CN114460489A

CN114460489A - 汽轮机回热系统抽汽在高压加热器内短路检测方法及装置

Info

Publication number: CN114460489A
Application number: CN202111003177.3A
Authority: CN
Inventors: 崔传涛; 周建中; 胡磊; 秦攀; 刘岩; 陈啸; 曾胜龙; 刘利
Original assignee: Clp Huachuang Power Technology Research Co ltd
Current assignee: Clp Huachuang Power Technology Research Co ltd
Priority date: 2021-08-30
Filing date: 2021-08-30
Publication date: 2022-05-10

Abstract

本发明涉及一种汽轮机回热系统抽汽在高压加热器内短路检测方法及装置，建立汽轮机回热系统抽汽在高压加热器内发生短路与高压加热器上端差、高压加热器下端差、高压加热器温升等参数的定量关系，通过加装大气压力表及高压加热器正常疏水管道位移测点，给出汽轮机回热系统抽汽在高压加热器内发生短路判断依据，将三个以上判断依据同时发生作为短路的最终判断依据。与现有技术相比，本发明可以及时、准确的发现汽轮机回热系统抽汽在高压加热器内发生短路，有效防止泄漏进一步扩大化，提高机组运行安全性和经济性。

Description

汽轮机回热系统抽汽在高压加热器内短路检测方法及装置

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回热系统抽汽在高压加热器内短路检测方法及装置。

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。

抽汽回热系统是燃煤发电机组重要组成部分，其工作原理为：从汽轮机抽出高温高压的过热蒸汽，加热高压加热器内的给水，减少进入锅炉的给水与炉膛之间的温差，提升换热效率。高压加热器为表面式结构，蒸汽和给水之间温差、压差较大，加之启动时产生的热应力过大、加热器水位不稳定等因素，容易造成抽汽在高压加热器内发生短路，抽汽短路对机组安全性及经济性的影响有：(1)在疏水管道内形成汽水两相流动，易造成管道汽水冲击，影响机组安全运行；(2)参与换热的抽汽流量减少，造成加热器出水温度降低，影响最终给水温度，降低机组运行经济性；(3)高品质蒸汽参与下一级换热器换热，造成高品质热量未充分利用，使得凝汽器热负荷增加，机组运行经济性下降。

可以看出，高压加热器进汽短路对机组运行安全性和经济性有重要影响，因此，及时、准确的发现抽汽在高压加热器内发生短路是非常必要的：(1)可及时采取运行措施，有效防止抽汽短路事故扩大；(2)减少因抽汽短路引起的机组运行经济性下降的问题；(3)避免因严重抽汽短路而使机组煤耗大幅度升高。

目前，对于回热抽汽在高压加热器内发生短路以人为判断为主，根据加热器运行端差、给水温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，当人员发现高压加热器相关参数异常时，已经明显发生了抽汽短路，对机组安全、经济运行产生不利影响，缺乏加热器进汽短路相关的智能评判系统。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种汽轮机回热系统抽汽在高压加热器内短路检测方法及装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种汽轮机回热系统抽汽在高压加热器内短路检测方法，包括：

步骤S1：监听启动信号，并在收到启动信号时执行步骤S2；

步骤S2获取高压加热器下端差，并判断是否超过第一设定值，若为是，则执行步骤S3，反之则返回步骤S1；

步骤S3：获取高压加热器上端差，并判断是否超过第二设定值，若为是，则执行步骤S5，反之，则执行步骤S4；

步骤S4：获取高压加热器的温升，并判断与同负荷工况下温升设计值之差是否超过第三设定值，若为是，则执行步骤S5，反之则返回步骤S1；

步骤S5：获取高压加热器的水位记录数据，判断设定时间段内水位变化幅度超过第四设定值的次数是否超过设定次数，若为是，则执行步骤S7，反之则执行步骤S6；

步骤S6：获取高压加热器正常疏水管道晃动记录数据，判断高压加热器正常疏水管道晃动值是否大于第五设定值，若为是，则执行步骤S7，反之则返回步骤S1；

步骤S7：输出用于表征高压加热器内发生短路的预警信号。

所述步骤S5具体包括：

步骤S51：获取当前时刻前定时间段内高压加热器的水位记录数据；

步骤S52：提取水位记录数据中的所有极值，其中，所述极值包括极大值和极小值；

步骤S53：统计相邻极值之差超过第四设定值的极值对的数量；

步骤S54：判断极值对的数量是否超过设定次数，若为是，则执行步骤S7，反之则执行步骤S6。

所述设定次数为3次，第四设定值为50毫米。

所述第一设定值为10摄氏度，第二设定值为3摄氏度。

所述第五设定值为2毫米。

一种汽轮机回热系统抽汽在高压加热器内短路检测装置，包括处理器、存储器，以及存储于存储器中并由所述处理器执行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述的方法：

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)可以及时发现汽轮机回热系统抽汽在高压加热器内发生短路事故，发出预警，避免引发安全事故，

2)适用于某一台高压加热器进汽短路预警，也适用于多台高压加热器进汽短路预警，实用性强，可满足发电企业不同需求，

3)建立进汽短路与五个运行参数的一一对应关系，并将同时触发三个以上判断依据同时发生作为最终判断依据，提高了判断准确性，

4)可以及时发现回热系统抽汽在高压加热器内发生短路，避免回热系统持续低效运行，降低经济损失。

附图说明

图1是本发明实施例判断方法结构示意图；

图2是本发明实施例判断方法高压加热器局部示意图；

其中：1、#1高压加热器，2、#2高压加热器，3、#3高压加热器，4、除氧器，11、锅炉，12、汽轮机高压缸，13、汽轮机中压缸，14、发电机，15、给水泵，21、一级抽汽管路，22、二级抽汽管路，23、三级抽汽管路，24、四级抽汽管路，31、主蒸汽管路，32、高压缸排汽管路，33、再热蒸汽管路，34、中压缸排汽管路，35、凝结水管路，36、再热器减温水管路，37、给水管路，41、#1高压加热器正常疏水调门，42、#2高压加热器正常疏水调门，43、#3高压加热器正常疏水调门，51、#1高压加热器水位计，52、#2高压加热器水位计，53、#3高压加热器水位计，P₀、大气压力，P₁、#1高压加热器进汽压力，t_1jq、#1高压加热器进汽温度，t_1ss、#1高压加热器疏水温度，t_1js、#1高压加热器进水温度，t_1cs、#1高压加热器出水温度，P₂、#2高压加热器进汽压力，t_2jq、#2高压加热器进汽温度，t_2ss、#2高压加热器疏水温度，t_2js、#2高压加热器进水温度，t_2cs、#2高压加热器出水温度，P₃、#3高压加热器进汽压力，t_3jq、#3高压加热器进汽温度，t_3ss、#3高压加热器疏水温度，t_3js、#3高压加热器进水温度，t_3cs、#3高压加热器出水温度，δ₁、#1高压加热器正常疏水管道位移，δ₂、#2高压加热器正常疏水管道位移，δ₃、#3高压加热器正常疏水管道位移。

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。

本实施例中公开了一种汽轮机回热系统抽汽在高压加热器内发生短路的判断方法，可及时、准确的发现高压加热器进汽短路。参见图1，本判断系统包括#1高压加热器1、#2高压加热器2、#3高压加热器3、除氧器4、锅炉11、汽轮机高压缸12、汽轮机中压缸13、发电机14、给水泵15、一级抽汽管路21、二级抽汽管路22、三级抽汽管路23、四级抽汽管路24、主蒸汽管路31、高压缸排汽管路32、中压缸进汽管路33、中压缸排汽管路34、凝结水管路35、再热器减温水管路36、给水管路37；

锅炉11具有给水入口和蒸汽出口，蒸汽出口通过主蒸汽管路31进入汽轮机高压缸12，蒸汽经汽轮机高压缸12做功后通过高压缸排汽管路32进入锅炉11加热，再热蒸汽进入汽轮机中压缸13做功，做功后蒸汽由排汽管道34排出，蒸汽凝结成水进入凝结水管路35后进入除氧器4加热，给水依次经过#3高压加热器3、#2高压加热器2、#1高压加热器1加热后进入锅炉11；

除氧器4的出水端与给水泵15的进水端连接，给水泵15的出水端与#3高压加热器3的进水端连接，#3高压加热器3的出水端与#2高压加热器2的进水端连接，#2高压加热器2的出水端与#1高压加热器1的进水端连接，#1高压加热器1的出水端与锅炉11的给水管路37入口连接；

#1高压加热器1、#2高压加热器2、#3高压加热器3的底部均具有疏水出口；#1高压加热器1底部疏水出口连接#2高压加热器2，#2高压加热器2底部疏水出口连接#3高压加热器3，#3高压加热器3底部疏水出口连接除氧器4；

一级抽汽管路21的两端分别连接汽轮机高压缸12和#1高压加热器1，二级抽汽管路22的两端分别连接汽轮机高压缸12和#2高压加热器2，三级抽汽管路23的两端分别连接汽轮机中压缸13和#3高压加热器3，四级抽汽管路24的两端分别连接汽轮机中压缸13和除氧器4。

发明人通过研究回热系统抽汽在高压加热器内发生短路对运行参数的影响，建立回热系统抽汽在高压加热器内发生短路与高压加热器上端差、下端差、高压加热器温升等参数的定量关系，明确回热系统抽汽在高压加热器内发生短路判断依据，及时发现高压加热器进汽短路事故。

提供了汽轮机回热系统抽汽在高压加热器内发生短路判断方法，采用上述的判断方法进行实施，判断方法及依据如下：

回热系统抽汽在#1高压加热器内发生短路的判断依据为：抽汽在高压加热器内发生短路，造成高压加热器下端差升高、上端差升高、水位波动、正常疏水管道晃动、同负荷工况下加热器温升减小，将①高压加热器下端差t_1ss-t_1js≥10℃、②上端差pswsat_t(P₁+P₀)-t_1cs≥3℃、③高压加热器温升与同负荷工况下设计值偏差t_01cs-t_01js-t_1cs+t_1js≥3℃、④高压加热器水位变化幅度超过50mm且3分钟内超过3次、⑤高压加热器正常疏水管道晃动值δ≥2mm，五个边界条件作为回热系统抽汽在高压加热器内发生短路的判断依据；

回热系统抽汽在#2高压加热器内发生短路的判断依据为：抽汽在高压加热器内发生短路，造成高压加热器下端差升高、上端差升高、水位波动、正常疏水管道晃动、同负荷工况下加热器温升减小，将①高压加热器下端差t_2ss-t_2js≥10℃、②上端差pswsat_t(P₂+P₀)-t_2cs≥3℃、③高压加热器温升与同负荷工况下设计值偏差t_02cs-t_02js-t_2cs+t_2js≥3℃、④高压加热器水位变化幅度超过50mm且3分钟内超过3次、⑤高压加热器正常疏水管道晃动值δ≥2mm，五个边界条件作为回热系统抽汽在高压加热器内发生短路的判断依据；

回热系统抽汽在#3高压加热器内发生短路的判断依据为：抽汽在高压加热器内发生短路，造成高压加热器下端差升高、上端差升高、水位波动、正常疏水管道晃动、同负荷工况下加热器温升减小，将①高压加热器下端差t_3ss-t_3js≥10℃、②上端差pswsat_t(P₃+P₀)-t_3cs≥3℃、③高压加热器温升与同负荷工况下设计值偏差t_03cs-t_03js-t_3cs+t_3js≥3℃、④高压加热器水位变化幅度超过50mm且3分钟内超过3次、⑤高压加热器正常疏水管道晃动值δ≥2mm，五个边界条件作为回热系统抽汽在高压加热器内发生短路的判断依据。

为避免偶发因素的影响，将边界条件①+②/③至少之一+④/⑤至少之一作为回热系统抽汽在高压加热器内发生短路的最终判断依据。

具体的，上述判断逻辑通过计算机程序的形式实现，该计算机程序被执行时实现以下步骤：

步骤S1：监听启动信号，并在收到启动信号时执行步骤S2；

步骤S2获取高压加热器下端差，并判断是否超过10摄氏度，若为是，则执行步骤S3，反之则返回步骤S1；

步骤S3：获取高压加热器上端差，并判断是否超过3摄氏度，若为是，则执行步骤S5，反之，则执行步骤S4；

步骤S5：获取高压加热器的水位记录数据，判断设定时间段内水位变化幅度超过50毫米的次数是否超过3次，若为是，则执行步骤S7，反之则执行步骤S6，具体包括：

步骤S52：提取水位记录数据中的所有极值，其中，极值包括极大值和极小值；

步骤S6：获取高压加热器正常疏水管道晃动记录数据，判断高压加热器正常疏水管道晃动值是否大于2毫米，若为是，则执行步骤S7，反之则返回步骤S1；

步骤S7：输出用于表征高压加热器内发生短路的预警信号。

综上，可以在提高准确度的同时，降低计算资源的消耗，提高程序的执行效率。

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，该机组配置三台高压加热器和一台除氧器。上述设备按照实施例结构示意图进行安装和编号命名，#1高压加热器1、#2高压加热器2、#3高压加热器3、除氧器4。

该机组额定功率300MW工况下，#1高压加热器设计参数为：上端差为-1.6℃、下端差为5.6℃、加热器温升为30.5℃。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，#1高压加热器疏水温度逐渐升高，下端差达到10℃，此时#1高压加热器水位开始波动，#1高压加热器出水温度开始降低，当#1高压加热器下端差达到12℃、加热器温升降低4℃时，高压加热器水位波动50mm且2分钟发生3次，三个判断依据同时发生，触发回热系统抽汽在#1高压加热器内发生短路报警。现场检查发现#1高压加热器疏水管道有晃动现象，进一步明确了回热系统抽汽在#1高压加热器内发生短路的事实。

机组运行人员采取高压加热器解列措施，退出高压加热器汽侧运行及水侧运行，切换至水侧旁路运行。现场切割#1高压加热器疏水管道，对疏水管道同侧的疏水冷却段包壳进行检查，发现包壳有冲刷产生的孔洞、包壳与端管板的焊缝处有冲刷产生的缝隙，验证了报警系统的准确性。

通过汽轮机回热系统抽汽在高压加热器内发生短路判断方法，可以看出加热器智能预警系统对汽轮机运行安全性及经济性的影响主要体现在以下几个方面。

1)及时、准确的发现#1高压加热器进汽短路并预警，检查包壳有冲刷产生的孔洞，验证了分析判断的准确性；

2)预警后机组运行人员及时采取措施，有效防止进汽短路事故扩大，避免因进汽短路造成安全事故，甚至机组非停风险；

3)若未能及时发现高压加热器进汽短路，因进汽短路造成换热效果恶化、运行端差增加、给水温度降低，使机组煤耗升高1.1g/(kW·h)以上，影响机组运行经济性。

汽轮机回热系统抽汽在高压加热器内发生短路判断方法，分析高压加热器进汽短路对运行参数的影响，建立进汽短路与运行参数的一一对应关系，开发出回热系统抽汽在高压加热器内发生短路智能预警系统，可及时、准确判断高压加热器进汽短路，预警系统实用性强，具有广泛应用前景。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种汽轮机回热系统抽汽在高压加热器内短路检测方法，其特征在于，包括：

步骤S1：监听启动信号，并在收到启动信号时执行步骤S2；

步骤S7：输出用于表征高压加热器内发生短路的预警信号。

2.根据权利要求1所述的一种汽轮机回热系统抽汽在高压加热器内短路检测方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括：

3.根据权利要求2所述的一种汽轮机回热系统抽汽在高压加热器内短路检测方法，其特征在于，所述设定次数为3次，第四设定值为50毫米。

4.根据权利要求1所述的一种汽轮机回热系统抽汽在高压加热器内短路检测方法，其特征在于，所述第一设定值为10摄氏度，第二设定值为3摄氏度。

5.根据权利要求1所述的一种汽轮机回热系统抽汽在高压加热器内短路检测方法，其特征在于，所述第五设定值为2毫米。

6.一种汽轮机回热系统抽汽在高压加热器内短路检测装置，包括处理器、存储器，以及存储于存储器中并由所述处理器执行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：

步骤S1：监听启动信号，并在收到启动信号时执行步骤S2；

步骤S7：输出用于表征高压加热器内发生短路的预警信号。

7.根据权利要求6所述的一种汽轮机回热系统抽汽在高压加热器内短路检测装置，其特征在于，所述步骤S5具体包括：

8.根据权利要求7所述的一种汽轮机回热系统抽汽在高压加热器内短路检测装置，其特征在于，所述设定次数为3次，第四设定值为50毫米。

9.根据权利要求6所述的一种汽轮机回热系统抽汽在高压加热器内短路检测装置，其特征在于，所述第一设定值为10摄氏度，第二设定值为3摄氏度。

10.根据权利要求6所述的一种汽轮机回热系统抽汽在高压加热器内短路检测装置，其特征在于，所述第五设定值为2毫米。