汽輪機的故障診斷分析和熱電分析

王庭偉 李捧舉

摘 要：汽輪機狀況及其輔助設備的監測和故障的診斷越來越受到重視因此，汽輪機流量通道的故障診斷受到了更多的關注， 以熱力學為導向的方法來確定完全滿足工藝熱、電需求的熱電聯產裝置。使用擴展的大復合曲線進行夾持分析，使人們能夠合理選擇實用工具。采用丙烯酸法對提出的工藝進行了說明。

關鍵詞：故障診斷；熱電；汽輪機

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.12.048

1 汽輪機故障研究

汽輪機最常見的故障是水流通道的故障，如沉積、水流通道的侵蝕和內部蒸汽泄漏。故障診斷主要是通過分析系統模型進行的，在沒有任何故障的情況下代表正常的系統行為。這些故障直接影響汽輪機的安全和經濟運行。汽輪機的操作人員試圖通過監測和分析這些故障的熱參數來盡早診斷這些故障，使他們能夠及時采取措施防止故障升級為事故。因此，對汽輪機狀況及其輔助設備的監測和故障的診斷越來越受到重視因此，汽輪機流量通道的故障診斷受到了更多的關注。根據經驗，使用機械故障診斷系統將分別減少大約20%和30%的生產和維護成本，而設備事故將減少75%，汽輪機的相對內部效率是評價其流動通道運行狀況的重要指標。在堵塞或磨損的情況下，溫度、壓力、質量流量和其他熱參數的變化可能導致汽輪機相對內部效率下降。

此外，在正常的流量通過條件下，再生系統參數的變化對汽輪機的相對內部效率有一定的影響。內部效率較低的可能原因包括：流動通道中的腐蝕或沉積、蓄熱式加熱器終端差的增加以及蒸汽抽壓的損失。這些因素都使得很難確定汽輪機相對內部效率的正常值。因此，在評價汽輪機流量通道運行狀況時，采用了級組相對內部效率，現有的許多科學文獻都沒有考慮到最后階段組的斷層診斷。在實際操作中，在最后一級組的流程中可能出現故障。其中一個因素是排氣壓力和質量流量的變化可能導致速度損失的變化。另一個原因可能是前端的再生加熱器的數量。這是因為加熱器終端的差異會導致質量流量的變化。此外，再熱蒸汽溫度是一個關鍵因素，因為入口的濕度和最后階段組的失水量是再熱蒸汽溫度的函數。

以200 mw汽輪機冷凝再熱為例，共有八個蒸汽抽出點，其中一個點通向除氧器。其原理熱力學系統。最后階段組的相對內部效率是十個未知變量的函數，可以表示為：

hrim ? f?g；pc；q1；q2；q3；q4；q5；q6；q7；tr?

其中g是實際質量流量與額定質量流量之比，PC是排氣壓力，Q是加熱器末端差，下標1、2、3、4、5、6、7，是高壓加熱器和低壓加熱器的序號，TR是再熱蒸汽溫度。

eq中概述的變量與最后階段組的相對內部效率有強的非線性關系。傳統的多元線性回歸方法不能準確擬合非線性關系。然而，具有直接連接權重的合成bp神經網絡在適應非線性關系方面有優勢。

由許多相互連接的節點組成的人工神經網絡是一種計算模型。每個節點代表一個特定的輸出函數，這個函數被稱為激活函數。兩個節點之間的連接是一個權重，相當于神經網絡的內存。結果表明，一些不能在線監測或難以間接計算的操作參數能夠適應某種非線性函數的直接監測或直接連接權重，具有適應非線性關系的優勢。

汽輪機整體設計不良狀態計算包括tv（節流閥）和gv（調節閥）泄漏、軸蓋泄漏、流量通道和再生系統的流量計算。根據泄漏流量計算，計算了軸蓋的泄漏流量。給出了流量通道的流量計算方法。利用熱平衡法計算再生系統的萃取流量流量通道的非設計工況計算是汽輪機整體設計工況計算的核心。考慮到流動通道的結構尺寸和運行參數，可以進行。這樣，在不同的操作參數下，可以得到最后階段群的相對內部效率。介紹了變負荷汽輪機的常壓運行方式。操作參數是十個變量。通過汽輪機整體設計不良狀態的計算，而不是熱試驗，可以在不同的運行參數下獲得樣品。

2 熱電聯產系統

熱電聯產是用燃料聯合生產電能和熱能，與單獨生產電能和熱能的系統相比，可以節省大量能源。研究了將熱電聯產系統與化學過程相結合的可能性。汽輪機與高溫流程流直接結合，可以實現系統的改進。使用熱反應堆流代替燃料來產生電力和蒸汽，以滿足進一步的熱需求。

以熱力學為導向的方法來確定完全滿足工藝熱、電需求的熱電聯產裝置。使用擴展的大復合曲線進行夾持分析，使人們能夠合理選擇實用工具。采用丙烯酸法對提出的工藝進行了說明。基于回收時間和凈現值的經濟吸引力表明，以汽輪機為基礎的熱電聯產系統將產生不到3個月的回報期，表明對熱電聯產的投資可能會對該廠產生興趣。

由于企業在能源消費方面的成本很高，因此必須尋求替代能源系統，以節約能源和降低成本。合理利用能源和減少廢物可以通過同時產生電和熱的系統來實現。與傳統工藝相比，這種工藝可以節省25%到30%的能源。發表了幾篇關于熱電結合系統的論文。確定能提供最佳效率和成本效益的熱電聯產系統

Rossiter介紹了該工藝的熱要求。在過程集成的背景下，已經開發了許多非常強大的配置文件匹配程序來分析熱和電力系統。他們使用捏度分析的基本原理和“大復合曲線和“熱復合曲線”，后者是專門為分析氣體燃料的熱電聯產系統而開發的。

3 結論

汽輪機的相對內部效率是評價其流動通道運行狀況的重要指標。在堵塞或磨損的情況下，溫度、壓力、質量流量和其他熱參數的變化可能導致汽輪機相對內部效率下降。將一個能量集成過程升級為符合其功率和熱量要求的過程反應焓流量的熱電聯產系統。通過仿真和能量積分的方法，確定了反應放熱在滿足熱功率要求方面最有效的集成條件。以丙烯酸工藝為例，說明了汽輪機工藝一體化的可能性。

參考文獻：

[1]張曦，趙旭，劉振亞等.基于核 Fisher 子空間特征提取的汽輪發電機組過程監控與故障診斷[J].中國電機工程學報，2007，27（20）：1-6.