[发明专利]一种汽轮机深度调峰运行叶片颤振区在线判别方法

说明书

本发明公开了一种汽轮机深度调峰运行叶片颤振区在线判别方法，本发明进行叶片表面压差值、监测动叶前缘流速及气流角值、监测计算最高温区温度值以及监测末级叶栅前后压差值，并将所有结果与综合颤振区边界阈值进行对比，得到最终判别结果，本发明能够实现小容积流量运行状态时的长叶片颤振区实时监测及预警，可以精准评估监测机组在不同调峰运行边界条件下的长叶片的颤振区间，使机组规避颤振风险运行于安全边界区域内，对发电汽轮机组的常态化深度调峰运行的安全性保障具有重要意义。

技术领域

本发明属于汽轮机发电领域，具体涉及一种汽轮机深度调峰运行叶片颤振区在线判别方法。

背景技术

近年来，随着我国风电、光伏、水电等新能源电力装机容量持续快速增长，为了解决新能源消纳问题，火电汽轮机组常年运行于深度调峰工况。随着机组负荷率降低，汽轮机低压缸进汽参数随之降低，容积流量大大减少。已有研究表明，机组在小容积流量条件下运行时，动叶根部区域的气流在负反动度的作用下逐渐脱离并形成涡流，同时叶栅通道内的气流在大负角流动冲击下也将进一步在叶片内弧表面形成大尺度非稳定分离振荡涡，当漩涡脱落频率耦合叶片固有频率时，将激发叶片的自激振动形成共振使叶片的动应力突增，这便是叶片颤振现象，严重时会使得叶片断裂损坏。叶片颤振的安全性问题严重制约火电汽轮机组的调峰运行深度及新能源消纳能力。

因此，精准评估监测机组在不同调峰运行边界条件下的长叶片的颤振区间，使机组规避颤振风险运行于安全边界区域内，对发电汽轮机组的常态化深度调峰运行的安全性保障具有十分重大的意义。现有的机组运行监视及预警系统，主要针对机组50％THA及以上运行工况，未充分考虑深度调峰工况。仅在局部位置设置有监测仪、传感器进行监视测量，监测位置及变量不全面。且关注的重点主要为轴振，瓦温，偏心及轴向位移等，而在机组非设计工况，尤其以小容积流量运行时，该系统无法反映出低压长叶片的颤振区边界并及时提供安全预警，会使机组存在运行安全隐患，而且智能化程度较低，不满足智慧电厂的发展方向。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种汽轮机深度调峰运行叶片颤振区在线判别方法，能够可有效对汽轮机小容积流量深度调峰运行状态下的长叶片颤振区进行实时监测并提供预警作用。

为了达到上述目的，一种汽轮机深度调峰运行叶片颤振区在线判别方法，包括以下步骤：

步骤一，确定汽轮机运行叶片表面压差的阈值；

步骤二，检测叶片表面动态压力的实际测量值，判断是否出现鼓风现象；

步骤三，确定叶片前缘流速及气流角的阈值；

步骤四，根据叶片前缘流速及气流角的阈值进行气流角度计算，判断叶栅通道内是否出现回流涡结构；

步骤五，确定缸体及叶片的材料许用温度阈值；

步骤六，获取缸体及叶片不同区域的温度值，并根据实际测温点的，利用鼓风温度模型获取最高温区与实际测点间的温度梯度，进行最高温度计算，并与材料许用温度阈值对比，判断鼓风安全区间；

步骤七，确定叶片末级叶栅前后压差阈值；

步骤八，检测末级叶栅前后的动态压力值，并进行压比及压差计算，根据压差阈值判断是否形成鼓风；

步骤九，确定叶片表面压差、动叶前缘流速及气流角、缸体及叶片的材料许用温度及末级叶栅前后压差各因素影响因子；

步骤十，将各因素影响因子进行加权计算得出综合颤振区边界阈值；

步骤十一，将实时诊断结果与综合颤振区边界阈值进行对比，得到判别结果。

步骤二中，对叶片的压力面与吸力面的数据进行求差计算获取压差值，若压差值高于步骤一中叶片表面压差的阈值，则认无鼓风现象。