預(yù)防汽輪機(jī)汽流激振發(fā)散的控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及汽輪機(jī)機(jī)組技術(shù)，特別是涉及一種預(yù)防汽輪機(jī)汽流激振發(fā)散的控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]汽輪機(jī)機(jī)組工作過程中，為提高機(jī)組熱效率，通常會(huì)采取提高蒸汽參數(shù)(壓力和溫度)和減小密封間隙的措施，隨著高壓缸進(jìn)汽密度和蒸汽流速不斷增大，蒸汽作用在高壓轉(zhuǎn)子上的切向力對(duì)動(dòng)靜間隙、密封結(jié)構(gòu)以及轉(zhuǎn)子與汽缸對(duì)中度的敏感度提高，增大了作用在高壓轉(zhuǎn)子上的激振力，進(jìn)而使得軸承穩(wěn)定性降低，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)由于汽輪機(jī)內(nèi)部汽流激振力激勵(lì)下引起轉(zhuǎn)子超常振動(dòng)，即引發(fā)汽流激振，影響機(jī)組的安全運(yùn)行。
[0003]對(duì)于存在汽流激振故障的汽輪機(jī)機(jī)組，在高負(fù)荷工況下，汽流激振通常以發(fā)散型式快速增長(zhǎng)，振動(dòng)會(huì)在數(shù)秒或數(shù)分鐘內(nèi)被激發(fā)，極大的影響機(jī)組運(yùn)行的安全。傳統(tǒng)的解決汽流激振故障的方法是降負(fù)荷，但是在高負(fù)荷下直接降負(fù)荷容易引起機(jī)組的振動(dòng)跳機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)，存在安全性低的缺點(diǎn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]基于此，有必要針對(duì)上述問題，提供一種安全性高的預(yù)防汽輪機(jī)汽流激振發(fā)散的控制系統(tǒng)。
[0005]—種預(yù)防汽輪機(jī)汽流激振發(fā)散的控制系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)處理模塊、故障分析模塊、故障預(yù)防模塊和閥門調(diào)節(jié)模塊，所述故障分析模塊分別連接所述數(shù)據(jù)處理模塊、故障預(yù)防模塊和閥門調(diào)節(jié)模塊；
[0006]所述數(shù)據(jù)處理模塊采集汽輪機(jī)的機(jī)組負(fù)荷和轉(zhuǎn)子的振動(dòng)信號(hào)，并比較所述汽輪機(jī)的機(jī)組負(fù)荷和預(yù)定負(fù)荷值，在所述汽輪機(jī)的機(jī)組負(fù)荷大于預(yù)定負(fù)荷值時(shí)根據(jù)所述轉(zhuǎn)子的振動(dòng)信號(hào)生成振動(dòng)頻譜圖；
[0007]所述故障分析模塊根據(jù)所述振動(dòng)頻譜圖分析所述汽輪機(jī)是否存在汽流激振的隱患或是否已經(jīng)出現(xiàn)汽流激振；
[0008]所述故障預(yù)防模塊在所述汽輪機(jī)存在汽流激振的隱患時(shí)，調(diào)節(jié)所述汽輪機(jī)的工作參數(shù)以預(yù)防汽流激振的發(fā)散；
[0009]所述閥門調(diào)節(jié)模塊在所述汽輪機(jī)已經(jīng)出現(xiàn)汽流激振時(shí)，調(diào)節(jié)所述汽輪機(jī)的閥門，使得所述汽輪機(jī)的負(fù)荷降低。
[0010]上述的一種預(yù)防汽輪機(jī)汽流激振發(fā)散的控制系統(tǒng)，故障分析模塊對(duì)數(shù)據(jù)處理模塊采集的汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析，判斷是否存在汽流激振的隱患或者是否已經(jīng)出現(xiàn)汽流激振，若存在汽流激振的隱患，則故障預(yù)防模塊調(diào)整汽輪機(jī)的工作參數(shù)預(yù)防汽流激振故障；若已經(jīng)出現(xiàn)汽流激振，則閥門調(diào)節(jié)模塊調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的高壓閥門，降低機(jī)組負(fù)荷從而預(yù)防汽流激振發(fā)散。通過對(duì)汽流激振的預(yù)判或判斷，采取相應(yīng)的預(yù)防汽流激振發(fā)生或預(yù)防汽流激振發(fā)散的措施，降低了高負(fù)荷下機(jī)組跳機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)，使得對(duì)汽流激振故障處理的安全性尚。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型預(yù)防汽輪機(jī)汽流激振發(fā)散的控制系統(tǒng)的模塊示意圖；
[0012]圖2為一實(shí)施例中圖1所示數(shù)據(jù)處理模塊的結(jié)構(gòu)圖；
[0013]圖3為一實(shí)施例中圖1所示故障預(yù)防模塊的結(jié)構(gòu)圖；
[0014]圖4為一實(shí)施例中圖3所示升負(fù)荷模式調(diào)節(jié)單元的結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖5為另一實(shí)施例中圖1所示故障預(yù)防模塊的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]汽輪機(jī)是一種將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的回轉(zhuǎn)式原動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。汽輪機(jī)的機(jī)組負(fù)荷為工作負(fù)載，負(fù)荷超過限值為高負(fù)荷，即工作負(fù)載大，否則為低負(fù)荷，工作負(fù)載小。
[0017]汽流激振與機(jī)組負(fù)荷具有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，通過多臺(tái)機(jī)組汽流激振的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析，發(fā)生汽流激振的機(jī)組均在一個(gè)負(fù)荷閾值。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷低于負(fù)荷閾值時(shí)，由于系統(tǒng)阻尼的存在，汽流力所做的功能夠被系統(tǒng)阻尼消耗，還不足以導(dǎo)振動(dòng)超標(biāo)；當(dāng)機(jī)組負(fù)荷超過負(fù)荷閾值時(shí)，即使升負(fù)荷率平緩，系統(tǒng)阻尼消耗的能量小于汽流所做功時(shí)，作用在高壓轉(zhuǎn)子的汽流能量被不斷蓄積，激振力不斷增加導(dǎo)致振動(dòng)超標(biāo)，而發(fā)生汽流激振。
[0018]參考圖1，本實(shí)用新型預(yù)防汽輪機(jī)汽流激振發(fā)散的控制系統(tǒng)的較佳實(shí)施例中，包括數(shù)據(jù)處理模塊110、故障分析模塊130、故障預(yù)防模塊150和閥門調(diào)節(jié)模塊170，故障分析模塊130分別連接數(shù)據(jù)處理模塊110、故障預(yù)防模塊150和閥門調(diào)節(jié)模塊170。
[0019]數(shù)據(jù)處理模塊110采集汽輪機(jī)的機(jī)組負(fù)荷和轉(zhuǎn)子的振動(dòng)信號(hào)，并比較汽輪機(jī)的機(jī)組負(fù)荷和預(yù)定負(fù)荷值，在汽輪機(jī)的機(jī)組負(fù)荷大于預(yù)定負(fù)荷值時(shí)根據(jù)轉(zhuǎn)子的振動(dòng)信號(hào)生成振動(dòng)頻譜圖。
[0020]預(yù)定負(fù)荷值為如前所述機(jī)組發(fā)生汽流激振的負(fù)荷閾值。具體地，預(yù)定負(fù)荷值為500兆瓦，為高負(fù)荷工況。因此，數(shù)據(jù)處理模塊110通過獲取機(jī)組負(fù)荷，并在機(jī)組負(fù)荷超過預(yù)定負(fù)荷值時(shí)根據(jù)轉(zhuǎn)子的振動(dòng)信號(hào)生成振動(dòng)頻譜圖，以便于對(duì)機(jī)組負(fù)荷超過預(yù)定負(fù)荷值的轉(zhuǎn)子振動(dòng)情況進(jìn)行分析。
[0021 ] 其中一實(shí)施例中，參考圖2，數(shù)據(jù)處理模塊110包括數(shù)據(jù)采集單元111、負(fù)荷比較單元112和圖形生成單元113，圖形生成單元113分別連接數(shù)據(jù)采集單元111、負(fù)荷比較單元112和故障分析模塊130，數(shù)據(jù)采集單元111還連接負(fù)荷比較單元112。數(shù)據(jù)采集單元111采集汽輪機(jī)的機(jī)組負(fù)荷并發(fā)送至負(fù)荷比較單元112，采集轉(zhuǎn)子的振動(dòng)信號(hào)并發(fā)送至圖形生成單元113。負(fù)荷比較單元112比較汽輪機(jī)的機(jī)組負(fù)荷和預(yù)定負(fù)荷值，并在汽輪機(jī)的機(jī)組負(fù)荷大于預(yù)定負(fù)荷值時(shí)發(fā)送圖像生成信號(hào)至圖形生成單元113。圖形生成單元113接收?qǐng)D像生成信號(hào)并根據(jù)轉(zhuǎn)子的振動(dòng)信號(hào)生成振動(dòng)頻譜圖。通過采用圖的形式對(duì)轉(zhuǎn)子的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析，直觀簡(jiǎn)便。
[0022]故障分析模塊130根據(jù)振動(dòng)頻譜圖分析汽輪機(jī)是否存在汽流激振的隱患或是否已經(jīng)出現(xiàn)汽流激振。是否存在汽流激振的隱患和是否已經(jīng)出現(xiàn)汽流激振由對(duì)機(jī)組升負(fù)荷過程中的振動(dòng)信號(hào)的低頻分量進(jìn)行判斷得知，低頻分量為振動(dòng)頻譜圖中頻率低于預(yù)定頻率值的振動(dòng)信號(hào)，具體地，預(yù)定頻率值為0.38-0.6倍工作轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)頻率。機(jī)組升負(fù)荷過程為汽輪機(jī)工作過程中提升機(jī)組負(fù)荷的過程。
[0023]其中一實(shí)施例中，故障分析模塊130包括幅值分析單元(圖未示)，幅值分析單元分別連接數(shù)據(jù)處理模塊110、故障預(yù)防模塊150和閥門調(diào)節(jié)模塊170。幅值分析單元比較振動(dòng)頻譜圖中低頻分量的幅值和第一預(yù)定幅值，若低頻分量的幅值大于或等于第一預(yù)定幅值，則存在汽流激振的隱患，發(fā)送預(yù)警信號(hào)至故障預(yù)防模塊150，故障預(yù)防模塊150開啟。幅值分析單元在汽輪機(jī)升負(fù)荷后比較振動(dòng)頻譜圖中低頻分量的幅值和第二預(yù)定幅值，若低頻分量的幅值大于或等于第二預(yù)定幅值，則已經(jīng)出現(xiàn)汽流激振，發(fā)送抑制信號(hào)至閥門調(diào)節(jié)模塊170，閥門調(diào)節(jié)模塊170開啟。第一預(yù)定幅值小于第二預(yù)定幅值。具體地，第一預(yù)定幅值為10微米，第二預(yù)定幅值為20微米。S卩，在振動(dòng)頻譜圖中存在幅值大于或等于10微米的低頻分量時(shí)表示存在汽流激振的隱患，在汽輪機(jī)升負(fù)荷后存在幅值大于或等于20微米的低頻分量時(shí)，表示低頻分量的振動(dòng)與負(fù)荷成正相關(guān)，則出現(xiàn)汽流激振。
[0024]其中一實(shí)施例中，故障分析模塊130還包括幅值波動(dòng)分析單元(圖未示)，數(shù)據(jù)處理模塊110在汽輪機(jī)的機(jī)組負(fù)荷大于預(yù)定負(fù)荷值時(shí)根據(jù)轉(zhuǎn)子的振動(dòng)信號(hào)還生成振動(dòng)趨勢(shì)圖，幅值波動(dòng)分析單元分別連接數(shù)據(jù)處理模塊110、故障預(yù)防模塊150和閥門調(diào)節(jié)模塊170。幅值波動(dòng)分析單元比較振動(dòng)趨勢(shì)圖中振動(dòng)信號(hào)的幅值波動(dòng)值和第一預(yù)定波動(dòng)值，在振動(dòng)信號(hào)的幅值波動(dòng)值大于或等于第一預(yù)定波動(dòng)值時(shí)，發(fā)送預(yù)警信號(hào)至故障預(yù)防模塊150，故障預(yù)防模塊150開啟；或在汽輪機(jī)升負(fù)荷后比較振動(dòng)趨勢(shì)圖中振動(dòng)信號(hào)的幅值波動(dòng)值和第二預(yù)定波動(dòng)值，在振動(dòng)信號(hào)的幅值波動(dòng)值大于或等于第二預(yù)定波動(dòng)值時(shí)，發(fā)送抑制信號(hào)至閥門調(diào)節(jié)模塊170，閥門調(diào)節(jié)模塊170開啟。具體地，第一預(yù)定波動(dòng)值小于第二預(yù)定波動(dòng)值。更具體地，第一預(yù)定波動(dòng)值為10微米，第二預(yù)定波動(dòng)值為30微米。當(dāng)振動(dòng)趨勢(shì)圖中存在振動(dòng)信號(hào)的幅值波動(dòng)值大于或等于10微米時(shí)，不管是否為低頻分量對(duì)應(yīng)的幅值波動(dòng)，均啟動(dòng)故障預(yù)防模塊150，避免遺漏存在汽流激振隱患的情況，提高汽流激振的預(yù)防效果。同理，當(dāng)存在振動(dòng)信號(hào)的幅值波動(dòng)值大于或等于30微米時(shí)，不管是否為低頻分量對(duì)應(yīng)的幅值波動(dòng)，均啟動(dòng)閥門調(diào)節(jié)模塊170，以降低機(jī)組負(fù)荷，避免遺漏