汽轮机的故障诊断分析和热电分析

王庭伟 李捧举

摘 要：汽轮机状况及其辅助设备的监测和故障的诊断越来越受到重视因此，汽轮机流量通道的故障诊断受到了更多的关注， 以热力学为导向的方法来确定完全满足工艺热、电需求的热电联产装置。使用扩展的大复合曲线进行夹持分析，使人们能够合理选择实用工具。采用丙烯酸法对提出的工艺进行了说明。

关键词：故障诊断；热电；汽轮机

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

1 汽轮机故障研究

汽轮机最常见的故障是水流通道的故障，如沉积、水流通道的侵蚀和内部蒸汽泄漏。故障诊断主要是通过分析系统模型进行的，在没有任何故障的情况下代表正常的系统行为。这些故障直接影响汽轮机的安全和经济运行。汽轮机的操作人员试图通过监测和分析这些故障的热参数来尽早诊断这些故障，使他们能够及时采取措施防止故障升级为事故。因此，对汽轮机状况及其辅助设备的监测和故障的诊断越来越受到重视因此，汽轮机流量通道的故障诊断受到了更多的关注。根据经验，使用机械故障诊断系统将分别减少大约20%和30%的生产和维护成本，而设备事故将减少75%，汽轮机的相对内部效率是评价其流动通道运行状况的重要指标。在堵塞或磨损的情况下，温度、压力、质量流量和其他热参数的变化可能导致汽轮机相对内部效率下降。

此外，在正常的流量通过条件下，再生系统参数的变化对汽轮机的相对内部效率有一定的影响。内部效率较低的可能原因包括：流动通道中的腐蚀或沉积、蓄热式加热器终端差的增加以及蒸汽抽压的损失。这些因素都使得很难确定汽轮机相对内部效率的正常值。因此，在评价汽轮机流量通道运行状况时，采用了级组相对内部效率，现有的许多科学文献都没有考虑到最后阶段组的断层诊断。在实际操作中，在最后一级组的流程中可能出现故障。其中一个因素是排气压力和质量流量的变化可能导致速度损失的变化。另一个原因可能是前端的再生加热器的数量。这是因为加热器终端的差异会导致质量流量的变化。此外，再热蒸汽温度是一个关键因素，因为入口的湿度和最后阶段组的失水量是再热蒸汽温度的函数。

以200 mw汽轮机冷凝再热为例，共有八个蒸汽抽出点，其中一个点通向除氧器。其原理热力学系统。最后阶段组的相对内部效率是十个未知变量的函数，可以表示为：

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

其中g是实际质量流量与额定质量流量之比，PC是排气压力，Q是加热器末端差，下标1、2、3、4、5、6、7，是高压加热器和低压加热器的序号，TR是再热蒸汽温度。

eq中概述的变量与最后阶段组的相对内部效率有强的非线性关系。传统的多元线性回归方法不能准确拟合非线性关系。然而，具有直接连接权重的合成bp神经网络在适应非线性关系方面有优势。

由许多相互连接的节点组成的人工神经网络是一种计算模型。每个节点代表一个特定的输出函数，这个函数被称为激活函数。两个节点之间的连接是一个权重，相当于神经网络的内存。结果表明，一些不能在线监测或难以间接计算的操作参数能够适应某种非线性函数的直接监测或直接连接权重，具有适应非线性关系的优势。

汽轮机整体设计不良状态计算包括tv（节流阀）和gv（调节阀）泄漏、轴盖泄漏、流量通道和再生系统的流量计算。根据泄漏流量计算，计算了轴盖的泄漏流量。给出了流量通道的流量计算方法。利用热平衡法计算再生系统的萃取流量流量通道的非设计工况计算是汽轮机整体设计工况计算的核心。考虑到流动通道的结构尺寸和运行参数，可以进行。这样，在不同的操作参数下，可以得到最后阶段群的相对内部效率。介绍了变负荷汽轮机的常压运行方式。操作参数是十个变量。通过汽轮机整体设计不良状态的计算，而不是热试验，可以在不同的运行参数下获得样品。

2 热电联产系统

热电联产是用燃料联合生产电能和热能，与单独生产电能和热能的系统相比，可以节省大量能源。研究了将热电联产系统与化学过程相结合的可能性。汽轮机与高温流程流直接结合，可以实现系统的改進。使用热反应堆流代替燃料来产生电力和蒸汽，以满足进一步的热需求。

以热力学为导向的方法来确定完全满足工艺热、电需求的热电联产装置。使用扩展的大复合曲线进行夹持分析，使人们能够合理选择实用工具。采用丙烯酸法对提出的工艺进行了说明。基于回收时间和净现值的经济吸引力表明，以汽轮机为基础的热电联产系统将产生不到3个月的回报期，表明对热电联产的投资可能会对该厂产生兴趣。

由于企业在能源消费方面的成本很高，因此必须寻求替代能源系统，以节约能源和降低成本。合理利用能源和减少废物可以通过同时产生电和热的系统来实现。与传统工艺相比，这种工艺可以节省25%到30%的能源。发表了几篇关于热电结合系统的论文。确定能提供最佳效率和成本效益的热电联产系统

Rossiter介绍了该工艺的热要求。在过程集成的背景下，已经开发了许多非常强大的配置文件匹配程序来分析热和电力系统。他们使用捏度分析的基本原理和“大复合曲线和“热复合曲线”，后者是专门为分析气体燃料的热电联产系统而开发的。

3 结论

汽轮机的相对内部效率是评价其流动通道运行状况的重要指标。在堵塞或磨损的情况下，温度、压力、质量流量和其他热参数的变化可能导致汽轮机相对内部效率下降。将一个能量集成过程升级为符合其功率和热量要求的过程反应焓流量的热电联产系统。通过仿真和能量积分的方法，确定了反应放热在满足热功率要求方面最有效的集成条件。以丙烯酸工艺为例，说明了汽轮机工艺一体化的可能性。

参考文献：

[1]张曦，赵旭，刘振亚等.基于核 Fisher 子空间特征提取的汽轮发电机组过程监控与故障诊断[J].中国电机工程学报，2007，27（20）：1-6.