凝汽器泄漏故障诊断方法研究.pdf

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1、化工自动化及仪表第39卷凝汽器泄漏故障诊断方法研究沈继忱‘刘玲‘李健。(东北电力大学^．自动化工程学院．b．能源与动力工程学院，吉林吉林132012)摘要针对凝汽器运行过程中水侧换热面污染导致的真空恙化问题，建立凝汽嚣水侧管壁清洁系数的监测模型，为凝汽器胶球清洗提供依据。采用模糊神经网络进行凝汽嚣的故障诊断，反时判断出故障的住置和原因。关键词凝汽器真空恶化敌障诊断模糊神经网络中图分类号THi65+．3文献标识码A文章编号1000-3932(2012)07-0854-04凝汽器是汽轮机组重要的设备之一，它能否正常运行，直接影响整个汽轮机组的热经济性和安全性，

2、因此研究凝汽器的故障诊断对火电厂的安全运行有重要意义⋯。凝汽器最常见的故障就是由于其水侧换热面污染而导致的低真空现象，笔者拟采用模糊神经网络进行凝汽器的故障诊断，及时判断出故障的位置和原因，同时建立凝汽器水侧管壁清洁系数的监测模型，为凝汽器胶球清洗提供依据。1清洁系数模型在凝汽器运行过程中，真空恶化的多数原因是水侧管壁的污染，污染的存在不仅使汽轮机组的出力下降、热耗率增大，而且降低了换热面的传热能力，从而影响整个机组的安全性睢】。HEI颁布的《表面式蒸汽冷凝器标准》(第7版)中规定的凝汽器总平均传热系数的计算公式为：K=c／驴,e。~／巧(1)式中C——冷

3、却管外径计算系数，取C=2706，W·81／2／(m∽·K)；K——汽轮机组中凝汽器的总平均传热系数，w／(m2·K)；‰——冷却水流速，m／s；IIB——水侧管壁的清洁系数，一般取0．8；鼠——冷却水入口温度修正系数，取1．O；卢。——管材和肇厚的修正系数，取0．85。由热平衡方程可得：nK2上AAO(2)式中J4——换热面积，m2；口——凝汽器的换热量，kJ；△一。——对数传热温差系数，℃。A小导粤(3)A口．=二等()1n垡tk—I’2式中t。k——循环水的进、出口温度，℃；气——排气饱和温度，℃。换热量Q与水侧的吸热量相等，即：Q=D．c．(t-2

4、一I．1)(4)式中C，——循环水量，kg／h；D．——低压缸排气量，kg／h。由式(1)一(4)可得：卢=耐DwCwn篙㈥c中口。~／koL叫n由式(1)一(4)可知，总的平均传热系数不仅与运行参数有关，还与水侧管壁的清洁程度、管束的布置方式和汽侧的空气量有关。新的凝汽器清洁系数的计算式为：岛2煮‘6)式中C．——汽侧空气量修正系数；C，——水侧管壁的清洁程度系数；C．——管束布置系数。式(6)不仅使凝汽器清洁系数更加明确，而且也涉及到了汽侧的空气量和管束的布置方式，使清洁系数的概念更加合理。因此，当凝汽器的收稿El期：2012-04-01(修改稿)第7

5、期沈继忱等．凝汽器泄漏故障诊断方法研究855管束足够清洁时，风为1。2模糊神经网络故障诊断系统2．1模糊隶属函数的确定凝汽器运行征兆参数对凝汽器的影响程度的自定义函数叫隶属函数，隶属函数通过运行规程和经验，结合技术人员的实际操作而定¨1。笔者根据300MW汽轮机组中，凝汽器低真空报警值87kPa、脱机值67kPa，凝汽器真空值大于87kPa的状况视为正常，取值0．25，得出隶属度函数为：fo．25，#>87以加b㈣m圳：聪87(7)式中茁——凝汽器真空值，kPa。2．2模糊BP神经网络的结构凝汽器故障诊断系统采用五层模糊神经网络结构(图1)：第1层为输入层

6、，将输入变量输出到下一层；第2层为量化输入层，将输入变量模糊化送入下一层；第3层为BP网络的隐层，完成映射功能；第4层为量化输出层；第5层为解模糊层，使输出更加清晰。输入输人输入第1层第2层第3层第4层第5层图1模糊神经网络结构示意图诊断结果利用模糊BP网络进行故障诊断时，首先要明确量化输入层神经元的个数，笔者选取17个常见的故障征兆做量化神经元，状态1-4为实际数据处理后的量化输入值(表1)，量化输出值见表2。袁1量化输入值856化工自动化及仪表第39卷表2量化输出值模糊子集l234Y．：循环水泵严重事故0．04O．010．Ol0．OIY2：后轴封供汽中

7、断O．090．040．030．0lYI：凝汽器满水0．100．010．020．OIY‘：真空系统管路破裂0．160．04O．12O．13Y5：真空系统不严密0．25O．13O．330．22Y6：凝结水泵工作不正常0．270．18O．370．18Y7：凝汽器铜管破裂O．16O．09O．110．12Y·：低压加热器铜管破裂O．23O．110．130．22Y9：凝汽器铜管脏污0．940．22O．390．23Yto：循环水量不足O．330．290．220．87YIl：抽气器工作不正常0．680．310．360．14Y12：凝汽器总体运行状态0．630．38O．37

8、O．69通过表2所示的量化输出值Y。一Y。可以判断出凝汽器故障的原