[发明专利]锅炉承压管的泄漏诊断系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及锅炉运行状态的监测和诊断，更具体地涉及一种锅炉承压管的泄漏诊断系统和方法。

背景技术

目前，在大型火力发电机组的生产运行中，影响火电机组可用率的主要问题集中反映在锅炉设备上，而锅炉的主要问题是承压管泄漏-特别是“四管”泄漏造成的非计划停运，锅炉四管(即省煤器，水冷壁，过热器，再热器)的泄漏占到各类事故总数的约30％，有的机组甚至高达50％-70％的比例，锅炉“四管”泄漏一直是影响火电厂安全生产、稳定运行的一大忧患。随着电力工业的发展，对锅炉炉管泄漏检测在性能、实时性、准确性方面的要求日益提高。安装锅炉承压管泄漏在线智能诊断系统能够实时在线检测锅炉的初始漏点，降低锅炉炉管爆漏的损失，提高机组的安全性和稳定性，避免发生重大事故。

目前在国内外广泛开发与应用的锅炉承压管泄露检测的主要方法是声谱分析法。主要内容是以计算机为核心，以声学和相关数学理论为基础，对锅炉泄漏的机理进行分析，根据锅炉炉管泄漏形成的原因和特征建立锅炉泄漏模型，泄漏噪声的频谱特性随着泄漏孔径的增大会向低频方向移动，同时泄漏噪声的幅值会随着泄漏孔径的增大而增大，所以在进行锅炉泄漏检测时，可以根据泄漏频率特征来初步判断泄漏是否发生，并寻找锅炉泄漏的噪声特征。同时也可以根据泄漏频率特征的变化和幅值的变化来判断泄漏发展的趋势。

该检漏报警系统由波导管、传感器、变送器和显示报警系统组成。锅炉运行时，其承压受热面内部介质(水或蒸汽)的压力较高，通常大于10Mpa。当受热面产生裂纹或孔洞时，高温高压介质冲出缝隙时可产生频带较宽的噪声信号。这种宽频带的噪声信号通过安装在锅炉炉墙上的波导管将炉内泄漏噪声传导给传感器，传感器将炉内噪音转换为电信号，通过电缆传送给变送处理器，变送器将微电压信号放大、滤波和进行信号频谱分析，并将电压信号转换成标准的4～20mA电流信号，传输给显示报警系统，变送器同时传给显示报警系统的还有开关量信号和炉膛背景噪声信号。在显示报警系统中，其软件根据接收到的信号，经函数模型计算、比较后，在显示器上显示出噪音的强弱，以判断是否有泄漏发生及其位置。

然而，由于炉膛及烟道内的运行噪声，以及锅炉吹灰器的吹灰过程的影响，锅炉受热面的泄漏过程是在强背景噪声下的十分复杂的物理过程，锅炉泄漏发生、发展规律和各种特征很难保证能够早期、准确报警，只是在锅炉受热面发生较大泄漏引起噪声比较强的信号时，泄漏检测系统才能够检测到，并发出泄漏报警信号。因此，现有系统存在迟报、误报的现象。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种锅炉承压管的泄漏诊断系统，该系统包括：监测装置，其包括设置在锅炉机组的各监测点处的多个传感器，所述传感器用于实时感测并记录锅炉机组的运行参数；存储装置，所述存储装置中存储有锅炉机组在正常工况下的运行参数；判定装置，其与所述监测装置和所述存储装置连通，并且能够接收来自所述监测装置的实时参数并根据与所述存储装置中的参数的比较来判定锅炉承压管是否出现泄漏；其特征在于，当来自所述监测装置的实时参数高于或低于所述存储装置中的正常工况运行参数并达到预定阈值时，所述判定装置判定锅炉承压管出现泄漏。

上述泄漏诊断系统以锅炉稳态运行时机组参数基本恒定(即整体能量平衡)为原理，通过将实时监测参数与稳态运行参数进行比较，能够更及时地发现泄漏并早期做出诊断，因此避免了以声频为手段的现有检漏系统可能受到机组固有噪音影响的缺点。该系统能够通过对现有的离散控制系统(DCS)进行改进而实现，因此充分发挥了已有资源的潜力，具有相当可观的经济效益。

在优选实施方式中，当来自所述监测装置的参数显示锅炉机组的补水率≥5％且持续时间≥30分钟时，所述判定装置判定锅炉承压管出现泄漏。锅炉机组设计的补水率通常为1％，在发生泄漏时，部分汽水外漏，不能循环使用，为维持锅炉汽包、汽机除氧器、凝汽器水位，机组的补水量将大幅增加，以补充泄漏造成的汽水损失。

在优选实施方式中，当来自所述监测装置的参数显示满足如下各项中的至少一项时所述判定装置判定锅炉承压管出现泄漏：锅炉烟道内两侧的烟气温差≥50℃且持续时间≥30分钟；锅炉烟道内两侧的烟气压差≥100Pa且持续时间≥15分钟；锅炉炉膛内的负压≥+50Pa且持续时间≥5分钟；锅炉烟气的增加量≥5％且持续时间≥10分钟；锅炉排烟温度的降低量≥20℃且持续时间≥10分钟；引风机的电流增量≥5％且持续时间≥15分钟。在锅炉承压管发生泄漏时，如泄漏点在风烟系统中的各烟温、烟压监测点附近，这些监测点的显示值会发生一些明显的变化，这为泄漏分析判断提供了依据。