[发明专利]基于高调门开关试验的汽轮机顺序阀负荷突变故障诊断方法

说明书

技术领域

本发明涉及火电机组顺序阀运行方式下汽轮机负荷突变故障的诊断方法，特别涉及基于高调门开关试验的汽轮机顺序阀负荷突变故障的诊断方法。

背景技术

目前，随着我国电力需求的不断增加，电力工业得到迅速的发展，大容量机组替代小容量机组不断增加，机组经常面临调峰运行，时常在55％～90％负荷之间作大幅度的变工况运行。为了减小低负荷工况时单阀方式下较大的节流损失，机组一般都采用顺序阀方式运行来提高机组的低负荷运行经济性。然而，许多大型火力发电机组汽轮机在顺序阀方式下运行时经常出现负荷突变故障，严重影响机组的安全高效运行。一般来讲，导致实际中的汽轮机发生负荷突变故障的因素很多，从公开发表的文献资料来看，尤其是由于高压调节阀门(一般简称“高调门”，用符号“GV”表示)的软件和硬件方面问题导致汽轮机在顺序阀运行方式下发生负荷突变故障的案例最多。由于高调门流量特性设计曲线与实际流量特性不匹配会导致的机组出现负荷突变故障，这一类属于高调门的软件故障，是目前最常见最普遍的一类故障；另外，当高调门的阀头和阀杆的连接部件出现松动(严重时出现整个阀头或者阀杆脱落现象)或者阀门驱动系统出现卡涩，也会导致机组出现负荷突变故障，这属于调门硬件故障，其出现频率仅次于软件故障；此外，也有极少数学者认为高调门有水或考品质较低的蒸汽积存，进入汽轮机的蒸汽做功能力下降也会导致负荷突降。然而，由于这三类原因导致的负荷突变故障在实际运行的机组中所表现的故障特征基本类似，导致实际发生故障时很难及时判断故障的主要原因，尤其是很难进一步判断出是哪一个高调门出现故障，给现场实际的安全生产带来了很大的挑战和困难。因此，及时有效的负荷突变故障测试诊断方法对于实际电厂的缺陷处理等有很大的意义。虽然，许多研究者都对由于高调门问题而引发的负荷突变故障机理做了阐述，并提出了一些行之有效的解决措施；但是，在实际中当机组发生故障时，如何及时有效对故障的进行检测和诊断，公开文献资料还未给出有一个详细有效的方法。

发明内容

本发明是要解决现有方法软硬件故障而引发机组负荷突降问题，而提供了基于高调门开关试验的汽轮机顺序阀负荷突变故障诊断方法。

基于高调门开关试验的汽轮机顺序阀负荷突变故障诊断方法按以下步骤实现：

步骤一：在机组处于负荷运行状态下，将运行方式由顺序阀切换至单阀，将机组负荷升至90％～95％；

步骤二：解除机组协调控制和自动滑压运行控制，在保持机组负荷基本不变的基础上，通过手动减小机组的主蒸汽压力并同时增大机组的综合阀位指令，使机组的4个高压调节阀门达到全开的状态，机组的高压调节阀门在进行大范围变化时，机组的负荷变化在运行规程要求的范围内，通过步骤一和步骤二是否出现负荷突变现象，确定故障原因是在软件方面还是硬件方面：出现负荷突变，则为高调门硬件故障；否则，则为高调门流量特性曲线设计不佳产生的软件故障；

步骤三：将4个高压调节阀门控制模式改为手动调节，实现能够手动单独调整每1个高压调节阀门的开度；然后，以对角进汽为两阀点进汽方式，分别进行不少于3组的两阀全开和三阀全开试验并得到试验数据；通过试验过程中是否出现负荷突变现象以及观察机组高调门的阀杆动作情况进一步对故障进行诊断，确定是否存在系统卡涩和阀头脱落故障；

步骤四：根据弗留格尔公式利用试验数据进行高调门的流量特性计算，进一步提取得到故障特征，确定具体每一个高调门是否存在连接松动故障。

发明效果：

本发明提出了一种针对汽轮机顺序阀负荷突变故障的有效诊断方法，当机组实际运行发生故障时，基于高调门开关试验快速对故障进行测试诊断，不仅可以有效判断出故障的类别和原因；并且，能够有效对存在故障的高调门进行问题定位，避免了机组的停机和对所有高调门设备进行实际拆装检修带来的经济损失。同时，为了突出本方法的实际应用价值，本发明还给出了典型的具有4个高调门的亚临界300MW机组实际负荷突变故障的诊断案例。

本发明提出了一种针对汽轮机高调门软硬件故障而引发的负荷突变问题的有效故障诊断方法，当机组实际运行发生故障时，可以快速有效对故障进行测试诊断和问题定位，判断得出故障类别和原因，实际故障案例处理显示本方法具有较强的实际应用价值：

(1)基于对角思想的两阀点进汽方式，可以最大程度减小部分负荷工况下的高调门进汽产生的不平衡汽流力对机组轴系稳定性的影响，从而保证测试方法的安全性；