申请/专利权人：中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院

申请日：2018-10-22

公开（公告）日：2024-03-19

公开（公告）号：CN109441563B

主分类号：F01D21/00

分类号：F01D21/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.19#授权;2019.04.02#实质审查的生效;2019.03.08#公开

摘要：本发明涉及一种切低压缸供热汽轮机末段叶片颤振精确监测系统，包括汽轮机低压缸、低压转子、动叶、静叶、颤振测量传感器、低压缸进气管、低压缸排气管、低压缸抽气管、抽气参数测量装置、排气参数测量装置、第一进气参数测量装置、第二进气参数测量装置、转子键相传感器及计算装置。通过本发明，可以综合精确判断出该级叶片是否处于颤振状态，以确保机组通流安全运行，尤其是在高背压及切低压缸供热条件下，可实现机组末段叶片颤振安全的精确监测。

主权项：1.一种切低压缸供热汽轮机末段叶片颤振精确监测系统，其特征在于，包括汽轮机低压缸、低压转子、动叶、静叶、颤振测量传感器、低压缸进汽管、低压缸排汽管、低压缸抽汽管、抽汽参数测量装置、排汽参数测量装置、第一进汽参数测量装置、第二进汽参数测量装置、转子键相传感器及计算装置；所述低压转子安装于所述汽轮机低压缸内；所述动叶安装于所述低压转子之上，并随所述低压转子一起高速旋转；所述颤振测量传感器安装于所述汽轮机低压缸的内缸上，位于所述静叶和动叶之间，且靠近所述动叶的叶顶部位，用于实时监测汽轮机低压缸每级每一个动叶的动态振动时间；所述转子键相传感器安装于汽轮机静子部分，用于通过非接触检测方式检测所述低压转子上的键相槽，以识别所述低压转子转动的相位位置；所述低压缸进汽管、低压缸抽汽管及低压缸排汽管分别设有进汽参数测量装置、抽汽参数测量装置及排汽参数测量装置，所述进汽参数测量装置、抽汽参数测量装置及排汽参数测量装置分别用于实时测量低压缸进汽参数、低压缸抽汽参数及低压缸排汽参数；所述计算装置，用于基于实时获取的汽轮机低压缸每级每一个动叶的动态振动时间、低压转子转动的相位位置、低压缸进汽参数、低压缸抽汽参数及低压缸排汽参数确定汽轮机低压缸末段叶片是否处于颤振状态及危险区域；颤振测量传感器采用激光法或间隔时间原理，通过安装在汽轮机低压缸内缸上的颤振测量传感器发送脉冲信号，在高速旋转的动叶轮每一个叶片上产生一个响应信号，通过响应信号时差信号的频域分析，精确测量分析该级叶片的振动型态；同时，通过实时测量低压缸进汽参数、低压缸抽汽参数、低压缸排汽参数，计算出末段叶片实际容积流量，并和设计容积流量进行比较，判断该级叶片是否处于安全流量区域；通过实际叶片颤振型态测量和安全流量理论计算，综合精确判断出该级叶片是否处于颤振状态。

全文数据：切低压缸供热汽轮机末段叶片颤振精确监测系统技术领域本发明属于火力发电技术领域，尤其涉及一种切低压缸供热汽轮机末段叶片颤振精确监测系统。背景技术随着城镇化和供热需求的不断增加，提高现有机组供热能力，是业内广为关注的技术问题。高背压供热、双转子互换、光轴、切低缸及3S离合器等背压式供热技术使用，大大促进了机组供热能力提升，也减少供热机组冷源损失，实现了节能清洁供热。但是对于上述背压式供热方式，由于机组运行背压的提高，或者低压缸处于零功率运行，其末段叶片的安全冷却，以避免鼓风及动应力损害，是当前背压供热较为关注的技术难题。对于背压供热机组，尤其是切除低压缸供热方式，其低压缸动叶安全，是运行监测的重点。一方面，需要提供必要足够的冷却蒸汽，另一方面，如何及时发现动叶颤振和如何调整确保安全冷却最小容积流量，一直没有较精确的方法，基本处于人工经验判别的粗放阶段。因此，对于切低缸供热等末段叶片较为复杂的运行方式，必须提供一种监测手段，来实时判断叶片是否处于非安全工作范围，并提供调整参考，以确保切低缸等背压式供热方式效益最大化和长期安全可靠性。发明内容本发明的目的是提供一种切低压缸供热汽轮机末段叶片颤振精确监测系统，一方面，通过安装在动叶顶端附近汽缸上的颤振测量传感器，实时监测每级每一个叶片动态振动时间及相位，继而判断叶片振动型态。同时，通过实时测量低压缸各边界参数，计算出末段叶片实际容积流量，并和设计容积流量进行比较，判断该级叶片是否处于安全流量区域。通过实际叶片颤振型态测量和安全流量理论计算，可以综合精确判断出该级叶片是否处于颤振状态，以确保机组通流安全运行，尤其是在高背压及切低压缸供热条件下，可实现机组末段叶片颤振安全的精确监测。本发明提供了一种切低压缸供热汽轮机末段叶片颤振精确监测系统，包括汽轮机低压缸、低压转子、动叶、静叶、颤振测量传感器、低压缸进气管、低压缸排气管、低压缸抽气管、抽气参数测量装置、排气参数测量装置、第一进气参数测量装置、第二进气参数测量装置、转子键相传感器及计算装置；低压转子安装于汽轮机低压缸内；动叶安装于低压转子之上，并随低压转子一起高速旋转；颤振测量传感器安装于汽轮机低压缸的内缸上，位于静叶和动叶之间，且靠近动叶的叶顶部位，用于实时监测汽轮机低压缸每级每一个动叶的动态振动时间；转子键相传感器安装于汽轮机静子部分，用于通过非接触检测方式检测低压转子上的键相槽，以识别低压转子转动的相位位置；低压缸进气管、低压缸抽气管及低压缸排气管分别设有进汽参数测量装置、抽气参数测量装置及排气参数测量装置，进汽参数测量装置、抽气参数测量装置及排气参数测量装置分别用于实时测量低压缸进气参数、低压缸抽气参数及低压缸排气参数；计算装置，用于基于实时获取的汽轮机低压缸每级每一个动叶的动态振动时间、低压转子转动的相位位置、低压缸进气参数、低压缸抽气参数及低压缸排气参数确定汽轮机低压缸末段叶片是否处于颤振状态及危险区域。进一步地，进汽参数测量装置包括第一进汽参数测量装置及第二进汽参数测量装置。借由上述方案，通过切低压缸供热汽轮机末段叶片颤振精确监测系统，可以综合精确判断出该级叶片是否处于颤振状态，以确保机组通流安全运行，尤其是在高背压及切低压缸供热条件下，可实现机组末段叶片颤振安全的精确监测。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1为本发明切低压缸供热汽轮机末段叶片颤振精确监测系统的结构示意图。图中标号：1-汽轮机低压缸；2-低压转子；3-动叶；4-静叶；5-颤振测量传感器；6-低压缸排气管；7-低压缸抽气管；8-抽气参数测量装置；9-排气参数测量装置；10-第一进气参数测量装置；11-第二进气参数测量装置；12-转子键相传感器。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。参图1所示，本实施例提供了一种切低压缸供热汽轮机末段叶片颤振精确监测系统，包括汽轮机低压缸1、低压转子2、动叶3、静叶4、颤振测量传感器5、低压缸进气管、低压缸排气管6、低压缸抽气管7、抽气参数测量装置8、排气参数测量装置9、第一进气参数测量装置11、第二进气参数测量装置12、转子键相传感器13及计算装置；低压转子2安装于汽轮机低压缸1内；动叶3安装于低压转子2之上，并随低压转子2一起高速旋转；颤振测量传感器5安装于汽轮机低压缸1的内缸上，位于静叶4和动叶3之间，且靠近动叶3的叶顶部位，用于实时监测汽轮机低压缸1每级每一个动叶3的动态振动时间；转子键相传感器12安装于汽轮机静子部分，用于通过非接触检测方式检测低压转子2上的键相槽，以识别低压转子2转动的相位位置；低压缸进气管、低压缸抽气管7及低压缸排气管8分别设有进汽参数测量装置、抽气参数测量装置8及排气参数测量装置9，进汽参数测量装置、抽气参数测量装置8及排气参数测量装置9分别用于实时测量低压缸进气参数、低压缸抽气参数及低压缸排气参数；计算装置，用于基于实时获取的汽轮机低压缸1每级每一个动叶的动态振动时间、低压转子转动的相位位置、低压缸进气参数、低压缸抽气参数及低压缸排气参数确定汽轮机低压缸末段叶片是否处于颤振状态及危险区域。在本实施例中，进汽参数测量装置包括第一进汽参数测量装置11及第二进汽参数测量装置12。该切低压缸供热汽轮机末段叶片颤振精确监测系统，通过安装在动叶3顶端附近汽缸上的颤振测量传感器5和转子键相传感器12，可以实时监测每级每一个叶片动态振动时间及相位，继而判断叶片振动型态。颤振测量传感器5可以采用激光法或间隔时间原理，通过安装在汽轮机低压缸内缸上的颤振传感器5发送脉冲信号，在高速旋转的动叶轮每一个叶片上产生一个响应信号，通过响应信号时差信号的频域分析，即可精确测量分析该级叶片的振动型态。同时，通过实时测量低压缸进汽参数、低压缸抽汽参数、低压缸排汽参数，可以计算出末段叶片实际容积流量，并和设计容积流量进行比较，判断该级叶片是否处于安全流量区域。典型条件下，当相对容积流量处于约0.2时，即判断叶片处于颤振危险区域。通过实际叶片颤振型态测量和安全流量理论计算，可以综合精确判断出该级叶片是否处于颤振状态，当测量和计算发现叶片处于危险区域时，发出预警提醒操作人员进行调整低压缸进汽参数等，以确保机组通流安全运行，尤其是在高背压及切低压缸供热条件下，可实现机组末段叶片颤振安全的精确监测。该系统与传统应变片测量系统相比，具有更广的叶片监测范围，可实现每级叶片100％覆盖监测。同时，由于设置计算装置，可以通过相关参数计算得出各级叶片是否处于危险容积流量状态，可以确保物理测量方法的滞后，降低叶片危险工况监测判断的不确定度，也利于低压缸末级安全流量的精确控制。以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

权利要求：1.一种切低压缸供热汽轮机末段叶片颤振精确监测系统，其特征在于，包括汽轮机低压缸、低压转子、动叶、静叶、颤振测量传感器、低压缸进气管、低压缸排气管、低压缸抽气管、抽气参数测量装置、排气参数测量装置、第一进气参数测量装置、第二进气参数测量装置、转子键相传感器及计算装置；所述低压转子安装于所述汽轮机低压缸内；所述动叶安装于所述低压转子之上，并随所述低压转子一起高速旋转；所述颤振测量传感器安装于所述汽轮机低压缸的内缸上，位于所述静叶和动叶之间，且靠近所述动叶的叶顶部位，用于实时监测汽轮机低压缸每级每一个动叶的动态振动时间；所述转子键相传感器安装于汽轮机静子部分，用于通过非接触检测方式检测所述低压转子上的键相槽，以识别所述低压转子转动的相位位置；所述低压缸进气管、低压缸抽气管及低压缸排气管分别设有进汽参数测量装置、抽气参数测量装置及排气参数测量装置，所述进汽参数测量装置、抽气参数测量装置及排气参数测量装置分别用于实时测量低压缸进气参数、低压缸抽气参数及低压缸排气参数；所述计算装置，用于基于实时获取的汽轮机低压缸每级每一个动叶的动态振动时间、低压转子转动的相位位置、低压缸进气参数、低压缸抽气参数及低压缸排气参数确定汽轮机低压缸末段叶片是否处于颤振状态及危险区域。2.根据权利要求1所述的切低压缸供热汽轮机末段叶片颤振精确监测系统，其特征在于，所述进汽参数测量装置包括第一进汽参数测量装置及第二进汽参数测量装置。

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