[发明专利]一种火电站调节阀实时在线汽蚀监测预警系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及火电站自动控制技术领域，具体涉及一种火电站调节阀实时在线汽蚀监测预警系统及方法。

背景技术

调节阀是最常见的工业设备之一，应用范围十分广泛。汽蚀(气蚀)是调节阀损坏的主要因素之一，也是系统设计阶段进行阀门选型必须校核的一项内容。阀门的汽蚀(气蚀)是液体工质在流过阀门最狭窄缩口时，局部速度的增大使压力快速下降，此时如局部压力小于工质的饱和压力，则液体工质会瞬间气化并产生大量的气泡，当工质进一步朝出口流动的过程中，随着通流面积的增大，流速逐渐减小，压力也得以恢复，此时在高压环境的作用下，气泡瞬间又破灭，造成极大的冲击，对设备造成严重的破坏。

火电站是经典的大型复杂工业系统，根据电网的特性，火电站需频繁根据电网负荷需求调整工况以满足供电和用电的平衡，因此在启停和负荷调整过程中必然需要大量的调节阀以满足工艺过程的需要；此外，由于火电站以水为循环工质，工艺过程中依赖工质水的蒸发、冷凝相变过程，因此，大量的调节阀在工作过程中面临汽蚀的风险。

现有技术针对阀门气蚀问题主要采用两类技术，第一类属于结构改进技术，通过各种阀门结构的改进缓解甚至消除气蚀产生的破坏，第二类属于选型布置校核，设计人员根据阀门的设计工作条件和阀门厂家提供的相关资料，校核阀门是否在设计工况下具备足够的气蚀安全裕度，从而进行阀门的布置设计和选型。

阀门的结构改进技术种类繁多，但都需要增加额外的部件或进行阀门本体的结构修改，与常规阀门相比需求量低，设计、制造成本较高，因此，除极为特殊场合，在电站系统内鲜有采用。

系统设计阶段对于阀门进行气蚀安全的校核及布置设计是电站设计必须进行的一项工作，一般根据阀门厂家提供的相关参数，校核设计工况下阀门的压降是否满足相关标准的要求。目前，阀门制造商对汽蚀的评估方法不尽相同，常见的方法主要有KE法、δ法和XFz法，主要针对如何避免汽蚀，从而对阀门进行正确的选型。

阀门系统的设计工况一般选择额定工况，从而指导阀门进行选型以保障足够的流量满足系统工艺要求。但实际系统在工作过程中，启停和频繁的负荷调整使阀门的实际工作条件变化极大，常常偏离设计工况较远，这使常规的设计阶段的气蚀校核计算无法避免实际阀门工作过程出现气蚀。大量电站系统阀门检修维护经验表明，尽管电站系统设计过程中的阀门选型都进行了气蚀校核，但实际系统在启停和频繁负荷调整过程中常常导致阀门运行于恶劣工况，这导致阀门的气蚀破坏仍是电站系统内阀门损坏的主要原因。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种火电站调节阀实时在线汽蚀监测预警系统及方法，对提高火电厂的设备管理水平，延长关键设备寿命，降低维护维修成本都具有重要的意义。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种火电站调节阀实时在线汽蚀监测预警系统，包括与电站DCS控制系统10相连的外部监测单元11、监测目标调节阀6、管道流量传感器2、调节阀上游温度传感器3、调节阀上游压力传感器4和调节阀下游压力传感器8；所述调节阀上游温度传感器3和调节阀上游压力传感器4为监测目标调节阀6所在管路上游距离监测目标调节阀6最近的压力和温度测量传感器；调节阀下游压力传感器8为监测目标调节阀6所在管路下游距离监测目标调节阀6最近的压力传感器；所述监测目标调节阀6与调节阀上游压力传感器4之间的管道和管路元件构成调节阀上游管段5，所述监测目标调节阀6与调节阀下游压力传感器8之间的管道和管路元件构成调节阀下游管段7；外部监测单元11与电站DCS控制系统10之间通过常规电站DCS支持的标准工业MODBUS串口进行双向通讯，接收来自电站DCS控制系统10发来的管道流量传感器2、调节阀上游温度传感器3、调节阀上游压力传感器4和调节阀下游压力传感器8的测量信号，并将调节阀汽蚀校核结果发送给电站DCS控制系统10，利用电站DCS控制系统10内置的报警和提示模块即可发出提示和报警，提示运行人员。

所述管道流量传感器2位于监测目标调节阀6的上游管道1或下游管道9上，只需保证所测流量等于或近似等于通过监测目标调节阀6的流量。

所述外部监测单元11选择配有各自操作系统且支持工业标准MODBUB串口通讯的可编程控制器PLC、工业控制计算机、微型计算机或服务器。

上述所述火电站调节阀实时在线汽蚀监测预警系统的实时在线汽蚀监测预警方法，

调节阀在选型设计时都需要进行汽蚀校核，阀门选型需满足条件：