关键词：通流部分；性能检测；故障诊断
前言
目前，我国核电汽轮机为湿蒸汽轮机，抽汽口的蒸汽焓大部分无法通过测量温度和压力直接获得，给热力计算和性能监测带来困难。因此，国内核电机组故障诊断系统的应用还没有成功的经验。本文改进了传统核电机组蒸汽湿度估算方法。初步解决了核电汽轮机湿蒸汽区参数估计问题，建立了核电机组故障诊断模型。
1性能监测与故障诊断算法
1.1性能监测与故障诊断系统原理
①为每个组件设置一组反映组件性能的特征参数。
②通过在线监测得到的热力参数，进行机组热力计算，计算机组各项性能指标。
③确定发电机组是否正常运行。
④如果发现汽轮机组运行后异常，则进一步扩展数据计算各部分特性及相关参数。
⑤根据各部分功能特性参数的显著变化，判断机组故障状态。。
1.2特性参数的选择与计算
部件特性参数的选择，应当反映且只反映部件的性能。以一个级组为例，可以选用以下2个参数：即等效通流能力(Ck)和级组内效率(ηr)。
等效通流能力主要反映通流部件在一定压差下通过流量大小的能力。对于机组，根据弗留
格尔公式：
式中，
G为级组流量kg/s。
G0为原级组流量kg/s。
T为级组进口温度℃。
T0为原级组进口温度℃。
P01为级组进口压力MPa。
P00为原级组进口压力MPa。
P11为机组出口压力MPa。
P10为原级组出口压力MPa。
令：
式中，ηr为相对内效率。
h0为级组入口焓k J/kg。
h1为机组出口焓kJ/kg。
hn为级组等熵膨胀出口焓kJ/kg。
按照类似的原则，确定阀门、管道、加热器等其他各部件的特性参数。
2故障诊断方法
本文采用的是前馈神经网络方法。它具有计算速度快、所需存储量小等优点。具体方法如下：
(1)将所有的特性参数相对变化量作为一组输入，各种故障分别作为一组输出。
(2)通过对某个故障的机理分析，对相应部件特性参数进行调整，得出该故障的典型工况参数。将该组故障典型工况参数作为神经网络的输入值，在输出端，除该故障输出为1以外，其余故障输出值均设为0。以此为该项故障的训练样本，对每一种故障重复这一过程。这样，n个故障就可以得到n个故障训练样本。用一系列故障样本对网络进行训练，直至收敛。
(3)根据机组热力参数对核电汽轮机通流部分进行实际故障的诊断。
3应用
3.1性能监测与故障诊断系统功能
性能监测与故障诊断系统功能包括：
①机组在线运行时，实时计算机组的经济性指标。
②对实际数据测量方法中的相关参数进行后续处理，可以自动准确地确定机组功率输出是否会因客观功率下降而降低，并准确地确定大幅降低的原因。
③尽可能为电厂的整体运行和故障排除人员提供具体指导。
3.2系统工作过程
(1)利用数据采集系统采集运行中的加热参数。
(2)将所采集的参数代入特性参数计算模块，计算出实际的特性参数。
(3)将特性参数计算模块得出的特性参数与仿真模型输出的当前工况对应的正常特性参数相
比较，求得各个特性参数的相对变化量。
(4)将特性参数的相对变化量输入网络，则网络的输出可显示各种故障的可能性和严重程度。
3.3系统测试
为了验证该系统的有效性，对系统进行了测试。测试步骤如下：
（1）根据经验，对每一种故障给出典型的特性参数变化情况。
（2）利用仿真模型计算在该故障下的热力参数。
（3）经增加噪声处理后，得到需要模拟的故障情况下的热力数据。
（4）利用所开发的系统对故障数据进行诊断。诊断的故障包括：
①高、中、低压缸各级组通道结垢。
②高、中、低压缸各级组通道腐蚀、磨损。
③高压缸阀门门杆断裂及阀门通道结垢。
④中压缸阀门通道堵塞及故障。
汽轮机各种工况下的汽态线见图1。针对典型故障工况，通过特性参数计算模块得出的各部件故障工况特性参数与正常工况的特性参数之比见图2。在正常工况下内效率和等效通流能力的特性参数的比值应当为1；如果偏离1，则说明该模块对应的实际部件出现了问题。由图2可以看出，第2级组的效率和通流能力都有所下降，而第7级组的效率下降，但通流能力有所上升。由此可以看出第2级组发生了堵塞，第7级组发生了磨损。
通过诊断程序中的特性参数计算模块，可以基本正确地推算出各个部件的性能参数，找出汽轮机机组的故障位置和严重程度，再经过故障诊断模块的诊断，则可以更为清晰地分析级组的性能变化及故障。
结论
(1)通过在线监测热力参数，对核电汽轮机进行经济性分析与故障诊断能够提高机组的经济
性与安全性，减少重大事故发生的可能。
(2)诊断系统中的经济性及特性参数计算模块利用双重校验方法，初步解决了核电机组湿蒸汽区的参数计算问题，能够近似地估算出各抽汽口的焓值，能够进行核电机组热力系统计算。
(3)通过考虑故障机理的热力参数计算方法，可以较为准确地计算各级组的相对内效率，从而求出各部件的特性参数。
(4)诊断系统中的故障诊断模块采用神经网络方法通过对故障样本的训练，将经验知识融于网络参数中，简化了故障诊断过程，提高了在数据偏差情况下对故障的诊断能力。
参考文献
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[3]毛志伟.汽轮机通流部分故障的特性分析及仿真计算[J].浙江电力，2000,5:1~3.
论文作者:顾闯 胡念柯 张柏杨
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年11期
论文发表时间:2019/12/2
标签：参数论文; 故障论文; 通流论文; 机组论文; 特性论文; 核电论文; 故障诊断论文; 《当代电力文化》2019年11期论文;