CN115495939B - 一种基于等效流量差幅的汽轮机组调门流量特性诊断方法 - Google Patents

一种基于等效流量差幅的汽轮机组调门流量特性诊断方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于等效流量差幅的汽轮机组调门流量特性诊断方法，所述方法以调节级压比标幺值作为汽轮机等效流量，经过修正计算后，得到单一数值形式的等效流量差幅
Figure 58712DEST_PATH_IMAGE001
的汽轮机组调门流量特性诊断数学模型；将等效流量差幅
Figure 710273DEST_PATH_IMAGE001
添加至DCS系统历史数据库，在DCS系统历史趋势中呈现随时间而变化的单一参数的折线趋势图，以实现汽轮机组调门流量线性度的准确评估和实时预警功能。

Description

一种基于等效流量差幅的汽轮机组调门流量特性诊断方法
技术领域
本发明属于汽轮机运行技术领域，尤其涉及一种基于等效流量差幅的汽轮机组调门流量特性诊断方法。
背景技术
现代汽轮机组广泛采用DEH (Digital Electro-Hydraulic Control System)数字电液控制系统进行阀门管理。运行中，汽轮机通过依次（或同步）开启若干个调门来增加汽轮机的进汽流量。通常将流量指令（FDEM）或总阀位指令与汽轮机实际进汽流量的数值对应关系视为汽轮机组流量特性。汽轮机流量特性试验是现场精确整定汽轮机配汽函数的有效手段。线性优良的汽轮机组流量特性是开展汽轮机组调速系统建模、机网协调响应以及主参数寻优等工作的基础。
现场经验表明，由于进汽阀或本体设备特性变化，DEH配汽函数无法及时匹配进汽阀（组）的非线性特征，导致进汽流量控制精度下降。然而，在日常运行过程中调门流量特性是否线性，运行人员既没有监测手段，也没有分析工具；往往只有等到机组出现明显的控制恶化，如一次调频、AGC性能下降或是机组功率异常振荡，才可能引起运行人员的怀疑或警觉。为此，本发明依据汽轮机原理提出一种基于等效流量差幅的汽轮机组调门流量特性诊断数学模型及评估方法，直接利用DCS（Distributed Control System）系统历史趋势图，实现汽轮机组调门流量线性度的准确评估和实时预警功能。
发明内容
本发明的目的是，为适应DCS系统历史趋势图仅支持随时间而变化的折线图显示的特点，直接利用DCS系统历史趋势图，实现汽轮机组调门流量线性度的准确评估和实时预警功能，提出一种基于等效流量差幅的汽轮机组调门流量特性诊断方法。
本发明实现的技术方案如下：一种基于等效流量差幅的汽轮机组调门流量特性诊断方法，所述方法包括：
以调节级压比标幺值作为汽轮机等效流量，经过修正计算后，得到单一数值形式 的等效流量差幅
Figure 339099DEST_PATH_IMAGE001
的汽轮机组调门流量特性诊断数学模型；
将等效流量差幅
Figure 964115DEST_PATH_IMAGE001
添加至DCS系统历史数据库，在DCS系统历史趋势中呈现随时 间而变化的单一参数的折线趋势图，以对汽轮机组调门流量线性度进行准确的分析和实时 预警。
进一步地，所述方法具体包括以下步骤：
步骤1：依据式（1）-式（3）计算机组在运行工况总阀位指令
Figure 230011DEST_PATH_IMAGE002
下的未修正等效流量
Figure 432323DEST_PATH_IMAGE003
。
Figure 340236DEST_PATH_IMAGE004
， 式（1）
Figure 944392DEST_PATH_IMAGE005
， 式（2）
Figure 646769DEST_PATH_IMAGE006
， 式（3）
式中：
Figure 211743DEST_PATH_IMAGE007
为运行工况总阀位指令
Figure 782401DEST_PATH_IMAGE008
下的调节级压比；
Figure 116431DEST_PATH_IMAGE009
为运行工况总阀位指令
Figure 848763DEST_PATH_IMAGE008
下的调节级压力；
Figure 166612DEST_PATH_IMAGE010
为运行工况总阀位指令
Figure 885170DEST_PATH_IMAGE008
下的主汽压力；
Figure 463918DEST_PATH_IMAGE011
为运行工况总阀位指令 100%下的调节级压比；
Figure 508098DEST_PATH_IMAGE012
为运行工况总阀位指令100%下的调节级压力；
Figure 172297DEST_PATH_IMAGE013
为运行工况总阀 位指令100%下的主汽压力；
Figure 960125DEST_PATH_IMAGE014
为运行工况总阀位指令
Figure 268746DEST_PATH_IMAGE008
下的未修正等效流量；
步骤2：根据汽轮机组调门流量特性试验数据，依据式（4）和式（5），分别求得试验 工况下以调节级压力为表征的实际流量
Figure 342882DEST_PATH_IMAGE015
和试验工况下以调节级和高压缸排汽参数为表 征的实际流量
Figure 369743DEST_PATH_IMAGE016
；并依照总阀位指令
Figure 820316DEST_PATH_IMAGE008
等于
Figure 249024DEST_PATH_IMAGE016
来实施DEH系统配汽函数的整定；
Figure 369426DEST_PATH_IMAGE017
， 式（4）
Figure 273797DEST_PATH_IMAGE019
， 式（5）
式中：
Figure 137848DEST_PATH_IMAGE015
为试验工况下以调节级压力为表征的实际流量；
Figure 280116DEST_PATH_IMAGE016
为试验工况下以调节 级和高压缸排汽参数为表征的实际流量；
Figure 102579DEST_PATH_IMAGE020
为试验工况总阀位指令100%下的调节级压 力；
Figure 838454DEST_PATH_IMAGE021
为试验工况总阀位指令100%下的高压缸排汽压力；
Figure 896409DEST_PATH_IMAGE022
为试验工况总阀位指令100% 下的调节级比容；
Figure 768550DEST_PATH_IMAGE023
为试验工况任一总阀位指令下的调节级压力；
Figure 620968DEST_PATH_IMAGE024
为试验工况任一总 阀位指令下的高压缸排汽压力；
Figure 109718DEST_PATH_IMAGE025
为试验工况任一总阀位指令下的调节级比容；
步骤3：对应试验工况任一总阀位指令
Figure 315572DEST_PATH_IMAGE002
，依据式（6），求取相应的等效流量修正系 数
Figure 698011DEST_PATH_IMAGE026
；
Figure 596697DEST_PATH_IMAGE027
， 式（6）
式中：
Figure 307164DEST_PATH_IMAGE028
为试验工况任一总阀位指令
Figure 441342DEST_PATH_IMAGE002
下的等效流量修正系数。
步骤4：考虑到汽轮机流量特性可能出现线性偏移现象，除考虑等效流量的修正之 外，还考虑基于总阀位指令的线性偏移量的几何修正，因此，等效流量差幅
Figure 819234DEST_PATH_IMAGE029
按式（7）计 算：
Figure 747876DEST_PATH_IMAGE030
， 式（7）
步骤5：将式（1）-式（7）编译进DCS系统组态，产生并输出等效流量差幅
Figure 211218DEST_PATH_IMAGE001
；将
Figure 758874DEST_PATH_IMAGE001
添加至DCS系统历史数据库，在DCS系统历史趋势中呈现随时间而变化的折线趋势图；在运 行工况下，当
Figure 115906DEST_PATH_IMAGE031
时，调门流量特性线性度视为正常；当
Figure 90815DEST_PATH_IMAGE032
时，调门流 量特性线性度视为异常，并提示“对配汽函数重新进行整定”。
本发明的有益效果是，适应DCS系统历史趋势图仅支持随时间而变化的折线图显示的特点，帮助运行人员直接利用DCS系统历史趋势图对汽轮机组调门流量线性度的进行科学准确地评估和实时预警，及早发现并消除调门流量特性故障。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例汽轮机组调门流量特性试验整定效果示意图；
图2为本发明实施例等效流量修正系数
Figure 900508DEST_PATH_IMAGE033
示意图；
图3为本发明实施例汽轮机组调门流量特性线性偏移示意图；
图4为本发明实施例机组流量特性整定后五个月
Figure 517435DEST_PATH_IMAGE001
趋势图；
图5为本发明实施例机组流量特性整定后十一个月
Figure 338760DEST_PATH_IMAGE001
趋势图。
具体实施方式
本发明的具体实施方式如图所示。下面将结合本发明实施例中的附图1-5,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本实施例机组为某喷嘴配汽汽轮机组。首先试验人员通过汽轮机组调门流量特性 试验，依照总阀位指令
Figure 874784DEST_PATH_IMAGE008
等于实际流量
Figure 47139DEST_PATH_IMAGE034
，完成了该机组DEH系统配汽函数的整定工作（如 图1所示）；在随后的十二个月里，运行人员利用DCS系统历史趋势图观测其调门流量特性线 性度的变化。
本发明实施例一种基于等效流量差幅的汽轮机组调门流量特性诊断数学模型及评估方法，包括以下步骤：
步骤1：依据式（1）-式（3）计算机组在运行工况总阀位指令
Figure 61231DEST_PATH_IMAGE002
下的未修正等效流量
Figure 2643DEST_PATH_IMAGE003
。
Figure 584934DEST_PATH_IMAGE004
， 式（1）
Figure 103640DEST_PATH_IMAGE005
， 式（2）
Figure 62368DEST_PATH_IMAGE006
， 式（3）
式中：
Figure 982920DEST_PATH_IMAGE007
为运行工况总阀位指令
Figure 1691DEST_PATH_IMAGE008
下的调节级压比；
Figure 883060DEST_PATH_IMAGE009
为运行工况总阀位指令
Figure 504534DEST_PATH_IMAGE008
下的调节级压力；
Figure 154958DEST_PATH_IMAGE010
为运行工况总阀位指令
Figure 203686DEST_PATH_IMAGE008
下的主汽压力；
Figure 837929DEST_PATH_IMAGE011
为运行工况总阀位指令 100%下的调节级压比；
Figure 872881DEST_PATH_IMAGE012
为运行工况总阀位指令100%下的调节级压力；
Figure 768025DEST_PATH_IMAGE013
为运行工况总阀 位指令100%下的主汽压力；
Figure 863020DEST_PATH_IMAGE014
为运行工况总阀位指令
Figure 843614DEST_PATH_IMAGE008
下的未修正等效流量。
步骤2：根据汽轮机组调门流量特性试验数据，依据式（4）和式（5），分别求得试验 工况下以调节级压力为表征的实际流量
Figure 682257DEST_PATH_IMAGE015
和试验工况下以调节级和高压缸排汽参数为表 征的实际流量
Figure 307274DEST_PATH_IMAGE016
；并依照总阀位指令
Figure 963383DEST_PATH_IMAGE008
等于
Figure 41061DEST_PATH_IMAGE016
来实施DEH系统配汽函数的整定。
Figure 948974DEST_PATH_IMAGE035
， 式（4）
Figure 553130DEST_PATH_IMAGE019
， 式（5）
式中：
Figure 989928DEST_PATH_IMAGE015
为试验工况下以调节级压力为表征的实际流量；
Figure 945114DEST_PATH_IMAGE016
为试验工况下以调节 级和高压缸排汽参数为表征的实际流量；
Figure 859981DEST_PATH_IMAGE020
为试验工况总阀位指令100%下的调节级压 力；
Figure 725169DEST_PATH_IMAGE021
为试验工况总阀位指令100%下的高压缸排汽压力；
Figure 457501DEST_PATH_IMAGE022
为试验工况总阀位指令100% 下的调节级比容；
Figure 775350DEST_PATH_IMAGE023
为试验工况任一总阀位指令下的调节级压力；
Figure 618541DEST_PATH_IMAGE024
为试验工况任一总 阀位指令下的高压缸排汽压力；
Figure 338236DEST_PATH_IMAGE025
为试验工况任一总阀位指令下的调节级比容。
步骤3：对应试验工况任一总阀位指令
Figure 116836DEST_PATH_IMAGE002
，依据式（6），求取相应的等效流量修正系 数
Figure 46614DEST_PATH_IMAGE026
（如图2所示）。
Figure 568863DEST_PATH_IMAGE027
， 式（6）
式中：
Figure 143063DEST_PATH_IMAGE028
为试验工况任一总阀位指令
Figure 217199DEST_PATH_IMAGE002
下的等效流量修正系数。
步骤4：考虑到汽轮机流量特性可能出现线性偏移现象，除考虑等效流量的修正之 外，还考虑基于总阀位指令的线性偏移量的几何修正。如图3所示，汽轮机流量特性出现线 性偏移，尽管其斜率与图中的参照线不同，但曲线仍保持线性。此时，随总阀位指令的减小， 实际流量与总阀位指令之间的偏差越来越大。为避免误判，一方面需考虑等效流量的修正， 另一方面还需考虑基于总阀位指令的线性偏移量的几何修正。因此，等效流量差幅
Figure 244061DEST_PATH_IMAGE029
按式 （7）计算：
Figure 694633DEST_PATH_IMAGE030
， 式（7）
步骤5：将式（1）-式（7）编译进DCS系统组态，产生并输出等效流量差幅
Figure 857762DEST_PATH_IMAGE029
；将
Figure 243744DEST_PATH_IMAGE029
添加至DCS系统历史数据库，在DCS系统历史趋势中呈现随时间而变化的折线趋势图。在运 行工况下，当
Figure 882535DEST_PATH_IMAGE036
时，调门流量特性线性度视为正常；如图4所示，本发明实施例 机组流量特性整定后第五个月
Figure 12165DEST_PATH_IMAGE029
的最大值低于0.75%；此种情形下，可认为调门流量特性 线性度正常。当
Figure 154434DEST_PATH_IMAGE037
时，调门流量特性线性度视为异常，并提示“对配汽函数重新 进行整定”。如图5所示，本发明实施例机组流量特性整定后第十一个月
Figure 976896DEST_PATH_IMAGE029
的最大值超过 0.75%；此种情形下，可认为调门流量特性线性度异常，并在DCS系统历史趋势图中标红，予 以警示。
以上对本发明所提供的一种基于等效流量差幅的汽轮机组调门流量特性诊断数学模型及评估方法进行了详细介绍,本实施例中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (1)

1.一种基于等效流量差幅的汽轮机组调门流量特性诊断方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1：依据式（1）-（3）计算机组在运行工况总阀位指令
Figure QLYQS_1
下的未修正等效流量/>
Figure QLYQS_2
；
Figure QLYQS_3
， 式（1）
Figure QLYQS_4
， 式（2）
Figure QLYQS_5
， 式（3）
式中：
Figure QLYQS_7
为运行工况总阀位指令/>
Figure QLYQS_11
下的调节级压比；/>
Figure QLYQS_13
为运行工况总阀位指令/>
Figure QLYQS_8
下的调节级压力；/>
Figure QLYQS_10
为运行工况总阀位指令/>
Figure QLYQS_14
下的主汽压力；/>
Figure QLYQS_16
为运行工况总阀位指令100%下的调节级压比；/>
Figure QLYQS_6
为运行工况总阀位指令100%下的调节级压力；/>
Figure QLYQS_9
为运行工况总阀位指令100%下的主汽压力；/>
Figure QLYQS_12
为运行工况总阀位指令/>
Figure QLYQS_15
下的未修正等效流量；
步骤2：根据汽轮机组调门流量特性试验数据，依据式（4）和式（5），分别求得试验工况下的实际流量
Figure QLYQS_17
和/>
Figure QLYQS_18
；并依照总阀位指令/>
Figure QLYQS_19
等于实际流量/>
Figure QLYQS_20
来实施DEH系统配汽函数的整定；
Figure QLYQS_21
， 式（4）
Figure QLYQS_22
， 式（5）
式中：
Figure QLYQS_24
为试验工况下以调节级压力为表征的实际流量；/>
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为试验工况下以调节级和高压缸排汽参数为表征的实际流量；/>
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为试验工况总阀位指令100%下的调节级比容；/>
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为试验工况任一总阀位指令下的高压缸排汽压力；/>
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为试验工况任一总阀位指令下的调节级比容；
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，依据式（6），求取相应的等效流量修正系数
Figure QLYQS_32
；
Figure QLYQS_33
， 式（6）/>
式中：
Figure QLYQS_34
为试验工况任一总阀位指令/>
Figure QLYQS_35
下的等效流量修正系数；
步骤4：考虑到汽轮机流量特性可能出现线性偏移现象，除考虑等效流量的修正之外，还考虑基于总阀位指令的线性偏移量的几何修正，因此，等效流量差幅
Figure QLYQS_36
按式（7）计算：
Figure QLYQS_37
， 式（7）
步骤5：将式（1）-（7）编译进DCS系统组态，产生并输出等效流量差幅
Figure QLYQS_38
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时，调门流量特性线性度视为异常，并提示“对配汽函数重新进行整定”。/>
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