王庭偉 李捧舉

摘 要：汽輪機狀況及其輔助設(shè)備的監(jiān)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(guān)注， 以熱力學(xué)為導(dǎo)向的方法來確定完全滿足工藝熱、電需求的熱電聯(lián)產(chǎn)裝置。使用擴展的大復(fù)合曲線進(jìn)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(jìn)行了說明。

關(guān)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(nèi)部蒸汽泄漏。故障診斷主要是通過分析系統(tǒng)模型進(jìn)行的，在沒有任何故障的情況下代表正常的系統(tǒng)行為。這些故障直接影響汽輪機的安全和經(jīng)濟(jì)運行。汽輪機的操作人員試圖通過監(jiān)測和分析這些故障的熱參數(shù)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(shè)備的監(jiān)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(guān)注。根據(jù)經(jīng)驗，使用機械故障診斷系統(tǒng)將分別減少大約20%和30%的生產(chǎn)和維護(hù)成本，而設(shè)備事故將減少75%，汽輪機的相對內(nèi)部效率是評價其流動通道運行狀況的重要指標(biāo)。在堵塞或磨損的情況下，溫度、壓力、質(zhì)量流量和其他熱參數(shù)的變化可能導(dǎo)致汽輪機相對內(nèi)部效率下降。

此外，在正常的流量通過條件下，再生系統(tǒng)參數(shù)的變化對汽輪機的相對內(nèi)部效率有一定的影響。內(nèi)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(nèi)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(nèi)部效率，現(xiàn)有的許多科學(xué)文獻(xiàn)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(xiàn)故障。其中一個因素是排氣壓力和質(zhì)量流量的變化可能導(dǎo)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(shù)量。這是因為加熱器終端的差異會導(dǎo)致質(zhì)量流量的變化。此外，再熱蒸汽溫度是一個關(guān)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(shù)。

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(xué)系統(tǒng)。最后階段組的相對內(nèi)部效率是十個未知變量的函數(shù)，可以表示為：

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

其中g(shù)是實際質(zhì)量流量與額定質(zhì)量流量之比，PC是排氣壓力，Q是加熱器末端差，下標(biāo)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(nèi)部效率有強的非線性關(guān)系。傳統(tǒng)的多元線性回歸方法不能準(zhǔn)確擬合非線性關(guān)系。然而，具有直接連接權(quán)重的合成bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在適應(yīng)非線性關(guān)系方面有優(yōu)勢。

由許多相互連接的節(jié)點組成的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種計算模型。每個節(jié)點代表一個特定的輸出函數(shù)，這個函數(shù)被稱為激活函數(shù)。兩個節(jié)點之間的連接是一個權(quán)重，相當(dāng)于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)存。結(jié)果表明，一些不能在線監(jiān)測或難以間接計算的操作參數(shù)能夠適應(yīng)某種非線性函數(shù)的直接監(jiān)測或直接連接權(quán)重，具有適應(yīng)非線性關(guān)系的優(yōu)勢。

汽輪機整體設(shè)計不良狀態(tài)計算包括tv（節(jié)流閥）和gv（調(diào)節(jié)閥）泄漏、軸蓋泄漏、流量通道和再生系統(tǒng)的流量計算。根據(jù)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(tǒng)的萃取流量流量通道的非設(shè)計工況計算是汽輪機整體設(shè)計工況計算的核心?？紤]到流動通道的結(jié)構(gòu)尺寸和運行參數(shù)，可以進(jìn)行。這樣，在不同的操作參數(shù)下，可以得到最后階段群的相對內(nèi)部效率。介紹了變負(fù)荷汽輪機的常壓運行方式。操作參數(shù)是十個變量。通過汽輪機整體設(shè)計不良狀態(tài)的計算，而不是熱試驗，可以在不同的運行參數(shù)下獲得樣品。

2 熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)

熱電聯(lián)產(chǎn)是用燃料聯(lián)合生產(chǎn)電能和熱能，與單獨生產(chǎn)電能和熱能的系統(tǒng)相比，可以節(jié)省大量能源。研究了將熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)與化學(xué)過程相結(jié)合的可能性。汽輪機與高溫流程流直接結(jié)合，可以實現(xiàn)系統(tǒng)的改進(jìn)。使用熱反應(yīng)堆流代替燃料來產(chǎn)生電力和蒸汽，以滿足進(jìn)一步的熱需求。

以熱力學(xué)為導(dǎo)向的方法來確定完全滿足工藝熱、電需求的熱電聯(lián)產(chǎn)裝置。使用擴展的大復(fù)合曲線進(jìn)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(jìn)行了說明?；诨厥諘r間和凈現(xiàn)值的經(jīng)濟(jì)吸引力表明，以汽輪機為基礎(chǔ)的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)將產(chǎn)生不到3個月的回報期，表明對熱電聯(lián)產(chǎn)的投資可能會對該廠產(chǎn)生興趣。

由于企業(yè)在能源消費方面的成本很高，因此必須尋求替代能源系統(tǒng)，以節(jié)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(chǎn)生電和熱的系統(tǒng)來實現(xiàn)。與傳統(tǒng)工藝相比，這種工藝可以節(jié)省25%到30%的能源。發(fā)表了幾篇關(guān)于熱電結(jié)合系統(tǒng)的論文。確定能提供最佳效率和成本效益的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)

Rossiter介紹了該工藝的熱要求。在過程集成的背景下，已經(jīng)開發(fā)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(tǒng)。他們使用捏度分析的基本原理和“大復(fù)合曲線和“熱復(fù)合曲線”，后者是專門為分析氣體燃料的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)而開發(fā)的。

3 結(jié)論

汽輪機的相對內(nèi)部效率是評價其流動通道運行狀況的重要指標(biāo)。在堵塞或磨損的情況下，溫度、壓力、質(zhì)量流量和其他熱參數(shù)的變化可能導(dǎo)致汽輪機相對內(nèi)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(yīng)焓流量的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。通過仿真和能量積分的方法，確定了反應(yīng)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(xiàn)：

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