CN113218595B - 一种汽轮机低压加热器管侧泄漏检测方法、装置及系统 - Google Patents

一种汽轮机低压加热器管侧泄漏检测方法、装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种汽轮机低压加热器管侧泄漏检测方法、装置及系统，建立低压加热器管侧泄漏与正常疏水调门开度、凝结水流量偏差、低压加热器上端差、低压加热器水位、低压加热器温升等参数的定量关系，给出五个低压加热器管侧泄漏判断依据，为避免偶然因素影响，选取三个及以上判断依据发生作为低压加热器管侧泄漏的最终判断依据。与现有技术相比，本发明建立低压加热器泄漏与运行参数的定量影响，搭建数据模型并开发出低压加热器管侧泄漏智能预警系统，可及时、准确判断低压加热器泄漏，提高低压加热器管侧泄漏检测的准确性。

Description

一种汽轮机低压加热器管侧泄漏检测方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及燃煤发电领域，尤其是涉及一种汽轮机低压加热器管侧泄漏检测方法、装置及系统。
背景技术
在电力行业新形势下，燃煤发电机组低负荷运行时间增加、启停频繁，对机组运行安全性产生不利影响。与此同时，对燃煤发电机组运行安全性的要求不断提高，运用新技术提升机组安全水平成为迫切需求。
低压加热器作为一种热量转换装置，广泛应用于大型火电机组回热系统，其工作原理为：从汽轮机抽出高温高压的蒸汽，加热低压加热器内的凝结水，提升换热效率。低压加热器为表面式结构，蒸汽和凝结水之间温差、压差较大，容易出现加热器泄漏。低压加热器泄漏后，对机组安全性的影响有：(1)泄漏管对周围管束形成高压给水冲击，造成泄漏管束增多，泄漏日趋严重；(2)低压加热器水位急剧升高，水位持续升高存在低压加热器解列等安全风险；(3)引起低压加热器的停运、疏水流量增加、凝汽器热负荷升高，影响机组经济运行。
可以看出，低压加热器泄漏对机组运行安全性和经济性有重要影响，因此，及时、准确的发现低压加热器泄漏是非常必要的。目前，对于低压加热器泄漏以人为判断为主，根据加热器运行端差、凝结水流量变化、疏水阀开度等相关数据的异常，依靠丰富的运行经验及数据历史趋势进行判断，对运行人员的能力及经验要求较高，泄漏的误判、漏判率高。
发明内容
本发明的目的就是为了提供一种汽轮机低压加热器管侧泄漏检测方法、装置及系统，降低了漏判率和误判率，可以及时发现汽轮机低压加热器管侧泄漏事故，发出泄漏预警，发电企业可及时采取措施，防止泄漏进一步扩大，避免引发安全事故，并且适用于某一台低压加热器泄漏预警，也适用于多台低压加热器泄漏预警，实用性强。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种汽轮机低压加热器管侧泄漏检测方法，包括：
步骤S1：获取正常疏水调门、待测低压加热器的温升以及当前的负荷工况，并查询得到对应于该待测低压加热器该负荷工况的正常疏水调门和低压加热器温升的标准值；
步骤S2：获取低压加热器组进水流量G1和低压加热器组的出水流量G2，并计算流量偏差值G1-G2；
步骤S3：获取待测低压加热器的上端差；
步骤S4：调节待测低压加热器的正常疏水调门至标准值，并维持预配置的时长，持续监测待测低压加热器的水位；
步骤S5：判断以下条件是否存在至少三项成立：
a)待测低压加热器的正常疏水调门的开度相比于标准值增加超过第一设定阈值；
b)所述流量偏差值超过第二设定阈值，
c)待测低压加热器的上端差超过第三设定阈值，
d)步骤S4过程中，待测低压加热器的水位达到高I值，
e)待测低压加热器的温升下降超过第四设定阈值，
若是为，则判定待测低压加热器发生泄漏。
所述第四设定阈值为5.5摄氏度。
所述第一设定阈值为8％，第二设定阈值为45t/h，第三设定阈值为6摄氏度。
所述方法还包括：步骤S6：当判定待测低压加热器发生泄漏时，输出预警信号。
一种汽轮机低压加热器管侧泄漏检测装置，包括：
数据获取单元，被配置为获取正常疏水调门、待测低压加热器的温升以及当前的负荷工况，低压加热器组进水流量G1和低压加热器组的出水流量G2，待测低压加热器的上端差和水位；
偏差计算单元，被配置为根据低压加热器组进水流量G1和低压加热器组的出水流量G2计算流量偏差值G1-G2；
查询单元：被配置为根据待测加热器及其负荷工况查询得到正常疏水调门和低压加热器温升的标准值；
开度调节单元，被配置为调节待测低压加热器的正常疏水调门至标准值；
判断单元：被配置为以下条件是否存在至少三项成立时判定发生泄漏，a)待测低压加热器的正常疏水调门的开度相比于标准值增加超过第一设定阈值，b)所述流量偏差值超过第二设定阈值，c)待测低压加热器的上端差超过第三设定阈值，d)步骤S4过程中，待测低压加热器的水位达到高I值，e)待测低压加热器的温升下降超过第四设定阈值。
所述装置还包括输出单元，该输出单元被配置为当判定待测低压加热器发生泄漏时，输出预警信号。
一种汽轮机低压加热器管侧泄漏检测系统，包括如上述的装置。
所述系统还包括报警器。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)降低了漏判率和误判率，可以及时发现汽轮机低压加热器管侧泄漏事故，发出泄漏预警，发电企业可及时采取措施，防止泄漏进一步扩大，避免引发安全事故，并且适用于某一台低压加热器泄漏预警，也适用于多台低压加热器泄漏预警，实用性强。
2)建立泄漏与五个运行参数的一一对应关系，并将五个判断依据中三个及以上同时发生作为最终判断依据，提高了判断准确性；
3)可以及时发现低压加热器管侧泄漏，减少低压加热器解列时间，降低低压加热器泄漏造成的经济损失。
附图说明
图1是本发明实施例应用系统的结构示意图；
图2是本发明实施例低压加热器部分的局部示意图；
其中：1、#1低压加热器，2、#2低压加热器，3、#3低压加热器，4、#4低压加热器，5、汽轮机低压缸，6、凝汽器，7、凝结水泵，11、八级抽汽管路，12、七级抽汽管路，13、六级抽汽管路，14、五级抽汽管路，15、低压缸进汽管路，16、低压缸排汽管路，17、凝结水管道，21、凝结水泵出口流量计，22、低压加热器组出口流量计，31、#1低压加热器正常疏水调门，32、#2低压加热器正常疏水调门，33、#3低压加热器正常疏水调门，34、#4低压加热器正常疏水调门。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
燃煤发电机组低压加热器泄漏对机组运行安全性和经济性有重要影响，及时、准确的发现低压加热器泄漏是非常必要的。
本实施例可及时、准确的发现低压加热器泄漏。本实施例中针对如图1的系统的，系统包括#1低压加热器1、#2低压加热器2、#3低压加热器3、#4低压加热器4、汽轮机低压缸5、凝汽器6、凝结水泵7、五级抽汽管路14、六级抽汽管路13、七级抽汽管路12、八级抽汽管路11、低压缸进汽管路15、低压缸排汽管路16、凝结水管道17、凝结水泵出口流量计21、低压加热器组出口流量计22、#1低压加热器正常疏水调门31、#2低压加热器正常疏水调门32、#3低压加热器正常疏水调门33、#4低压加热器正常疏水调门34；
蒸汽通过低压缸进汽管路15进入汽轮机低压缸5做功，做功后蒸汽通过低压缸排汽管路16进入凝汽器6，排汽在凝汽器6内被冷凝为凝结水，凝结水经过凝结水泵升压后，依次经过#1低压加热器1、#2低压加热器2、#3低压加热器3、#4低压加热器4，凝结水经过加热后转变为蒸汽进入汽轮机做功，完成汽水循环；
本实施例中汽轮机低压缸5排汽端与凝汽器6进汽端连接，凝汽器出水端凝结水泵7进水端连接，凝结水泵7出水端与#1低压加热器1进水端连接，#1低压加热器1出水端与#2低压加热器2进水端连接，#2低压加热器2出水端与#3低压加热器3进水端连接，#3低压加热器3出水端与#4低压加热器4进水端连接；#4低压加热器底部疏水出口连接#3低压加热器3，#3低压加热器底部疏水出口连接#2低压加热器2，#2低压加热器底部疏水出口连接#1低压加热器1，#1低压加热器底部疏水出口连接凝汽器6；
八级抽汽管路11两端分别连接汽轮机低压缸5和#1低压加热器1，七级抽汽管路12两端分别连接汽轮机低压缸5和#2低压加热器2，六级抽汽管路13两端分别连接汽轮机低压缸5和#3低压加热器3，五级抽汽管路14两端分别连接汽轮机低压缸5和#4低压加热器4；
#1低压加热器正常疏水调门31安装在#1低压加热器疏水管路上，#2低压加热器正常疏水调门32安装在#2低压加热器疏水管路上，#3低压加热器正常疏水调门33安装在#3低压加热器疏水管路上，#4低压加热器正常疏水调门34安装在#4低压加热器疏水管路上；
凝结水泵出口流量计21安装在凝结水泵7出口管路上，低压加热器组出口流量计22安装在#4低压加热器出口管路上。
研究低压加热器管侧泄漏对运行参数的影响，建立低压加热器管侧泄漏与正常疏水调门开度、凝结水流量偏差、低压加热器上端差、低压加热器水位、低压加热器温升等参数的定量关系，明确低压加热器管侧泄漏判断依据，及时发现低压加热器泄漏事故，包括：
步骤一：低压加热器管侧发生泄漏，凝结水泄漏至汽侧，经低压加热器疏水管道进入下一级换热器，造成低压加热器疏水流量增加，具体体现为同负荷工况下正常疏水调门开度增加，；
步骤二：低压加热器管侧发生泄漏，凝结水泄漏至汽侧，经低压加热器疏水管道进入下一级换热器，造成进入凝汽器的疏水流量增加，具体体现为凝结水泵出口流量孔板读数G1与#4低压加热器出口流量孔板读数G2偏差增加，；
步骤三：低压加热器管侧发生泄漏，给水泄漏至汽侧，造成加热器换热效果变差，低压加热器出口水温降低，上端差升高，将低压加热器上端差pswsat_t(P+P0)-tcs≥6℃作为管侧泄漏的判断依据之一；
步骤四：低压加热器管侧发生泄漏，给水泄漏至汽侧，在维持正常疏水调门开度不变的情况下，低压加热器水位升高；
步骤五：低压加热器管侧发生泄漏，给水泄漏至汽侧，造成加热器换热效果变差，低压加热器温升降低；
步骤六：上述五个判断低压加热器管侧泄漏的判断依据在一定程度上存在偶发因素，为提高判断准确性，将上述五个判断依据中三个及以上同时发生作为低压加热器管侧泄漏的最终判断依据。
故得到一种汽轮机低压加热器管侧泄漏检测方法，包括：
步骤S1：获取正常疏水调门、待测低压加热器的温升以及当前的负荷工况，并查询得到对应于该待测低压加热器该负荷工况的正常疏水调门和低压加热器温升的标准值；
步骤S2：获取低压加热器组进水流量G1和低压加热器组的出水流量G2，并计算流量偏差值G1-G2；
步骤S3：获取待测低压加热器的上端差；
步骤S4：调节待测低压加热器的正常疏水调门至标准值，并维持预配置的时长，持续监测待测低压加热器的水位；
步骤S5：判断以下条件是否存在至少三项成立：
a)待测低压加热器的正常疏水调门的开度相比于标准值增加超过第一设定阈值；
b)流量偏差值超过第二设定阈值，
c)待测低压加热器的上端差超过第三设定阈值，
d)步骤S4过程中，待测低压加热器的水位达到高I值，
e)待测低压加热器的温升下降超过第四设定阈值，
若是为，则判定待测低压加热器发生泄漏。
此外，方法还包括：步骤S6：当判定待测低压加热器发生泄漏时，输出预警信号。
上述方法可以通过具体的检测装置实现，包括：
数据获取单元，被配置为获取正常疏水调门、待测低压加热器的温升以及当前的负荷工况，低压加热器组进水流量G1和低压加热器组的出水流量G2，待测低压加热器的上端差和水位；
偏差计算单元，被配置为根据低压加热器组进水流量G1和低压加热器组的出水流量G2计算流量偏差值G1-G2；
查询单元：被配置为根据待测加热器及其负荷工况查询得到正常疏水调门和低压加热器温升的标准值；
开度调节单元，被配置为调节待测低压加热器的正常疏水调门至标准值；
判断单元：被配置为以下条件是否存在至少三项成立时判定发生泄漏，a)待测低压加热器的正常疏水调门的开度相比于标准值增加超过第一设定阈值，b)流量偏差值超过第二设定阈值，c)待测低压加热器的上端差超过第三设定阈值，d)步骤S4过程中，待测低压加热器的水位达到高I值，e)待测低压加热器的温升下降超过第四设定阈值。
装置还包括输出单元，该输出单元被配置为当判定待测低压加热器发生泄漏时，输出预警信号，然后通过报警器报警。
在一个实施例中，第四设定阈值为5.5摄氏度，第一设定阈值为8％，第二设定阈值为45t/h，第三设定阈值为6摄氏度。
下面进行实例应用分析：
以国内某电厂300MW机组为例进行实施例分析，该机组配置四台低压加热器。上述设备按照实施例结构示意图进行安装和编号命名，#1低压加热器1、#2低压加热器2、#3低压加热器3、#4低压加热器4。
该机组额定功率300MW工况下，#4低压加热器正常疏水调门开度为60％，凝结水泵出口流量等于低压加热器出口流量，#4低压加热器上端差为2.8℃，低压加热器水位无异常，#4低压加热器温升为32℃。机组稳定运行，各运行参数正常。
随着机组启停次数及运行时间增加，机组额定功率工况下，#4低压加热器水位升高，正常疏水调门开度增加至68％。同负荷工况#4低压加热器正常疏水调门开度增量超8％、凝结水泵出口流量-低压加热器出口流量≥45t/h、#4低压加热器水位达到高I值，三个判断依据触发#4低压加热器管侧泄漏报警。机组运行中#4低压加热器正常疏水调门开度逐步增加，并伴随加热器水位升高、加热器出水温度降低等现象，进一步明确了#4低压加热器管侧泄漏的事实。
机组运行人员采取低压加热器解列措施，降温后打开#4低压加热器人孔门，对#4低压加热器汽侧充压查漏，发现5根管束泄漏，对泄漏管路进行堵管处理。
通过汽轮机低压加热器管侧泄漏检测方法，可以看出加热器智能预警系统及时、准确的发现#4低压加热器泄漏并预警，检查发现5根加热器管束发生泄漏，验证了分析判断的准确性，有效防止泄漏事故扩大，避免因泄漏造成安全事故。
上述燃煤发电机组低压加热器管侧泄漏检测方法，分析低压加热器泄漏对运行参数的影响，建立泄漏与运行参数的对应关系，开发出低压加热器管侧泄漏智能预警系统，可及时、准确判断低压加热器泄漏，系统实用性强，具有广泛应用前景。

Claims (4)

1.一种汽轮机低压加热器管侧泄漏检测方法，其特征在于，包括：
步骤S1：获取正常疏水调门、待测低压加热器的温升以及当前的负荷工况，并查询得到对应于该待测低压加热器该负荷工况的正常疏水调门和低压加热器温升的标准值；
步骤S2：获取低压加热器组进水流量G1和低压加热器组的出水流量G2，并计算流量偏差值G1- G2，其中，所述进水流量和出水流量均为凝结水流量；
步骤S3：获取待测低压加热器的上端差；
步骤S4：调节待测低压加热器的正常疏水调门至标准值，并维持预配置的时长，持续监测待测低压加热器的水位；
步骤S5：判断以下条件是否存在至少三项成立：
a）待测低压加热器的正常疏水调门的开度相比于标准值增加超过第一设定阈值；
b）所述流量偏差值超过第二设定阈值，
c）待测低压加热器的上端差超过第三设定阈值，
d）步骤S4过程中，待测低压加热器的水位达到高I值，
e）待测低压加热器的温升下降超过第四设定阈值，
若是为，则判定待测低压加热器发生泄漏；
所述第四设定阈值为5.5摄氏度；
所述第一设定阈值为8%，第二设定阈值为45t/h，第三设定阈值为6摄氏度；
所述方法还包括：步骤S6：当判定待测低压加热器发生泄漏时，输出预警信号。
2.一种汽轮机低压加热器管侧泄漏检测装置，其特征在于，包括：
数据获取单元，被配置为获取正常疏水调门、待测低压加热器的温升以及当前的负荷工况，低压加热器组进水流量G1和低压加热器组的出水流量G2，待测低压加热器的上端差和水位；
偏差计算单元，被配置为根据低压加热器组进水流量G1和低压加热器组的出水流量G2计算流量偏差值G1- G2，其中，所述进水流量和出水流量均为凝结水流量；
查询单元：被配置为根据待测加热器及其负荷工况查询得到正常疏水调门和低压加热器温升的标准值；
开度调节单元，被配置为调节待测低压加热器的正常疏水调门至标准值；
判断单元：被配置为以下条件是否存在至少三项成立时判定发生泄漏，a）待测低压加热器的正常疏水调门的开度相比于标准值增加超过第一设定阈值，b）所述流量偏差值超过第二设定阈值，c）待测低压加热器的上端差超过第三设定阈值，d）步骤S4过程中，待测低压加热器的水位达到高I值，e）待测低压加热器的温升下降超过第四设定阈值；
所述第四设定阈值为5.5摄氏度；
所述第一设定阈值为8%，第二设定阈值为45t/h，第三设定阈值为6摄氏度；
所述装置还包括输出单元，该输出单元被配置为当判定待测低压加热器发生泄漏时，输出预警信号。
3.一种汽轮机低压加热器管侧泄漏检测系统，其特征在于，包括如权利要求2所述的装置。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括报警器。
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