一种火电厂在线汽轮机热耗率监测装置及方法与流程

1.本发明涉及汽轮机技术领域，具体为一种火电厂在线汽轮机热耗率监测装置及方法。


背景技术：

2.汽轮机也称蒸汽透平发动机，是一种旋转式蒸汽动力装置，高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的气流后喷射到叶片上，使装有叶片排的转子旋转，同时对外做功，汽轮机是现代火力发电厂的主要设备，也用于冶金工业、化学工业、舰船动力装置中，而汽轮机工作时的热耗热耗率，是指每产生1kwh的电能所消耗的热量，现在通常以热耗率作为研究和衡量电厂热经济性的重要指标，热耗率指标的考核与分析已得到电厂的普遍重视，成为监测汽机性能的重要手段之一。
3.为了保证汽轮机组的可监控性强，许多电厂都安装了相应的监测平台，用于对汽轮机组的热耗率进行监测，但是传统的汽轮机组热耗率的监测需要涉及到多项参数，而其中部分参数监测的数据波动较大，且其多个参数间的计算也较为复杂，从而不仅容易导致监测结果产生误差，同时又容易使监测平台的数据载荷增大，不利于系统的稳定性监测运行，为此提出一种火电厂在线汽轮机热耗率监测装置及方法。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种火电厂在线汽轮机热耗率监测装置及方法，解决了上述背景技术中提出的问题。
6.(二)技术方案
7.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种火电厂在线汽轮机热耗率监测装置，包括汽轮机组和监测单元，所述汽轮机组包括锅炉、汽轮机、凝汽器和给水泵，所述锅炉、汽轮机、凝汽器和给水泵间均通过连接管路相互形成连通通路；
8.所述汽轮机包括低压蒸汽入口管道、低压蒸汽出口管道、高压蒸汽入口管道和高压蒸汽出口管道；
9.所述低压蒸汽入口管道、低压蒸汽出口管道、高压蒸汽入口管道和高压蒸汽出口管道均与汽轮机连通设置；
10.所述低压蒸汽入口管道、低压蒸汽出口管道、高压蒸汽入口管道和高压蒸汽出口管道的表面分别设置有第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和第四温度传感器；
11.所述低压蒸汽入口管道、低压蒸汽出口管道、高压蒸汽入口管道和高压蒸汽出口管道的表面分别靠近第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和第四温度传感器均安装有第一压力检测仪、第二压力检测仪、第三压力检测仪和第四压力检测仪；
12.所述汽轮机还包括传动轴，所述汽轮机的表面靠近传动轴安装有用于对传动轴进
行转速监测的转速传感器；
13.所述监测单元包括主控制器，所述主控制器的输入端与第一检测模块的输出端电性连接，所述主控制器的输入端与第二监测模块的输出端电性连接；
14.所述主控制器的输入端与显示模块的输出端电性连接，所述显示模块的输入端与主控制器的输出端电性连接；
15.所述主控制器的输入端与储存模块的输出端电性连接，所述储存模块的输入端与主控制器的输出端电性连接；
16.所述主控制器的输入端与无线收发模块的输出端电性连接，所述无线收发模块的输入端与主控制器的输出端电性连接；
17.所述主控制器的输入端与网关接口的输出端电性连接，所述网关接口的输入端与主控制器的输出端电性连接；
18.所述主控制器的输入端与数据对比模块的输出端电性连接，所述数据对比模块的输入端与主控制器的输出端电性连接；
19.所述主控制器的输入端与数据计算模块的输出端电性连接，所述数据计算模块的输入端与主控制器的输出端电性连接。
20.可选的，所述第一检测模块和第二监测模块共同包括有压力传感器模组、温度传感模组、电磁式流量计和功率检测模组。
21.可选的，所述压力传感模组包括第一压力检测仪、第二压力检测仪、第三压力检测仪和第四压力检测仪，所述温度传感模组包括第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和第四温度传感器。
22.可选的，所述主控制器与数据接收模块电性双向连接，所述主控制器与警报模块电性双向连接，所述警报模块与蜂鸣器电性连接。
23.可选的，所述网关接口通过无线收发模块与移动设备信号连接，所述主动控制器通过无线收发模块与终端控制室信号连接。
24.可选的，所述数据对比模块包括压力对比模组、温度对比模组、功率对比模组和阀值预设模组。
25.可选的，所述数据计算模块包括参数预设模组、数据动态更新模组和数据分类模组。
26.本发明提供了一种火电厂在线汽轮机热耗率监测装置的监测方法，包括以下监测步骤：
27.s1)、数据采集；
28.s11)、通过第一监测模块和第二监测模块对压力传感器、温度传感器、电磁式流量计和功率检测模组监测的数据进行采集；
29.s12)、其中汽轮机上的多个温度传感器分为第一监测模块内；
30.多个温度传感器用于对高压蒸汽入口管道、低压蒸汽入口管道和其对应的高压蒸汽出口管道、低压蒸汽出口管道的温度进行检测；
31.同理多个压力传感器用于对高压蒸汽入口管道、低压蒸汽入口管道和其对应的高压蒸汽出口管道、低压蒸汽出口管道的压力进行检测；
32.电磁式流量计、功率检测模组和压力传感器采集的数据分为第二监测模块内；
33.其中电磁式流量计用于对给水泵对凝汽器出水流量进行检测；
34.功率检测模组用于对汽轮机组内锅炉、汽轮机、凝汽器和给水泵的功率进行检测；
35.上述检测结果同步输入步骤s2)中；
36.s2)、数据计算；
37.s21)、将步骤s1)中第一监测模块和第二监测模块采集的数据输入数据接收模块内，对其进行数据整理，使其分为第一监测模块和第二监测模块所对应的第一数据和第二数据；
38.s3)、数据对比；
39.s31)、将第一数据和第二数据输入数据对比模块内通过其内的阀值预设模组对其进行初步对比，首先对比两组数据是否均在设定的阀值内，若是均在各自设定的阀值内，则数据正常，汽轮机组热耗率为稳定状态，并将计算后的热耗率通过网关接口和无线收发模块进行传输，若是两组数据均不在或某一个不在正常阀值设定的范围内则进入步骤s32)；
40.s32)、若是两组阀值均超出阀值预设范围，汽轮机组热耗率出现异常，发出警报，若是某一组阀值超处预设范围，则取两组数据进行进一步的对比，取其平均值，若是平均值仍然超出阀值预设范围则发出预警，若是平均值未超出阀值预设范围，则同步发出警报，提醒巡检人员检测该设备内在内能状态是否完好、旁通阀、疏水阀是否存在泄漏等情况；
41.s4)、反馈预警；
42.s41)、当接收发到步骤s32)中主控器给出的警报信号，提醒终端控制室27和设备维护人员进行及时的查看。
43.(三)有益效果
44.本发明提供了一种火电厂在线汽轮机热耗率监测装置及方法，具备以下有益效果：
45.1、该一种火电厂在线汽轮机热耗率监测装置及方法，通过第一监测模块、第二检测模块、数据对比模块和数据接收模块等结构的设置，可以同步的对汽轮机组运行时的数据进行统一的采集，并使分为两组监测数据，该两组数据既可以在简化计算步骤的基础上实现热耗率的动态监测，同时又可以通过两组数据的对比，及时的实现数据异常的反馈，有利于修正数据的准确性，避免因单一数据做支撑而造成监测结果差值波动较大的情况发生。
46.2、该一种火电厂在线汽轮机热耗率监测装置及方法，通过对汽轮机组内锅炉、汽轮机、凝汽器和给水泵上最能直观反应热耗率变换参数进行监测的方法，可以使其形成对整个汽轮机组进行宏观监测的目的，从而可以实现更加全面的数据监测，并配合无线收发模块的设置，使其在及时反馈监测信息的同时，又可以初步的对汽轮机的运行异常进行判定，使工作人员更加快速的做出反应，避免因设备内在内能或是旁通阀、疏水阀等部件出现问题而影响工作人员检修效率的情况发生。
附图说明
47.图1为本发明系统结构示意图；
48.图2为本发明部分电路连接结构示意图；
49.图3为本发明汽轮机平面结构示意图。
50.图中：1、汽轮机组；101、锅炉；102、汽轮机；103、凝汽器；104、给水泵；2、监测单元；3、低压蒸汽入口管道；4、低压蒸汽出口管道；5、高压蒸汽入口管道；6、高压蒸汽出口管道；7、第一温度传感器；8、第二温度传感器；9、第三温度传感器；10、第四温度传感器；11、第一压力检测仪；12、第二压力检测仪；13、第三压力检测仪；14、第四压力检测仪；15、传动轴；16、转速传感器；17、主控制器；18、第一检测模块；1801、压力传感器模组；1802、温度传感模组；1803、电磁式流量计；1804、功率检测模组；19、第二监测模块；20、显示模块；21、储存模块；22、无线收发模块；23、网关接口；24、数据对比模块；2401、压力对比模组；2402、温度对比模组；2403、功率对比模组；2404、阀值预设模组；25、数据计算模块；2501、参数预设模组；2502、数据动态更新模组；2503、数据分类模组；26、警报模块；27、终端控制室。
具体实施方式
51.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
52.请参阅图1至图3，本发明提供技术方案：一种火电厂在线汽轮机热耗率监测装置，包括汽轮机组1和监测单元2，汽轮机组1包括锅炉101、汽轮机102、凝汽器103和给水泵104，锅炉101、汽轮机102、凝汽器103和给水泵104间均通过连接管路相互形成连通通路；
53.汽轮机102包括低压蒸汽入口管道3、低压蒸汽出口管道4、高压蒸汽入口管道5和高压蒸汽出口管道6；
54.低压蒸汽入口管道3、低压蒸汽出口管道4、高压蒸汽入口管道5和高压蒸汽出口管道6均与汽轮机102连通设置；
55.低压蒸汽入口管道3、低压蒸汽出口管道4、高压蒸汽入口管道5和高压蒸汽出口管道6的表面分别设置有第一温度传感器7、第二温度传感器8、第三温度传感器9和第四温度传感器10；
56.低压蒸汽入口管道3、低压蒸汽出口管道4、高压蒸汽入口管道5和高压蒸汽出口管道6的表面分别靠近第一温度传感器7、第二温度传感器8、第三温度传感器9和第四温度传感器10均安装有第一压力检测仪11、第二压力检测仪12、第三压力检测仪13和第四压力检测仪14；
57.汽轮机102还包括传动轴15，汽轮机102的表面靠近传动轴15安装有用于对传动轴15进行转速监测的转速传感器16；
58.监测单元2包括主控制器17，主控制器17的输入端与第一检测模块18的输出端电性连接，主控制器17的输入端与第二监测模块19的输出端电性连接；
59.第一检测模块18和第二监测模块19共同包括有压力传感器模组1801、温度传感模组1802、电磁式流量计1803和功率检测模组1804；
60.压力传感模组1801包括第一压力检测仪11、第二压力检测仪12、第三压力检测仪13和第四压力检测仪14，温度传感模组1802包括第一温度传感器7、第二温度传感器8、第三温度传感器9和第四温度传感器10；
61.主控制器17的输入端与显示模块20的输出端电性连接，显示模块20的输入端与主控制器17的输出端电性连接；
62.主控制器17与数据接收模块电性双向连接，主控制器17与警报模块26电性双向连接，警报模块26与蜂鸣器电性连接；
63.当数据对比模块24经对比后发现数据异常后，给予主控制器17信号，使警报模块26进行警报，及蜂鸣器同步进行警报，警报模块26会将异常数据转化为动态信息输入网关接口23和收发模块22的内部，使其同步的传递于终端控制室27和巡检人员移动设备上的app内，便于其迅速的作出反应；
64.主控制器17的输入端与储存模块21的输出端电性连接，储存模块21的输入端与主控制器17的输出端电性连接；
65.主控制器17的输入端与无线收发模块22的输出端电性连接，无线收发模块22的输入端与主控制器17的输出端电性连接；
66.无线收发模块22便于与外部移动或固定设置形成信号连接；
67.主控制器17的输入端与网关接口23的输出端电性连接，网关接口23的输入端与主控制器17的输出端电性连接；
68.网关接口23通过无线收发模块22与移动设备信号连接，主动控制器17通过无线收发模块22与终端控制室27信号连接；
69.主控制器17的输入端与数据对比模块24的输出端电性连接，数据对比模块24的输入端与主控制器17的输出端电性连接；
70.数据对比模块24包括压力对比模组2401、温度对比模组2402、功率对比模组2403和阀值预设模组2404；
71.压力对比模组2401可以对汽轮机102上低压蒸汽入口管道3、低压蒸汽出口管道4、高压蒸汽入口管道5和高压蒸汽出口管道6内部的压力状态进行监测，行成动态监测数据；
72.温度对比模组2402可以对汽轮机102上低压蒸汽入口管道3、低压蒸汽出口管道4、高压蒸汽入口管道5和高压蒸汽出口管道6内部的温度进行监测，同步的形成监测数据；
73.功率对比模组2403可以对汽轮机组1内的锅炉1010、汽轮机102、凝汽器103和给水泵104进行功率的同步监测；
74.阀值预设模组2404可以对第一数据和第二数据进行阀值的设定，分别对其设定最大值和最小值，数据处于最大值和最小值之即汽轮机组1的热耗率处于稳定状态，若是数据小于最小值或大于最大值，则汽轮机组1的热耗率为非正常状态；
75.主控制器17的输入端与数据计算模块25的输出端电性连接，数据计算模块25的输入端与主控制器17的输出端电性连接；
76.数据计算模块25包括参数预设模组2501、数据动态更新模组2502和数据分类模组2503；
77.参数预设模组2501可以对汽轮机组1内的部分电器的参数进行初步的设定，且后期也可进行修改；
78.数据动态更新模组2502就是随着第一监测模块18和第二检测模块19的动态监测数据，其数据计算模块25内的计算数据也随着同步进行动态更新，以形成动态的监测数据；
79.数据分类模组2503用于对第一数据和第二数据所需的监测进行分类，从而便于第一监测模块18和第二监测模块19的数据监测进行后期的数据计算，有利于更好反馈处热耗率的状态；
80.在正常汽轮机组的运行过程中，其内的热耗率采用如下计式计算：
81.q＝d0(h
o-h
fw
)
÷
p
el
82.式中d0为主蒸汽流量；ho为主蒸汽焓值；h
fw
为锅炉给水焓值；p
el
为发电机输出功率；
83.其中主蒸汽焓值ho为i＝u apv，a＝(1/426.9)k
cal
/kg*m
84.锅炉给水焓值h
fw
为h(π,t)
÷rt
＝t
yr
u，其中τ＝t*/t、t*＝1386k；
85.由能量守恒定律结合上述列式综合可得出热耗率的计算关键在于测量锅炉101、汽轮机102、凝汽器103和给水泵104的功率变换，以及汽轮机102循环蒸汽进出口的压力差和温度差；
86.上述监测的关键数据间相互为正比状态，从而使其计算过程得以简化，即能更加直观快速的反应出汽轮机组1的热耗率状态。
87.本公开具体实施方式省略了已知功能和已知部件的详细说明，为保证设备的兼容性，所采用的操作手段均与市面器械参数保持一致。
88.综上所述，该火电厂在线汽轮机热耗率监测装置的监测方法，包括如下监测步骤；
89.s1)、数据采集；
90.s11)、通过第一监测模块18和第二监测模块19对压力传感器、温度传感器、电磁式流量计1803和功率检测模组1804监测的数据进行采集；
91.s12、其中汽轮机102上的多个温度传感器为第一监测模块18内；
92.多个温度传感器用于对高压蒸汽入口管道5、低压蒸汽入口管道3和其对应的高压蒸汽出口管道6、低压蒸汽出口管道4的温度进行检测；
93.同理多个压力传感器用于对高压蒸汽入口管道5、低压蒸汽入口管道3和其对应的高压蒸汽出口管道6、低压蒸汽出口管道4的压力进行检测；
94.通过高压蒸汽入口管道5和低压蒸汽入口管道3处的第一温度传感器7和第三温度传感器9测得蒸汽在进入汽轮机102内时的进入温度，再通过高压蒸汽出口管道6和低压蒸汽出口管道4处的第四温度传感器10和第二温度传感器8测得蒸汽排出时的排出温度，将初始温度数据减去排出时的温度数据，可以初步的估算出蒸汽于汽轮机102内部的温度消耗，即可估算出蒸汽的热量损失，并配合该状态下转速传感器16监测的传动轴15的转动状态，即可得到其输出功率，计算其得到的比值即可反应处热耗率的状态，此为步骤s21)内的第一数据；
95.电磁式流量计1803、功率检测模组1804和压力传感器分为第二监测模块19内；
96.其中电磁式流量计1803用于对给水泵104对凝汽器103出水流量进行检测；
97.功率检测模组1804用于对汽轮机组1内锅炉101、汽轮机102、凝汽器103和给水泵104的功率进行检测；
98.其中测量的锅炉101、汽轮机102、凝汽器103和给水泵104的功率变换，及汽轮机102上高压蒸汽入口管道5、低压蒸汽入口管道3和其对应的高压蒸汽出口管道6、低压蒸汽出口管道4的压力差进行检测，其中压力差和功率成正比，此为步骤s21)内的第二数据；
99.上述检测结果同步输入步骤s2)中；
100.s2)、数据计算；
101.s21)、将步骤s1)中第一监测模块18和第二监测模块19采集的数据输入数据接收
模块内，对其进行数据整理，使其分为第一监测模块18和第二监测模块19所对应的第一数据和第二数据；
102.s3)、数据对比；
103.s31)、将第一数据和第二数据输入数据对比模块24内通过其内的阀值预设模组2404对其进行初步对比，首先对比两组数据是否均在设定的阀值内，若是均在各自设定的阀值内，则数据正常，汽轮机组1热耗率为稳定状态，并将计算后的热耗率通过网关接口23和无线收发模块23进行传输，若是两组数据均不在或某一个不在正常阀值设定的范围内则进入步骤s32)；
104.s32)、若是两组阀值均超出阀值预设范围，内汽轮机组1热耗率出现异常，发出警报，若是某一组阀值超处预设范围，则取两组数据进行进一步的对比，取其平均值，若是平均值仍然超出阀值预设范围则发出预警，若是平均值未超出阀值预设范围，则同步发出警报，提醒巡检人员检测该设备内在内能状态是否完好、旁通阀、疏水阀是否存在泄漏等情况；
105.s4)、反馈预警；
106.s41)、当接收发到步骤s32)中主控器给出的警报信号，提醒终端控制室27和设备维护人员进行及时的查看。
107.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。