基于试验数据的汽轮机通用曲线的绘制

第53卷第6期2011年12月汽轮机技术TURBINETECHNOLOGYV0153NO6DEC2011基于试验数据的汽轮机通用曲线的绘制曹丽华，蒲建泉，李勇东北电力大学，吉林132012摘要针对采用理论计算方法绘制汽轮机通用曲线涉及的变量太多，计算比较繁琐的问题，研究利用试验数据处理得到汽轮机的通用曲线。文中探讨了基于试验数据绘制汽轮机通用曲线过程中存在的问题，进行改进，并应用改进的方法处理试验数据得到汽轮机通用曲线。该方法简单实用，易于掌握，便于电厂运行人员和管理人员能够方便快捷地得到汽轮机的通用曲线，及时掌握因机组背压变化而引起的功率变化量。关键词通用曲线；绘制方法；试验数据分类号TK262文献标识码A文章编号10015884201106046703THEDRAWINGOFSTEAMTURBINEGENERALCURVEBASEDONTHEEXPERIMENTDATACA0LIHUA，PUJIANQUAN，LIYONGNORTHEASTDIANLIUNIVERSITY，JILIN132012，CHINAABSTRACTINVIEWOFTHEPROBLEMTHATTHETHEORETICALCALCULATIONMETHODOFDRAWINGTURBINEGENERALCUITECAUSESTOOMANYVARIABLESINVOLVEDANDCOMPLICATEDCOMPUTING，THISRESEARCHONGETTINGSTEAMTURBINEGENERALCURVEBASEDONTESTINGDATAISINNEEDSOITDISCUSSESTHEPROBLEMSINTHEPROCESSOFDRAWINGTURBINEGENERALCURVEBASEDONTHETESTINGDATAANDIMPROVESTHEMETHODFINALLYITUSESTHEIMPROVEDMETHODTODEALWITHTHETESTINGDATATOGETSTEAMTURBINEGENERALCURVETHISMETHODISSIMPLE，PRACTICAL，ANDISEASYTOGRASPTHATPOWERPLANTOPERATIONSTAFFSANDADMINISTRATORSCANQUICKLYGETTURBINEGENERALCURVE，ANDTIMELYMASTERTHECHANGESOFPOWERCAUSEDBYTHECHANGESOFBACKPRESSUREKEYWORDSGENERALCURVE；DRAWINGMETHOD；TESTINGDATA0前言汽轮机通用曲线的指导意义在于使电厂工作人员能够定量的去估测因背压变化而引起的功率变化量。对于凝汽式汽轮机而言，凝汽设备的运行情况及工作条件的变化都会引起汽轮机背压的变化，最终影响到汽轮机的功率，每台汽轮机背压变化和相应的功率变化关系是确定的。从汽轮机的通用曲线上可以获得机组背压变化时所引起的功率变化量。汽轮机的通用曲线可根据理论方法计算获得。通常计算汽轮机背压变化对电功率的影响有以下几种理论方法J热力学方法，汽轮机原理方法，等效热降法，回热系统热平衡法等。由于热力学方法忽略机组热力系统的特点和负荷特性，没有考虑加热器抽汽量变化对做功的影响，因而使用这种方法会产生较大的误差。利用汽轮机原理方法进行计算时，所用到的很多数据都与机组热力系统的结构有关，由于机组老化等原因，这种方法的局限性也很明显。等效热降法虽然计算方法简单，但由于汽轮机排汽焓无法计算会产生较大误差。回热系统热平衡法虽然计算精度较高，但由于涉及的变量太多，计算比较繁琐，有时由于原始资料的不足而无法进行计算。因此，为了方便的得到汽轮机的通用曲线，采用试验数据或汽轮机厂家所提供的热力计算说明书上的数据来绘制，比较简单实用。本文针对运用试验数据绘制汽轮机通用曲线的方法进行探讨，指出在绘制和使用过程中应该注意的问题。1汽轮机通用曲线的绘制方法以某300MW凝汽式汽轮机为例，该机组的额定排汽量为54667TH，额定背压5394KPA。在两种工况下进行试验，所得到的各试验工况点的排汽压力P和机组相应的功率变化如表1和表2所示。表1排汽量G240TH时的试验数据P。，KPA6PZ，KWP，KPA6P，KW196115610792162942126L275282539401471336686572L66738488261441863432下面介绍绘制汽轮机通用曲线的方法收稿日期2011_0428基金项目吉林省科技发展计划资助项目20080523；吉林市科技发展计划资助项目201030003。作者简介曹丽华1973一，女，副教授，博士研究生，研究方向汽轮机及其辅机的状态监测、优化运行及数值分析。468汽轮机技术第53卷表2排汽量G520TH时的试验数据PL，KPA8PF，KWPL，KPA8P，KW1961121079120294212127515653940147119268653016672228826721863252对于表1中的数据，任意选取某一背压下的功率为功率改变的零点即临界压力点。如取P1961KPA对应的功率为功率改变的零点。然后，由不同排汽压力下相应的功率依次减去此点的功率而求得不同背压下功率的改变值将其数据列与表3中。该表中还列出了在该流量下各试验工况点的单位比功率6尸G和单位比压力G。表3背压P。1961KPA，排汽量G240TH时的计算表格对于表2中功率改变的起算点的压力应当根据G240TH时的P1961KPA按照正比关系求出，即表2中起算点的压力为PLPXGLG42488KPA采用表2中第二行的数据，用内插法可以计算出在G520TH，P142488KPA时，功率改变的数值等于5600KW。并以此作为功率改变的起点，计算出各工况点的单位比功率和单位比压力的计算数据列于表4中。表4背压1961KPA，排汽量G。520TH时的计算表格在求得表中的数据后，根据表3和表4中两种流量下的各试验工况点的单位比功率和单位比压力，绘图便可得到汽轮机通用曲线，如图1中的A线所示。娄单位比压力，10MPATH图1任意选取功率改变零点的汽轮机通用曲线2存在的问题分析上面所介绍的方法中，第一次选取的功率改变的零点即临界点是任意选取的。因为所绘制的是汽轮机的通用曲线，应该是具有通用性的，所以对于同一台汽轮机而言，无论第一次选取的功率改变的零点即临界点是多少，最后所得到的通用曲线应该是一条。实际则不然。如若取P6865KPA时的功率为功率改变的零点，用同样的方法可以得到该汽轮机的通用曲线如图1中的B线所示。由图1可以看出，两种功率起算点下所得到的通用曲线并不是一条，而是两条。出现这种现象的原因是第一次任意选取功率改变的零点即临界点所造成的。也就是说，第一次任意选取功率改变的零点即临界点，然后按照上述方法所得到的通用曲线并不具有通用性，从曲线上所得到的功率改变量是相对于所选取的功率改变的零点即临界点而言的，因此也就造成了同一单位比压力下单位比功率的不同，即第一次任意选取不同的功率改变的零点即临界点，会得到不同的通用曲线。在使用这种“通用曲线”时，还要将其得到的功率改变量折算到相对于额定工况点的数值，才具有参考价值。这就是通用曲线失去了通用的价值。并且一般通用曲线上也不会标注绘制曲线是选取的这个临界点，因此在使用按照上面所介绍的方法绘制的通用曲线时，所得到的功率改变量很容易被误认为是相对于额定工况点的。3汽轮机通用曲线的改进绘制方法为了使绘制的汽轮机通用曲线具有通用价值，即对于一台汽轮机只有一条通用曲线，从曲线上所得到的背压变化时功率的改变量是相对于额定工况点而言的，对上面的绘制方法进行改进。对于一组试验数据，第一次选取功率改变的零点即临界点时，按照该汽轮机的额定排汽量所对应的额定压力按照正比关系求出，然后再按照上述方法进行绘制。仍旧以上述的300MW机组为例，额定排汽量为54667TH，额定背压5394KPA。对于表1中的试验数据，在G。240TH下，折算得到第一次选取功率改变的零点即临界点第6期曹丽华等基于试验数据的汽轮机通用曲线的绘制469为2368KPA，用插值法可求得240TH时2368KPA对应的功率改变量为1435510KW。同理，折算出表2中数据的功率改变起算点的压力为513KPA，对应的功率改变量为12879KW。以这两个点为基准，进行各工况点的单位比功率和单位比压力的计算，然后绘制出汽轮机通用曲线如图2所示。这样就限制了通用曲线绘制中临界点的选取，所得到的通用曲线也就只有一条，并且所得到的背压变化时功率的改变量是相对于额定工况点而言的，也就使汽轮机的通用曲线具有了通用性。需要指出的是，在试验数据很难得到的情况下，也可以从厂家提供的热力计算说明书中提供的数据获得，然后按照善釜单位比压力X10MNT，H图2以额定工况点为功率改变零点的汽轮机通用曲线改进后的方法进行绘制。4结论1基于试验数据绘制汽轮机通用曲线的方法简单实用。但在绘制的过程中要注意第一次功率改变的零点即临界点选取，以保证从曲线上得到的背压变化时功率的改变量是相对于额定工况点而言的，也就是使汽轮机的通用曲线具有通用性。2基于试验数据绘制汽轮机通用曲线的方法易于电厂现场工作人员掌握，为其及时了解机组背压变化所引起的功率变化量奠定了理论基础。参考文献1曹丽华，金建国，李勇背压变化对汽轮发电机组电功率影响的计算方法研究J汽轮机技术，2006，480111132李秀云，严俊杰，林万超用等效热降法确定排汽压力变化对机组经济性的影响J热能动力工程，1999体宽热力发电厂2版M北京中国电力出版社，20084林万超火电厂热力系统节能理论M西安西安交通大学出版社，19945沈士一，主编汽轮机原理M北京水利电力出版社，1992上接第464页超限服役，且振动随负荷增大，因而判断该转子出现了较深的裂纹，裂纹部位可能为5号瓦侧。2005年6月转子返回制造厂，发现在转子前端的密封瓦油挡处位于D450与D350变径处、在D350截面上存在裂纹。沿圆周方向裂纹长度约910MM，占转子周长1100MM的827。裂纹已经发展到晚期，转子无法修复，只能进行更换。4总结本文提出一种基于粗糙集的汽轮发电机组转子裂纹故障诊断方法，利用粗糙集相对约简的不唯一性，依据裂纹发展的不同程度对转子裂纹故障进行分类，作为决策属性，选取与转子振动有关的11种特征参数作为条件属性集，构建故障决策表。约简后得到条件属性集的正域，根据条件属性的权重和相对于决策属性的依赖度，得到正域的核，核集中包含的条件属性构成了转子裂纹故障的诊断规则。实例表明，该方法极大的简化了诊断过程，抓住了故障本质的特征，提高了诊断的效率和可靠性，对现场转子裂纹故障的诊断具有现实意义。参考文献1胡劲松，杨世锡基于HHT的转子横向裂纹故障诊断J动力工程，2004，2422182212荆建平，张传斌，孟光基于多模型估计的转子裂纹故障诊断方法J汽轮机技术，2007，491243李志农，吴昭同，丁启全，等基于高阶谱分析的转子裂纹诊断J机械科学与技术，2002，268I一824邹剑，陈进，邹军，等裂纹转子故障诊断的小波时频分析方法J上海交通大学学报，2002，3668658695PAWLAKZROUGHSETSJINTERNATIONALJOURNALOFCOMPUTERANDINFORMATIONSCIENCES1982，115341356上接第466页据再循环管路上手动阀关闭前后的给水泵电机电流变化进行计算；如给水泵均为汽动给水泵，则对经济性的影响可根据再循环管路上手动阀关闭前后的给水泵汽轮机进汽流量的变化采用第1节中的方法进行计算。3结论1针对国内给水泵再循