CN104330260A - 基于高调门开关试验的汽轮机顺序阀负荷突变故障诊断方法 - Google Patents
基于高调门开关试验的汽轮机顺序阀负荷突变故障诊断方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104330260A CN104330260A CN201410553675.9A CN201410553675A CN104330260A CN 104330260 A CN104330260 A CN 104330260A CN 201410553675 A CN201410553675 A CN 201410553675A CN 104330260 A CN104330260 A CN 104330260A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pitch
- valve
- unit
- height
- test
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Control Of Turbines (AREA)
Abstract
基于高调门开关试验的汽轮机顺序阀负荷突变故障诊断方法，本发明涉及火电机组顺序阀运行方式下汽轮机负荷突变故障的诊断方法。本发明是要解决现有方法软硬件故障而引发机组负荷突降问题。步骤一：将运行方式由顺序阀切换至单阀；步骤二：通过手动减小机组的主蒸汽压力并同时增大机组的综合阀位指令，确定故障原因是在软件方面还是硬件方面；步骤三：通过试验过程中是否出现负荷突变现象以及观察机组高调门的阀杆动作情况进一步对故障进行诊断，确定是否存在系统卡涩和阀头脱落故障；步骤四：根据弗留格尔公式利用试验数据进行高调门的流量特性计算，提取得到故障特征，确定具体高调门是否存在连接松动故障。本发明应用于汽轮机故障诊断领域。
Description
技术领域
本发明涉及火电机组顺序阀运行方式下汽轮机负荷突变故障的诊断方法，特别涉及基于高调门开关试验的汽轮机顺序阀负荷突变故障的诊断方法。
背景技术
目前，随着我国电力需求的不断增加，电力工业得到迅速的发展，大容量机组替代小容量机组不断增加，机组经常面临调峰运行，时常在55％～90％负荷之间作大幅度的变工况运行。为了减小低负荷工况时单阀方式下较大的节流损失，机组一般都采用顺序阀方式运行来提高机组的低负荷运行经济性。然而，许多大型火力发电机组汽轮机在顺序阀方式下运行时经常出现负荷突变故障，严重影响机组的安全高效运行。一般来讲，导致实际中的汽轮机发生负荷突变故障的因素很多，从公开发表的文献资料来看，尤其是由于高压调节阀门(一般简称“高调门”，用符号“GV”表示)的软件和硬件方面问题导致汽轮机在顺序阀运行方式下发生负荷突变故障的案例最多。由于高调门流量特性设计曲线与实际流量特性不匹配会导致的机组出现负荷突变故障，这一类属于高调门的软件故障，是目前最常见最普遍的一类故障；另外，当高调门的阀头和阀杆的连接部件出现松动(严重时出现整个阀头或者阀杆脱落现象)或者阀门驱动系统出现卡涩，也会导致机组出现负荷突变故障，这属于调门硬件故障，其出现频率仅次于软件故障；此外，也有极少数学者认为高调门有水或考品质较低的蒸汽积存，进入汽轮机的蒸汽做功能力下降也会导致负荷突降。然而，由于这三类原因导致的负荷突变故障在实际运行的机组中所表现的故障特征基本类似，导致实际发生故障时很难及时判断故障的主要原因，尤其是很难进一步判断出是哪一个高调门出现故障，给现场实际的安全生产带来了很大的挑战和困难。因此，及时有效的负荷突变故障测试诊断方法对于实际电厂的缺陷处理等有很大的意义。虽然，许多研究者都对由于高调门问题而引发的负荷突变故障机理做了阐述，并提出了一些行之有效的解决措施；但是，在实际中当机组发生故障时，如何及时有效对故障的进行检测和诊断，公开文献资料还未给出有一个详细有效的方法。
发明内容
本发明是要解决现有方法软硬件故障而引发机组负荷突降问题，而提供了基于高调门开关试验的汽轮机顺序阀负荷突变故障诊断方法。
基于高调门开关试验的汽轮机顺序阀负荷突变故障诊断方法按以下步骤实现：
步骤一：在机组处于负荷运行状态下，将运行方式由顺序阀切换至单阀，将机组负荷升至90％～95％；
步骤二：解除机组协调控制和自动滑压运行控制，在保持机组负荷基本不变的基础上，通过手动减小机组的主蒸汽压力并同时增大机组的综合阀位指令，使机组的4个高压调节阀门达到全开的状态，机组的高压调节阀门在进行大范围变化时，机组的负荷变化在运行规程要求的范围内，通过步骤一和步骤二是否出现负荷突变现象，确定故障原因是在软件方面还是硬件方面：出现负荷突变，则为高调门硬件故障；否则，则为高调门流量特性曲线设计不佳产生的软件故障；
步骤三：将4个高压调节阀门控制模式改为手动调节，实现能够手动单独调整每1个高压调节阀门的开度；然后，以对角进汽为两阀点进汽方式，分别进行不少于3组的两阀全开和三阀全开试验并得到试验数据；通过试验过程中是否出现负荷突变现象以及观察机组高调门的阀杆动作情况进一步对故障进行诊断，确定是否存在系统卡涩和阀头脱落故障；
步骤四：根据弗留格尔公式利用试验数据进行高调门的流量特性计算，进一步提取得到故障特征，确定具体每一个高调门是否存在连接松动故障。
发明效果：
本发明提出了一种针对汽轮机顺序阀负荷突变故障的有效诊断方法，当机组实际运行发生故障时，基于高调门开关试验快速对故障进行测试诊断，不仅可以有效判断出故障的类别和原因；并且，能够有效对存在故障的高调门进行问题定位，避免了机组的停机和对所有高调门设备进行实际拆装检修带来的经济损失。同时，为了突出本方法的实际应用价值，本发明还给出了典型的具有4个高调门的亚临界300MW机组实际负荷突变故障的诊断案例。
本发明提出了一种针对汽轮机高调门软硬件故障而引发的负荷突变问题的有效故障诊断方法，当机组实际运行发生故障时，可以快速有效对故障进行测试诊断和问题定位，判断得出故障类别和原因，实际故障案例处理显示本方法具有较强的实际应用价值：
(1)基于对角思想的两阀点进汽方式，可以最大程度减小部分负荷工况下的高调门进汽产生的不平衡汽流力对机组轴系稳定性的影响，从而保证测试方法的安全性；
(2)不仅能够快速有效测试诊断由于高调门软硬件故障而引发的机组负荷突变问题；而且还能够对机组的高调门顺序阀流量特性曲线进行校核，减小低负荷工况时单阀方式下较大的节流损失达到90％，具有极大的实际推广应用价值。
附图说明
图1为本发明的方法的流程示意图；
图2为实施例中某典型亚临界300MW机组喷嘴布置图；
图3为实施例中机组4个高调门对应的喷嘴布置图，其中，#1～#4的位置代表高调门GV1～GV4的位置；
图4为实施例中顺序阀出现负荷突变故障的运行参数——高调门开度图；
图5为实施例中顺序阀出现负荷突变故障的运行参数——汽压图；
图6为实施例中顺序阀出现负荷突变故障的运行参数——负荷图；
图7为实施例中单阀出现负荷突变故障的运行参数——高调门开度图；
图8为实施例中单阀出现负荷突变故障的运行参数——汽压开度图；
图9为实施例中单阀出现负荷突变故障的运行参数——负荷图；
图10为实施例中高调门开关试验过程图——高调门开度图；
图11为实施例中高调门开关试验过程图——负荷图；
图12为实施例中高调门开关试验过程图——负荷突变处的局部放大图；
图13为实施例中高调门GV2出现25％的无流量故障间隙图；
图14为实施例中高调门GV3出现10％的无流量故障间隙图；
图15为实施例中高调门GV1出现10％的无流量故障间隙图；
图16为实施例中高调门GV4无流量故障间隙的正常高调门开启过程图；
图17为实施例中高调门GV2出现10％的无流量故障间隙图；
图18(1)为实施例中实际高调门连接部分提升轴图——存在磨损故障；
图18(2)为实施例中实际高调门连接部分大螺母图；
图18(3)为实施例中实际高调门连接部分连接套图。
具体实施方式
具体实施方式一：如图1所示，为本实施方式的具体流程：基于高调门开关试验的汽轮机顺序阀负荷突变故障诊断方法按以下步骤实现：
步骤一：在机组处于负荷运行状态下，将运行方式由顺序阀切换至单阀，将机组负荷升至90％～95％；
步骤二：解除机组协调控制和自动滑压运行控制，在保持机组负荷基本不变的基础上，通过手动减小机组的主蒸汽压力并同时增大机组的综合阀位指令，使机组的4个高压调节阀门达到全开的状态，机组的高压调节阀门在进行大范围变化时，机组的负荷变化在运行规程要求的范围内(即不能超过机组的额定负荷，也不能低于保持机组锅炉稳燃的最低负荷)，通过步骤一和步骤二是否出现负荷突变现象，确定故障原因是在软件方面还是硬件方面：出现负荷突变，则为高调门硬件故障；否则，则为高调门流量特性曲线设计不佳产生的软件故障；
步骤三：将4个高压调节阀门控制模式改为手动调节，实现能够手动单独调整每1个高压调节阀门的开度；然后，以对角进汽为两阀点进汽方式，分别进行不少于3组的两阀全开和三阀全开试验并得到试验数据；通过试验过程中是否出现负荷突变现象以及观察机组高调门的阀杆动作情况进一步对故障进行诊断，确定是否存在系统卡涩和阀头脱落故障；
步骤四：根据弗留格尔公式利用试验数据进行高调门的流量特性计算，进一步提取得到故障特征，确定具体每一个高调门是否存在连接松动故障。
通过步骤一和步骤二是否出现负荷突变现象，可以确定故障原因是在软件方面还是硬件方面：
1)主汽压力设定改为手动模式调节；
2)4个高压调节阀门控制改为手动模式调节；
3)通过同时调整主蒸汽压力的方法，使得机组的高压调节阀门在进行大范围变化时，机组的负荷变化在要求的范围内；
通过步骤一和二的试验过程中是否出现负荷突变现象，可以确定故障原因是在软件方面还是硬件方面:出现负荷突变，则为高调门硬件故障；否则，则为高调门流量特性曲线设计不佳产生的软件故障。
本实施方式效果：
本实施方式提出了一种针对汽轮机顺序阀负荷突变故障的有效诊断方法，当机组实际运行发生故障时，可以基于高调门开关试验快速对故障进行测试诊断，有效判断出故障的类别和原因。同时，为了突出本方法的实际应用价值，本发明还给出了典型的具有4个高调门的亚临界300MW机组实际负荷突变故障的诊断案例。
本实施方式提出了一种针对汽轮机高调门软硬件故障而引发的负荷突变问题的有效故障诊断方法，当机组实际运行发生故障时，可以快速有效对故障进行测试诊断，判断得出故障类别和原因，实际故障案例处理显示本方法具有较强的实际应用价值：
(1)基于对角思想的两阀点进汽方式，可以最大程度减小部分负荷工况下的高调门进汽产生的不平衡汽流力对机组轴系稳定性的影响，从而保证测试方法的安全性；
(2)不仅能够快速有效测试诊断由于高调门软硬件故障而引发的机组负荷突变问题；而且还能够对机组的高调门顺序阀流量特性曲线进行校核，具有极大的实际推广应用价值。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述步骤二中运行规程要求的范围即不能超过机组的额定负荷，也不能低于保持机组锅炉稳燃的最低负荷。
其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述步骤二中突变现象是指如果机组负荷瞬间下降5MW～40MW时即认定机组存在负荷突变故障。
其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述步骤三具体为：
步骤三一：#4、#2高调门顺序开启和关闭试验：将机组升负荷至290MW左右，适当降低机组运行主汽压，使机组的四个高调门全部开启；在四个高调门全部开启的基础上，逐步关小#2高调门的开度，最终实现#1、#3、#4高调门完全开启，而#2高调门完全关闭；在#1、#3、#4高调门三阀全开的基础上，逐步关小#4高调门的开度，最终实现#1、#3高调门完全开启，而#2、#4高调门完全关闭；在#1、#3高调门完全开启的基础上，同步关小#1、#3高调门，最终实现阀门开度为30％；当#1、#3阀关闭至30％区间时，适当调整主汽压力，观察机组高调门的阀杆动作情况；
步骤三二：#2、#4高调门顺序开启和关闭试验：在#1、#3高调门开度在30％的基础上，同步开启#1、#3高调门的开度至全开；在#1、#3高调门全开的基础上，逐步开启#2高调门的开度，最终实现#1、#2、#3高调门完全开启，而#4高调门完全关闭；在#1、#2、#3高调门三阀全开的基础上，逐步开启#4高调门的开度，最终实现#1、#2、#3、#4高调门完全开启；当#2和#4高调门开启至30％区间时，适当调整主汽压力，并需观察机组高调门的阀杆动作情况；
步骤三三：#3、#1高调门顺序开启和关闭试验：在上面试验基础上，逐步关小#1高调门的开度，最终实现#2、#3、#4高调门完全开启，而#1高调门完全关闭；在#2、#3、#4号高调门三阀全开的基础上，逐步关小#3高调门的开度，最终实现#2、#4高调门完全开启，而#1、#3高调门完全关闭；在#2、#4高调门全开的基础上，同步关小#2、#4高调门，最终实现#2、#4高调门开度为30％；当#2、#4阀关闭至30％区间时，适当调整主汽压力，并观察机组高调门的阀杆动作情况；
步骤三四：#1、#3号高调门顺序开启和关闭试验：在#2、#4高调门开度在30％的基础上，同步开启#2、#4高调门的开度至全开；在#2、#4高调门全开的基础上，逐步开启#1号高调门的开度，最终实现#1、#2、#4高调门完全开启，而#3高调门完全关闭；在#1、#2、#4高调门三阀全开的基础上，逐步开启#3高调门的开度，最终实现#1、#2、#3、#4高调门完全开启；当#1和#1高调门开启至30％区间时，适当调整主汽压力，并观察机组高调门的阀杆动作情况；
步骤三五：试验结束后，将所有高调门的手动操作设置恢复为自动，将机组切换回顺序阀方式运行；首先，根据观察机组高调门的阀杆动作情况能够判断出机组阀门系统是否存在卡涩故障阀头脱落故障：高调门系统存在卡涩故障时，会出现高调门的开度指令增加而阀杆位置变化缓慢的现象；而当高调门存在阀头和阀杆出现严重脱落问题时，会出现阀门反馈值增加而负荷无变化的现象；
通过试验过程中是否出现负荷突变现象，可以进一步验证步骤二对故障原因的确定结果：出现负荷突变，则为进一步可以确定为高调门硬件故障；否则，则进一步可以确定为高调门流量特性曲线设计不佳产生的软件故障。
其它步骤及参数与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四不同的是：所述步骤四根据弗留格尔公式利用试验数据进行高调门的流量特性计算，进一步提取得到故障特征，确定具体每一个高调门是否存在连接松动故障具体为：
根据弗留格尔公式利用试验数据对高调门的开度与实际流量(％)的关系进行计算，其普遍公认的实际流量公式的基本形式为：
式中下标“1”代表级组前参数，“2”代表级组后参数；不带“'”为额定工况参数，带“’”为变工况参数；本发明中，G为额定流量，G'为变工况流量，P1为额定主蒸汽压力，P2为调节级后压力，P1'为变工况时主汽压力，P2'为变工况时的调节级后压力，t1为额定主蒸汽温度，t1'为变工况时主蒸汽温度；
定义两个参量：在单个高调门开启和关闭过程中，出现开度在变化而流量却不变化的现象时，所对应的开度区间即为高调门的无流量间隙；高调门的预启阀行程占总阀门行程的百分比即为高调门的无流量特征尺度；当无流量间隙的尺度大于高调门本身预启阀的无流量特征尺度时，即可判断是哪一个高调门存在松动故障。
实施例：
步骤一：在机组处于负荷运行状态下，将运行方式由顺序阀切换至单阀，将机组负荷升至95％左右；
步骤二：解除机组协调控制和自动滑压运行控制，在保持机组负荷基本不变的基础上，通过手动减小机组的主蒸汽压力并同时增大机组的综合阀位指令，使机组的4个高压调节阀门达到全开的状态，机组的高压调节阀门在进行大范围变化时，机组的负荷变化在要求的范围内，通过步骤一和步骤二是否出现负荷突变现象，可以确定故障原因是在软件方面还是硬件方面：出现负荷突变，则为高调门硬件故障；否则，则为高调门流量特性曲线设计不佳产生的软件故障；
步骤三：将4个高压调节阀门控制模式改为手动调节，实现能够手动单独调整每1个高压调节阀门的开度；然后，以对角进汽为两阀点进汽方式，分别进行不少于3组的两阀全开和三阀全开试验并得到试验数据；通过试验过程中是否出现负荷突变现象以及就地阀杆的动作情况进一步对故障进行诊断，确定是否存在系统卡涩和阀头脱落故障；
步骤四：根据弗留格尔公式利用试验数据进行高调门的流量特性计算，进一步提取得到故障特征，确定具体每一个高调门是否存在连接松动故障；
其中，所述步骤二中试验确定是否出现负荷突变现象，进而确定故障原因是在软件方面还是硬件方面具体过程：
本方法通过高调门的开关试验来测试诊断故障，试验前需要检查并满足以下条件：(1)所有一次测量元件(包括变送器、测温元件、压力开关等)工作正常；(2)各电液转换器、油动机的死区、迟缓率满足设计要求，保证执行机构不影响试验的准确性；(3)汽轮机各主要控制和保护回路正常投入；
为了解决机组负荷突降问题，需开展高调门的顺序开关试验，试验需要长时间大范围变化机组的负荷；以图2所示的典型300MW机组为例，负荷变化范围为150MW～300MW，所需的时间大概为2小时左右；
如图3所示，机组的高调门进汽顺序阀进汽顺序为GV1+GV2→GV3→GV4；当机组低负荷运行至两阀点时，如图4～图6所示，GV1和GV2的高调门开度都在30％左右时(图4横坐标为40S的位置)，机组主蒸汽压力维持不变，出现调节级压力突降和负荷突变故障(图5和图6横坐标为40S的位置)；
具体实现过程如下所述：
需要大范围变化4个高调门的开度，因此，为了配合试验的进行，试验前需要作如下准备：
1)主汽压力设定改为手动模式调节，以便能够根据需要手动调整主蒸汽压力设定值；
2)4个高调门控制改为手动模式调节，以便能够手动单独调整每1个高调门的开度；
3)在试验过程中，为了能够使机组的高调门能够进行大范围变化，可以通过同时调整主蒸汽压力的方法，使得机组的高调门在进行大范围变化时，机组的负荷变化在要求的范围内；
通过步骤一和二的试验过程中是否出现负荷突变现象，可以确定故障原因是在软件方面还是硬件方面：出现负荷突变，则为高调门硬件故障；否则，则为高调门流量特性曲线设计不佳产生的软件故障；
按照机组自身的操作规程，切换至单阀方式运行时也出现了负荷突变故障；如图7、图8和图9所示，机组的四个高调门开度29％左右、主汽压10Mpa左右、负荷180MW左右，出现了调节级压力突降和负荷突变(图8和图9横坐标为45S的位置)；因此，此机组的负荷突变故障应当是由高调门硬件问题引起的；
其中，步骤三中如何以对角进汽为两阀点进汽方式，分别进行不少于3组的两阀全开和三阀全开试验；通过试验过程中是否出现负荷突变现象以及就地阀杆的动作情况进一步对故障进行诊断，确定是否存在系统卡涩和阀头脱落故障的实施过程：
依次进行如下4种阀门顺序开启试验，特别注意的是在调整高调门开度时，每一步高调门开度的调整量要尽可能小，以保证试验过程的平稳；一般，在高调门的开度为0％～60％区间时高调门的每一步开关量为1％或2％；在高调门的开度为60％～100％区间时高调门的每一步开关量可以加大至3％或4％；并且，在试验过程中，如果某种阀门顺序开启试验的振动、瓦温、瓦振发生异常，出现明显升高现象，以致危害机组安全，则迅速停止该种试验，然后，进行下一种试验，实际中会出现的危险源及对策如表1所示；以图2所示典型300MW机组高调门喷嘴布置图为例，详细试验过程如下：
步骤三一：#4、#2高调门顺序开启和关闭试验：将机组升负荷至290MW左右，适当降低机组运行主汽压，使机组的四个高调门全部开启；在四个高调门全部开启的基础上，逐步关小#2高调门的开度，最终实现#1、#3、#4高调门完全开启，而#2高调门完全关闭；在#1、#3、#4高调门三阀全开的基础上，逐步关小#4高调门的开度，最终实现#1、#3高调门完全开启，而#2、#4高调门完全关闭；在#1、#3高调门完全开启的基础上，同步关小#1、#3高调门，最终实现阀门开度为30％；当#1、#3阀关闭至30％区间时，适当调整主汽压力，并需在就地观察阀杆动作情况；
步骤三二：#2、#4高调门顺序开启和关闭试验：在#1、#3高调门开度在30％的基础上，同步开启#1、#3高调门的开度至全开；在#1、#3高调门全开的基础上，逐步开启#2高调门的开度，最终实现#1、#2、#3高调门完全开启，而#4高调门完全关闭；在#1、#2、#3高调门三阀全开的基础上，逐步开启#4高调门的开度，最终实现#1、#2、#3、#4高调门完全开启；(当#2和#4高调门开启至30％区间时，适当调整主汽压力，并需在就地观察阀杆动作情况)
步骤三三：#3、#1高调门顺序开启和关闭试验：在上面试验基础上，逐步关小#1高调门的开度，最终实现#2、#3、#4高调门完全开启，而#1高调门完全关闭；在#2、#3、#4号高调门三阀全开的基础上，逐步关小#3高调门的开度，最终实现#2、#4高调门完全开启，而#1、#3高调门完全关闭；在#2、#4高调门全开的基础上，同步关小#2、#4高调门，最终实现#2、#4高调门开度为30％；(当#2、#4阀关闭至30％区间时，适当调整主汽压力，并需在就地观察阀杆动作情况)
步骤三四：#1、#3号高调门顺序开启和关闭试验：在#2、#4高调门开度在30％的基础上，同步开启#2、#4高调门的开度至全开；在#2、#4高调门全开的基础上，逐步开启#1号高调门的开度，最终实现#1、#2、#4高调门完全开启，而#3高调门完全关闭(；在#1、#2、#4高调门三阀全开的基础上，逐步开启#3高调门的开度，最终实现#1、#2、#3、#4高调门完全开启；(当#1和#1高调门开启至30％区间时，适当调整主汽压力，并需在就地观察阀杆动作情况)
步骤三五：试验结束后，将所有高调门的手动操作设置恢复为自动，按照运行规程将机组切换回顺序阀方式运行；此外，如果试验时间较少，则可以仅进行前三组试验，就可以结束试验。首先，根据地观察阀杆动作情况很容易能够判断出机组阀门系统是否存在卡涩故障阀头脱落故障：高调门系统存在卡涩故障时，会出现高调门的开度指令增加而阀杆位置变化缓慢的现象；而当高调门存在阀头和阀杆出现严重脱落问题时，会出现阀门反馈值增加而负荷无变化的现象。通过上述判断准则，本测试机组不存在卡涩和脱落故障；
然后，根据试验过程中是否出现负荷突变现象，可以进一步验证步骤二对故障原因的做出诊断结果的准确性：出现负荷突变，则可以确定为高调门阀头或者阀杆连接部件的松动故障；否则，则可以确定为高调门流量特性曲线设计不佳产生的软件故障；如图10～图12所示，试验过程出现的两阀点高调门开度为30％左右时，也出现了不同程度的负荷突变故障；如图13所示，尤其是在3880S时GV2和GV4两阀点开度在30％左右时，负荷突降达到25MW左右。因此，可以进一步确定此机组的负荷突变故障是由高调门阀头或者阀杆连接部件松动的硬件问题引起的。
表1
其中，所述步骤四如何根据弗留格尔公式利用试验数据进行高调门的流量特性计算，进一步提取得到故障特征，进而确定具体每一个高调门是否存在连接松动故障的实时过程：
试验结束后，采集表2中的试验过程数据，进行相关计算和分析，来确定性；其中，由于手工记录数据点较稀疏不满足精确分析的需要，因此，表中测点需在DCS中进行组态和连续记录，需采集数据记录清单中的优化试验数据，采集时间间隔为1秒以内，以便能够利用一段时间的测量数据进行精确分析。此外，依据汽轮机的流量计算原理及公式，对高调门的开启过程的参数进行流量关系计算。由于弗留盖尔公式反映了在变动工况级组压力与级组流量的关系，其公式的基本形式为：
一般，式中下标“1”代表级组前参数，“2”代表级组后参数；不带“'”为额定工况参数，带“’”为变工况参数。本发明中，G为额定流量，G'为变工况流量，P1为额定主蒸汽压力，P2为调节级后压力，P1'为变工况时主汽压力，P2'为变工况时的调节级后压力，t1为额定主蒸汽温度，t1'为变工况时主蒸汽温度。
应用此公式针对试验过程的高调门流量特性进行相应的计算，即高调门开度与实际流量(％)的关系，四个高调门的结果如下图13～图17所示；如图13和17所示，其中GV2的故障特征最为明显，高调门GV2不仅出现25％的无流量间隙故障特征，而且还出现10％的无流量间隙故障特征，是典型的硬件磨损造成的高调门动作执行机构连接不紧密问题；无流量间隙故障特征指的是当高调门单个开启和关闭过程中虽然开度在变化而流量却不变化，这与高调门的存在预启阀时的无流量特征一致；如图14和15所示，高调门GV3和GV1都出现10％的无流量间隙故障特征；如图16所示，则为高调门GV4正常的高调门开启过程没有无流量间隙的故障特征；由于机组本身的高调门在安装时都没有设置预启阀，并且，高调门阀头脱落的故障特征为调门开关全程都无流量变化；所以，此机组出现高调门硬件连接松动故障的调门已经确定；如图18(1)～图18(3)所示，通过停机检修高调门整个装置，结果验证大螺母、提升轴、中间连接套部分由于磨损而存在间隙，导致了机组出现的负荷突降；
此外，根据上述高调门开关试验的结果，还能够对机组顺序阀流量特性曲线进行校核优化，以解决顺序阀流量特性曲线与机组高调门实际流量特性不匹配而导致出现影响机组运行安全性、经济性及调节稳定性的问题，具有极大的实际推广应用价值；
表2
| 序号 | 参数 | 序号 | 参数 |
| 1 | 高调门GV1开度 | 14 | #1瓦温度2 |
| 2 | 高调门GV2开度 | 15 | #1瓦x振动X |
| 3 | 高调门GV3开度 | 16 | #1瓦y振动Y |
| 4 | 高调门GV4开度 | 17 | #2瓦温度1 |
| 5 | 功率 | 18 | #2瓦温度2 |
| 6 | 综合流量指令 | 19 | #2瓦x振动X |
| 7 | 主汽压力 | 20 | #2瓦y振动Y |
| 8 | 调节级后压力 | 21 | #3瓦温度1 |
| 9 | 高排压力 | 22 | #3瓦温度2 |
| 10 | 主汽温度 | 23 | #3瓦x振动X |
| 11 | 高排温度 | 24 | #3瓦y振动Y |
| 12 | 调节级后温度 | 25 | 冷凝器背压 |
| 13 | #1瓦温度1 | 26 | EH油压 |
Claims (5)
1.基于高调门开关试验的汽轮机顺序阀负荷突变故障诊断方法，其特征在于基于高调门开关试验的汽轮机顺序阀负荷突变故障诊断方法按以下步骤实现：
步骤一：在机组处于负荷运行状态下，将运行方式由顺序阀切换至单阀，将机组负荷升至90％～95％；
步骤二：解除机组协调控制和自动滑压运行控制，在保持机组负荷基本不变的基础上，通过手动减小机组的主蒸汽压力并同时增大机组的综合阀位指令，使机组的4个高压调节阀门达到全开的状态，机组的高压调节阀门在进行大范围变化时，机组的负荷变化在运行规程要求的范围内，通过步骤一和步骤二是否出现负荷突变现象，确定故障原因是在软件方面还是硬件方面：出现负荷突变，则为高调门硬件故障；否则，则为高调门流量特性曲线设计不佳产生的软件故障；
步骤三：将4个高压调节阀门控制模式改为手动调节，实现能够手动单独调整每1个高压调节阀门的开度；然后，以对角进汽为两阀点进汽方式，分别进行不少于3组的两阀全开和三阀全开试验并得到试验数据；通过试验过程中是否出现负荷突变现象以及观察机组高调门的阀杆动作情况进一步对故障进行诊断，确定是否存在系统卡涩和阀头脱落故障；
步骤四：根据弗留格尔公式利用试验数据进行高调门的流量特性计算，进一步提取得到故障特征，确定具体每一个高调门是否存在连接松动故障。
2.根据权利要求1所述的基于高调门开关试验的汽轮机顺序阀负荷突变故障诊断方法，其特征在于所述步骤二中运行规程要求的范围即不能超过机组的额定负荷，也不能低于保持机组锅炉稳燃的最低负荷。
3.根据权利要求2所述的基于高调门开关试验的汽轮机顺序阀负荷突变故障诊断方法，其特征在于所述步骤二中突变现象是指如果机组负荷瞬间下降5MW～40MW时即认定机组存在负荷突变故障。
4.根据权利要求3所述的基于高调门开关试验的汽轮机顺序阀负荷突变故障诊断方法，其特征在于所述步骤三具体为：
步骤三一：#4、#2高调门顺序开启和关闭试验：将机组升负荷至290MW左右，适当降低机组运行主汽压，使机组的四个高调门全部开启；在四个高调门全部开启的基础上，逐步关小#2高调门的开度，最终实现#1、#3、#4高调门完全开启，而#2高调门完全关闭；在#1、#3、#4高调门三阀全开的基础上，逐步关小#4高调门的开度，最终实现#1、#3高调门完全开启，而#2、#4高调门完全关闭；在#1、#3高调门完全开启的基础上，同步关小#1、#3高调门，最终实现阀门开度为30％；当#1、#3阀关闭至30％区间时，适当调整主汽压力，观察机组高调门的阀杆动作情况；
步骤三二：#2、#4高调门顺序开启和关闭试验：在#1、#3高调门开度在30％的基础上，同步开启#1、#3高调门的开度至全开；在#1、#3高调门全开的基础上，逐步开启#2高调门的开度，最终实现#1、#2、#3高调门完全开启，而#4高调门完全关闭；在#1、#2、#3高调门三阀全开的基础上，逐步开启#4高调门的开度，最终实现#1、#2、#3、#4高调门完全开启；当#2和#4高调门开启至30％区间时，适当调整主汽压力，并需观察机组高调门的阀杆动作情况；
步骤三三：#3、#1高调门顺序开启和关闭试验：在上面试验基础上，逐步关小#1高调门的开度，最终实现#2、#3、#4高调门完全开启，而#1高调门完全关闭；在#2、#3、#4号高调门三阀全开的基础上，逐步关小#3高调门的开度，最终实现#2、#4高调门完全开启，而#1、#3高调门完全关闭；在#2、#4高调门全开的基础上，同步关小#2、#4高调门，最终实现#2、#4高调门开度为30％；当#2、#4阀关闭至30％区间时，适当调整主汽压力，并观察机组高调门的阀杆动作情况；
步骤三四：#1、#3号高调门顺序开启和关闭试验：在#2、#4高调门开度在30％的基础上，同步开启#2、#4高调门的开度至全开；在#2、#4高调门全开的基础上，逐步开启#1号高调门的开度，最终实现#1、#2、#4高调门完全开启，而#3高调门完全关闭；在#1、#2、#4高调门三阀全开的基础上，逐步开启#3高调门的开度，最终实现#1、#2、#3、#4高调门完全开启；当#1和#1高调门开启至30％区间时，适当调整主汽压力，并观察机组高调门的阀杆动作情况；
步骤三五：试验结束后，将所有高调门的手动操作设置恢复为自动，将机组切换回顺序阀方式运行；首先，根据观察机组高调门的阀杆动作情况能够判断出机组阀门系统是否存在卡涩故障阀头脱落故障：高调门系统存在卡涩故障时，会出现高调门的开度指令增加而阀杆位置变化缓慢的现象；而当高调门存在阀头和阀杆出现严重脱落问题时，会出现阀门反馈值增加而负荷无变化的现象；
通过试验过程中是否出现负荷突变现象，可以进一步验证步骤二对故障原因的确定结果：出现负荷突变，则为进一步可以确定为高调门硬件故障；否则，则进一步可以确定为高调门流量特性曲线设计不佳产生的软件故障。
5.根据权利要求4所述的基于高调门开关试验的汽轮机顺序阀负荷突变故障诊断方法，其特征在于所述步骤四根据弗留格尔公式利用试验数据进行高调门的流量特性计算，进一步提取得到故障特征，确定具体每一个高调门是否存在连接松动故障具体为：
根据弗留格尔公式利用试验数据对高调门的开度与实际流量(％)的关系进行计算，其普遍公认的实际流量公式的基本形式为：
式中下标“1”代表级组前参数，“2”代表级组后参数；不带“'”为额定工况参数，带“’”为变工况参数；本发明中，G为额定流量，G'为变工况流量，P1为额定主蒸汽压力，P2为调节级后压力，P1'为变工况时主汽压力，P2'为变工况时的调节级后压力，t1为额定主蒸汽温度，t1'为变工况时主蒸汽温度；
定义两个参量：在单个高调门开启和关闭过程中，出现开度在变化而流量却不变化的现象时，所对应的开度区间即为高调门的无流量间隙；高调门的预启阀行程占总阀门行程的百分比即为高调门的无流量特征尺度；当无流量间隙的尺度大于高调门本身预启阀的无流量特征尺度时，即可判断是哪一个高调门存在松动故障。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410553675.9A CN104330260B (zh) | 2014-10-17 | 基于高调门开关试验的汽轮机顺序阀负荷突变故障诊断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410553675.9A CN104330260B (zh) | 2014-10-17 | 基于高调门开关试验的汽轮机顺序阀负荷突变故障诊断方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104330260A true CN104330260A (zh) | 2015-02-04 |
| CN104330260B CN104330260B (zh) | 2017-01-04 |
Family
ID=
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104849055A (zh) * | 2015-05-21 | 2015-08-19 | 哈尔滨工业大学 | 一种汽轮机高调门进汽顺序测试试验的优化方法 |
| CN107939458A (zh) * | 2017-10-24 | 2018-04-20 | 广东核电合营有限公司 | 一种核电功率控制系统及核电功率控制方法 |
| CN108398962A (zh) * | 2017-02-07 | 2018-08-14 | 阿自倍尔株式会社 | 维护时期预测装置、流量控制装置及维护时期预测方法 |
| CN108507792A (zh) * | 2018-04-12 | 2018-09-07 | 中国船舶重工集团公司第七O三研究所无锡分部 | 一种蒸汽快速调节装置及方法 |
| CN109222189A (zh) * | 2018-09-07 | 2019-01-18 | 龙岩烟草工业有限责任公司 | 阀门通流能力突变检测装置及方法、烟草回潮设备 |
| CN110080833A (zh) * | 2018-04-26 | 2019-08-02 | 广东电网有限责任公司 | 一种改善机组调峰的汽轮机高调门调频能力的评估方法 |
| CN110645054A (zh) * | 2018-10-18 | 2020-01-03 | 上海明华电力技术工程有限公司 | 适用于机组rb工况的汽轮机阀序切换控制方法 |
| CN110672315A (zh) * | 2019-06-14 | 2020-01-10 | 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 | 一种基于阀杆漏汽的汽轮机调节阀状态评估方法 |
| CN111983920A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-11-24 | 上海明华电力科技有限公司 | 一种火电机组深度调峰用的安全经济协调控制方法 |
| CN112127957A (zh) * | 2020-08-05 | 2020-12-25 | 中冶南方都市环保工程技术股份有限公司 | 一种火电厂汽轮机主蒸汽流量的测量方法 |
| CN112282867A (zh) * | 2020-10-15 | 2021-01-29 | 华能重庆珞璜发电有限责任公司 | 一种解决汽轮机一次调频引起eh油管道振动的方法 |
| CN113047915A (zh) * | 2021-04-02 | 2021-06-29 | 国能粤电台山发电有限公司 | 减小汽流激振力的顺序阀启闭方案优化方法 |
| CN113063599A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-02 | 西安热工研究院有限公司 | 一种检验火电机组汽轮机重要油系统应急启动可靠性试验的方法 |
| CN113446073A (zh) * | 2021-08-11 | 2021-09-28 | 内蒙古京隆发电有限责任公司 | 一种汽轮机高压调节汽门的故障诊断方法 |
| CN113586175A (zh) * | 2021-07-07 | 2021-11-02 | 哈电发电设备国家工程研究中心有限公司 | 一种高调门流量特性偏移故障的检测方法 |
| CN113703422A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-11-26 | 华北电力大学 | 一种基于特征分析处理的燃气轮机气动执行机构故障诊断方法 |
| CN114622958A (zh) * | 2020-12-11 | 2022-06-14 | 上海电气电站设备有限公司 | 一种用于汽轮机启动的进汽阀协调启动方法 |
| CN115749990A (zh) * | 2022-12-09 | 2023-03-07 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于遗传算法的汽轮机流量特性及阀门故障检测方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10318052A (ja) * | 1997-05-14 | 1998-12-02 | Mazda Motor Corp | 蒸発燃料供給系の故障診断装置 |
| CN101279638A (zh) * | 2008-05-04 | 2008-10-08 | 天津大学 | 舰船进排气系统总排气温度过高的故障诊断方法 |
| CN102116181A (zh) * | 2011-01-13 | 2011-07-06 | 山东电力研究院 | 带负荷汽轮机故障主汽门开启方法 |
| CN104100307A (zh) * | 2014-07-02 | 2014-10-15 | 中广核工程有限公司 | 核电站汽轮机调节系统调试方法及系统 |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10318052A (ja) * | 1997-05-14 | 1998-12-02 | Mazda Motor Corp | 蒸発燃料供給系の故障診断装置 |
| CN101279638A (zh) * | 2008-05-04 | 2008-10-08 | 天津大学 | 舰船进排气系统总排气温度过高的故障诊断方法 |
| CN102116181A (zh) * | 2011-01-13 | 2011-07-06 | 山东电力研究院 | 带负荷汽轮机故障主汽门开启方法 |
| CN104100307A (zh) * | 2014-07-02 | 2014-10-15 | 中广核工程有限公司 | 核电站汽轮机调节系统调试方法及系统 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 刘贤东 等: "超临界机组顺序阀优化改造研究", 《节能技术》 * |
| 李阳海 等: "汽轮机调门流量曲线测试及流量管理函数优化研究", 《汽轮机技术》 * |
Cited By (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104849055A (zh) * | 2015-05-21 | 2015-08-19 | 哈尔滨工业大学 | 一种汽轮机高调门进汽顺序测试试验的优化方法 |
| CN104849055B (zh) * | 2015-05-21 | 2017-06-20 | 哈尔滨工业大学 | 一种汽轮机高调门进汽顺序测试试验的优化方法 |
| CN108398962A (zh) * | 2017-02-07 | 2018-08-14 | 阿自倍尔株式会社 | 维护时期预测装置、流量控制装置及维护时期预测方法 |
| CN107939458A (zh) * | 2017-10-24 | 2018-04-20 | 广东核电合营有限公司 | 一种核电功率控制系统及核电功率控制方法 |
| CN107939458B (zh) * | 2017-10-24 | 2021-05-11 | 广东核电合营有限公司 | 一种核电功率控制系统及核电功率控制方法 |
| CN108507792A (zh) * | 2018-04-12 | 2018-09-07 | 中国船舶重工集团公司第七O三研究所无锡分部 | 一种蒸汽快速调节装置及方法 |
| CN110080833A (zh) * | 2018-04-26 | 2019-08-02 | 广东电网有限责任公司 | 一种改善机组调峰的汽轮机高调门调频能力的评估方法 |
| CN110080833B (zh) * | 2018-04-26 | 2021-12-17 | 广东电网有限责任公司 | 一种改善机组调峰的汽轮机高调门调频能力的评估方法 |
| CN109222189A (zh) * | 2018-09-07 | 2019-01-18 | 龙岩烟草工业有限责任公司 | 阀门通流能力突变检测装置及方法、烟草回潮设备 |
| CN110645054A (zh) * | 2018-10-18 | 2020-01-03 | 上海明华电力技术工程有限公司 | 适用于机组rb工况的汽轮机阀序切换控制方法 |
| CN110645054B (zh) * | 2018-10-18 | 2022-07-01 | 上海明华电力科技有限公司 | 适用于机组rb工况的汽轮机阀序切换控制方法 |
| CN110672315A (zh) * | 2019-06-14 | 2020-01-10 | 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 | 一种基于阀杆漏汽的汽轮机调节阀状态评估方法 |
| CN112127957A (zh) * | 2020-08-05 | 2020-12-25 | 中冶南方都市环保工程技术股份有限公司 | 一种火电厂汽轮机主蒸汽流量的测量方法 |
| CN112127957B (zh) * | 2020-08-05 | 2023-02-03 | 中冶南方都市环保工程技术股份有限公司 | 一种火电厂汽轮机主蒸汽流量的测量方法 |
| CN111983920A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-11-24 | 上海明华电力科技有限公司 | 一种火电机组深度调峰用的安全经济协调控制方法 |
| CN111983920B (zh) * | 2020-08-31 | 2022-06-10 | 上海明华电力科技有限公司 | 一种火电机组深度调峰用的安全经济协调控制方法 |
| CN112282867A (zh) * | 2020-10-15 | 2021-01-29 | 华能重庆珞璜发电有限责任公司 | 一种解决汽轮机一次调频引起eh油管道振动的方法 |
| CN114622958A (zh) * | 2020-12-11 | 2022-06-14 | 上海电气电站设备有限公司 | 一种用于汽轮机启动的进汽阀协调启动方法 |
| CN113063599A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-02 | 西安热工研究院有限公司 | 一种检验火电机组汽轮机重要油系统应急启动可靠性试验的方法 |
| CN113063599B (zh) * | 2021-03-31 | 2024-02-06 | 西安热工研究院有限公司 | 一种检验火电机组汽轮机重要油系统应急启动可靠性试验的方法 |
| CN113047915A (zh) * | 2021-04-02 | 2021-06-29 | 国能粤电台山发电有限公司 | 减小汽流激振力的顺序阀启闭方案优化方法 |
| CN113586175A (zh) * | 2021-07-07 | 2021-11-02 | 哈电发电设备国家工程研究中心有限公司 | 一种高调门流量特性偏移故障的检测方法 |
| CN113446073A (zh) * | 2021-08-11 | 2021-09-28 | 内蒙古京隆发电有限责任公司 | 一种汽轮机高压调节汽门的故障诊断方法 |
| CN113703422A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-11-26 | 华北电力大学 | 一种基于特征分析处理的燃气轮机气动执行机构故障诊断方法 |
| CN113703422B (zh) * | 2021-08-26 | 2023-07-18 | 华北电力大学 | 一种基于特征分析处理的燃气轮机气动执行机构故障诊断方法 |
| CN115749990A (zh) * | 2022-12-09 | 2023-03-07 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于遗传算法的汽轮机流量特性及阀门故障检测方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103850726B (zh) | 一种快速确定汽轮机定滑压优化曲线的方法 | |
| Uluyol et al. | Power curve analytic for wind turbine performance monitoring and prognostics | |
| CN111365083B (zh) | 一种基于热力参数的汽轮机通流部分故障诊断方法 | |
| CN110702394B (zh) | 一种基于振动变化特征的汽轮发电机组振动故障诊断方法 | |
| CN110080833A (zh) | 一种改善机组调峰的汽轮机高调门调频能力的评估方法 | |
| CN109885023B (zh) | 一种燃气轮机控制系统半物理仿真试验系统 | |
| WO2019104969A1 (zh) | 水轮机调速器主配压阀故障诊断方法及装置、存储介质 | |
| CN104089762A (zh) | 一种汽轮机调速汽门流量特性测试方法 | |
| CN104200121A (zh) | 基于机组运行数据的阀门流量函数优化方法 | |
| CN103925155A (zh) | 一种风电机组输出功率异常的自适应检测方法 | |
| CN110242363A (zh) | 一种用于汽轮发电机组的高安全性的保护系统 | |
| CN110646193B (zh) | 一种获取汽轮机高压调门流量特性的试验方法 | |
| CN103696813B (zh) | 核电厂半速汽轮机调节阀控制卡件死区补偿调整方法 | |
| CN203879690U (zh) | 风电场故障实时预警智能控制平台 | |
| CN113361107B (zh) | 一种汽轮机甩负荷后转速飞升的静态仿真预测方法 | |
| CN106354999B (zh) | 一种火电机组负荷振荡与负荷突变故障的在线诊断方法 | |
| CN104330260A (zh) | 基于高调门开关试验的汽轮机顺序阀负荷突变故障诊断方法 | |
| CN104330260B (zh) | 基于高调门开关试验的汽轮机顺序阀负荷突变故障诊断方法 | |
| CN112240267B (zh) | 基于风速相关性与风功率曲线的风机监测方法 | |
| CN103953613A (zh) | 一种危急遮断安全油压力低的现场诊断方法 | |
| CN201225992Y (zh) | 一种火电机组燃煤热值观测器 | |
| CN112880945A (zh) | 汽轮机3号高压加热器泄漏检测方法、装置及系统 | |
| Yao et al. | Fault mechanisms and diagnosis methods for typical load mutation problems of turbo-generator sets | |
| CN109272154A (zh) | 一种基于典型变量分析与隐马尔可夫的智能电厂送风机故障退化状态预测方法 | |
| NL2033329B1 (en) | System and method for switching steam source of steam-driven feed water pump adapted to deep peak regulation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |