一种汽轮机系统流量计故障监测方法

摘要

一种汽轮机系统流量计故障监测方法，属于汽轮机在线监测领域。本法利用数据协调方法，对故障流量计进行检测和识别。具体技术步骤包括：1）利用稳态工况测量数据，并根据测量参数测量值的不确定度及系统约束方程进行数据协调计算；2）比较数据协调最小目标函数值与故障检测阈值的大小，判断是否发生流量计故障；3）若检测出流量计发生故障，则逐个对流量计进行故障识别，将其对应的测量参数当作未测量参数，重新计算数据协调最小目标函数值；比较新的最小目标函数值和故障检测阈值，从而识别故障流量计。该方法可有效利用汽轮机系统中冗余的流量测量信息，进行流量计故障的检测与识别，方法简单易于实现，具有高效低成本的优点。

主权项

一种汽轮机系统流量计故障监测方法，其特征在于该方法按如下步骤进行：1)从电厂在线数据库采集稳态工况下的压力、温度和流量测量参数，测量参数包括：高压给水加热器抽汽入口的压力P₁,P₂,…P_N、给水泵出口的压力P_N+1、除氧器抽汽入口的压力P_N+2、除氧器凝结水入口的压力P_N+3，其中N为高压给水加热器的个数；高压给水加热器抽汽入口的温度T₁,T₂,…T_N、高压给水加热器给水出口的温度T_N+1,T_N+2,…T_2N、高压给水加热器疏水出口的温度T_2N+1,T_2N+2,…T_3N、给水泵出口的温度T_3N+1、除氧器抽汽入口的温度T_3N+2、除氧器凝结水入口的温度T_3N+3；最终给水的流量、给水泵出口的流量和除氧器凝结水入口的流量D₁,D₂,D₃；上述压力、温度和流量测量参数依次记为X₁,X₂,…X_n，测量参数的测量值记为x₁,x₂,…x_n，其中n为所有测量参数的个数；2)根据汽轮机系统中压力传感器、温度传感器和流量计的精度等级，评定测量参数测量值的不确定度，分别记为σ₁,σ₂,…σ_n；3)系统中未测量参数包括：高压给水加热器抽汽的流量d₁,d₂,…d_N、高压给水加热器疏水的流量d_N+1,d_N+2,…d_2N、除氧器抽汽的流量d_2N+1、除氧器给水出口的流量d_2N+2；上述未测量参数依次记为Y₁,Y₂,…Y_p，其中p为所有未测量参数的个数；4)利用汽轮机系统中高压给水加热器、给水泵和除氧器的质量平衡和能量平衡关系，并忽略高压给水加热器中给水侧和抽汽侧的压降，建立关于测量参数X₁,X₂,…X_n和未测量参数Y₁,Y₂,…Y_p的约束方程组f_m，其中m为约束方程的个数：f_m(X₁，X₂，…X_n，Y₁，Y₂，…Y_p)＝0   (1)5)利用测量参数的测量值x₁，x₂，…x_n、测量值的不确定度σ₁，σ₂，…σ_n以及约束方程组f_m进行数据协调计算，使得数据协调目标函数最小，并且测量参数的协调值和未测量参数的估计值y₁，y₂，…y_p满足系统约束方程组：$\begin{array}{cc}s.t.& f_m({\hat{x}}_1,{\hat{x}}_2,...{\hat{x}}_n,y_1,y_2,...y_p)=0\end{array}$6)将求解得到的数据协调最小目标函数值与流量计故障检测阈值进行比较；检测阈值是自由度为r的卡方分布的1‑α分位数；r为系统冗余度，等于约束方程个数m减去未测量参数的个数p，r＝m‑p；α为流量计故障检测的显著性水平；如果表明流量计没有发生故障；7)如果表明流量计发生故障，则逐个对流量计进行故障识别；当对第j个流量计进行故障识别时，将该流量计对应的测量参数X_j当作未测量参数Y_p+1，重新进行数据协调计算：$\begin{array}{cc}s.t.& f_m({\hat{x}}_1,{\hat{x}}_2,...,x_{j-1},x_{j+1},...,{\hat{x}}_n,y_1,y_2,...y_p,y_{p+1})=0\end{array}$将求解得到的新的数据协调最小目标函数值与新的流量计故障检测阈值进行比较；如果表明除第j个流量计以外的其它流量计没有发生故障，则识别出发生故障的流量计为第j个流量计，故障识别结束；如果表明除第j个流量计以外的其它流量计仍然有故障，继续对下一个流量计进行故障识别；8)按步骤7)逐个对流量计进行故障识别时，如果所有识别结果均为表明有多个流量计发生故障；则首先判定第一轮故障识别过程中最小的流量计为故障流量计，并将该流量计对应的测量参数X_j当作未测量参数Y_p+1，再按步骤7)逐个对其余流量计进行下一轮故障识别，其中，第R轮流量计故障识别的故障检测阈值为9)当完成的故障识别的轮数R＝r‑1时，流量计故障识别结束。