[实用新型]一种重型燃气轮机透平效率在线监测系统装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种系统装置，尤其是涉及一种重型燃气轮机透平效率在线监测系统装置，它属于燃气轮机发电领域。

背景技术

重型燃气轮机是一种高效洁净的大功率发电设备，燃气轮机及其联合循环广泛应用于天然气发电或者热电联供。燃气轮机主要由压气机、燃烧室、透平三大部件构成，压气机从环境中吸入空气，对空气加压以后形成高压空气，高压空气送入燃烧室，与燃料燃烧反应生成高温高压燃气，高温高压燃气在透平中膨胀做功，燃气温度和压力降低后排出。

现代重型燃气轮机由于进入透平前燃气温度高（目前已达1600℃以上），远远超过透平叶片材料能承受的温度，所以必须从压气机抽取大量的空气对透平叶片进行冷却。从燃气轮机排出的烟气还具有较高的温度，在联合循环中，通过余热锅炉进一步回收烟气的热量并产生蒸汽，蒸汽驱动汽轮机做功。联合循环的输出功率由燃气轮机和汽轮机共同产生。

在燃气轮机机组运行过程中，可能会出现各种故障导致性能下降，其中包括燃气轮机透平动叶叶身缺口，叶冠变形、缺口等，这些问题的出现会导致透平效率的下降，进而降低燃气轮机的性能。

重型燃气轮机在运行控制中，为了维持燃气轮机的高效率，既要尽量保证燃烧室的出口温度不降低，为了机组的安全运行，又不能使燃烧室出口温度超过设计值，否则会大大降低热端部件的寿命。但在燃气轮机机组的实际运行过程中，由于燃烧室的出口温度无法在线测量，通常的策略只能根据透平的排气温度和燃气轮机的压比，经过特定的模型计算燃烧室的出口温度，即通过透平的排气温度和燃气轮机的压比监测，间接的控制燃烧室出口温度。燃气轮机的透平效率的变化，还会导致燃烧室出口温度与透平排气温度、压比的关系发生变化，导致按原内置控制策略难以保证燃烧室出口温度。及时的发现燃气轮机透平叶片的问题，对于燃气轮机组的安全运行，优化检修具有重要意义。

燃气轮机的透平效率是燃气轮机透平运行状态反映的宏观指标，透平的性能下降最终会体现在透平效率的下降，所以如何在线监测透平性能的变化，对于掌握燃气轮机的运行状态具有重要作用。

现代重型燃气轮机由于透平前温很高，需要采用大量的空气对透平叶片进行冷却，冷却空气量和冷却空气的参数无法在线测量。此外，现代重型燃气轮机的燃烧室出口温度也无法直接在线测量。因此，无法直接获得透平的效率。不仅如此，由于透平冷却的存在，使得现代大型燃气轮机中，工质在透平中经历的过程已经不是简单的绝热膨胀过程，而是膨胀、换热、掺混的综合复杂过程，传统意义上的以透平实际膨胀过程与等熵膨胀过程的焓降之比来定义透平效率也由于冷却空气的加入而难以直接应用。

公开日为2014年12月10日，公开号为102840882B的中国专利中，公开了一种名称为“燃气透平发电机组状态监测和故障诊断系统及其使用方法”的发明专利。该专利包括机组自身的控制系统的振动监测模块和网络模块、信号采集模块和安装有LabVIEW平台的计算机；实时分析模块对状态性能信号和振动信号进行在线监测和分析，离线分析模块对记录的数据进行离线分析，故障诊断模块对机组进行故障诊断。虽然该专利操作简单、诊断精度和效率高，能应用于各透平发电机组的状态监测和诊断，但是该专利不能在线监测透平性能的变化，且透平前温很高，无法在线测量，故其还是存在上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，监测安全可靠，根据燃气轮机及其联合循环的物质能量平衡，间接在线获得燃气轮机透平当量效率的重型燃气轮机透平效率在线监测系统装置。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：该重型燃气轮机透平效率在线监测系统装置，包括发电机、低压缸、中压缸和高压缸、压气机、燃烧室、透平和余热锅炉，所述发电机、低压缸、中压缸、高压缸、压气机、燃烧室、透平和余热锅炉依次相连，余热锅炉分别与低压缸、中压缸和高压缸相连，其特征在于：还包括空气参数测量装置、压气机出口参数测量装置、燃料气参数测量装置、透平排气参数测量装置、锅炉排气参数测量装置和透平效率计算模块，所述空气参数测量装置设置在压气机的进口，压气机出口参数测量装置设置在压气机的出口，燃料气参数测量装置设置在燃烧室的燃料气总管路上，透平排气参数测量装置设置在透平的排气口，锅炉排气参数测量装置设置在余热锅炉的排气位置，空气参数测量装置、压气机出口参数测量装置、燃料气参数测量装置、透平排气参数测量装置、锅炉排气参数测量装置均通过信号传入透平效率计算模块；结构设计合理，监测安全可靠，在线获得燃气轮机透平当量效率，满足使用需求。