[发明专利]一种改善机组调峰的汽轮机高调门调频能力的评估方法

说明书

本发明公开一种改善机组调峰的汽轮机高调门调频能力的评估方法，包括采集机组各高调门的阀门开度从0到全开时的阀后压力的DCS数据；计算各高调门在不同阀门开度时的蒸汽流量；根据机组各高调门的阀门开度和所计算的各高调门在不同阀门开度时的蒸汽流量，绘制阀门开度与蒸汽流量关系曲线，所绘制的关系曲线与出厂设计关系曲线相匹配，从所采集的阀后压力的DCS数据中任意两相邻时刻的数据做差得出差值绝对值，判断|ΔP|的值是否在区间[0，ΔPmax]内，当|ΔP|的值超出该区间时，判定高调门存在硬件故障。本发明基于高调门阀后压力监测对机组负荷突变进行故障预警，实现汽轮机高调门调频能力实时评估，改善机组调峰性能。

技术领域

本发明涉及电网调度通信领域，特别涉及一种改善机组调峰的汽轮机高调门调频能力的评估方法。

背景技术

目前，国家大力支持发展新能源，为了使新能源电力系统稳定可靠的供给，越来越多大功率火电机组(甚至供热机组)通过参与深度快速调峰来平抑风电等新能源给电网带来的不稳定性。许多大型火力发电机组汽轮机在投入AGC运行模式参与调峰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，参与负荷调节的高调门会频繁动作，因此其驱动连接件的可靠性面临严峻考验，硬件磨损加大导致故障率增加。当高调门存在硬件连接故障时会导致汽轮机在顺序阀运行方式下发生负荷突变、振荡等影响机组调频功能的问题。这属于调门硬件故障，其出现频率仅次于软件故障。为了解决这类故障，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。比如，在软件故障方面，设计了流量特性的在线监测系统用于高调门流量特性曲线的偏差预警，在硬件方面，也提出了基于高调门开关试验的有效诊断方法，可快速对故障进行测试诊断、有效判断出故障的类别和原因。这些措施在实际运用中都取得了良好的效果。然而，目前高调门的硬件故障诊断方法还有一定的局限性，现有措施都是在故障发生后再对故障原因做出分析判断，对于实际智能电厂所需的故障预警及机组调频能力评估问题，该方法就存在时效性缺陷，不能在故障发生或即将发生时给出预警，当机组处在调峰模式时也就无法给出故障提示，在提高机组调频能力方面所产生的效果并不是太明显。此外，这些措施也需要专门的试验去验证，需要占用机组的运行时间，并且试验数据需要专业的技术人员分析处理，这也会耗费相当长的时间。因此，及时有效的高调门调频能力评估方法对提升机组调频性能，提高机组安全运行性能等有很大的意义。

现有的高调门故障诊断手段是通过采集DCS数据进行精确分析，关键数据参数包括高调门开度、机组功率、综合流量指令、主汽压力、调节级后压力、高排压力、主汽温度、高排温度、调节级后温度、#1～#3瓦温度和振动X/Y以及EH油压等。最终，基于弗留盖尔公式进行实际流量(％)计算来判断是否存在故障。这些参数能反映出高调阀发运行状态，但是压力作为阀门的一个关键表征参数，目前阀门的压力测点只有阀前有，而阀后没有，因此，可以通过增加阀后压力测点来完善阀门的状态监测；并且，阀门内部结构部件有异常时，阀前压力是基本不变的，但是阀后压力是会发生变化的。所以，从阀门的内部流场基本原理来看，增加阀后压力测点是调门调频能力实时评估的一种可行方式。