小于设计工况下的数值并且汽轮机的热耗率也高于设计工况下的数值时，即可以判断该级组通流部分的间隙增大了。

Claims (1)

1.一种汽轮机通流间隙变化在线监测方法，其特征是，它包括以下步骤：

(a)数据采集环节，主要依据数据采集系统得来的数据，对汽轮机各级组的前后压力比、各级组的相对内效率及汽轮机热耗率进行计算；

(b)主蒸汽流量计算环节，计算高压加热器、除氧器的回热抽汽量，结合除氧器入口的凝结水流量及再热器、过热器减温水流量和锅炉排污量，确定当前工况下的主蒸汽流量；

(c)回热系统参数修正环节，将汽轮机回热系统各个加热器的上下端差、抽汽压力损失、过热器和再热器减温水流量修正到设计工况下对应的上述当前工况下的主蒸汽流量下的数值，得到回热系统修正后的各级组的前后压力比及汽轮机热耗率；

(d)初终参数修正环节，对汽轮机主蒸汽温度、压力、再热器压损、再热蒸汽温度、排汽压力进行修正，求得设计规定参数下的汽轮机最终热耗率；

(e)设计工况参数拟合环节，对于处于过热蒸汽区的各级组，认为其相对内效率只与通过的主蒸汽流量有关，而与主蒸汽温度或再热蒸汽温度无关，拟合出各级组相对内效率与主蒸汽流量之间的关系式，同时，拟合出各级组前后压力比、汽轮机热耗率与主蒸汽流量之间的关系式；

(f)通流部分间隙增大的诊断环节，当步骤c得到的某级组前后压力比大于步骤e得到的设计工况下的该级组前后压力比、步骤a得到的级组相对内效率小于步骤e得到的设计工况下的该级组相对内效率并且步骤d得到的汽轮机最终热耗率高于步骤e得到的设计工况下的该级组汽轮机热耗率时，即能够判断该级组通流部分的间隙增大。

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