众所周知,火电厂中高温高压热力设备一旦发生泄漏,可在短时间内造成设备损坏,对设备的安全运行构成严重威胁,甚至危及人身安全;设备泄漏还会产生能量损失,降低火力发电机组的效率。如果能早期诊断出设备的泄漏状态,则一方面可以及时对热力设备采取适当的维修措施,减少维修费用和改善操作性能;另一方面,可有效防止电厂事故的扩大,提高火电厂运行的安全性和经济性。
热力设备的泄漏有内漏与外漏之分。
热力设备的内漏是指设备的内部工作介质通过内部不严密处由高压侧向低压侧的泄漏。例如,表面式换热器的管内介质向壳侧泄漏,或壳侧介质向管内泄漏;关闭的阀门,其中的工作介质通过阀芯不严密处由高压侧向低压侧泄漏。内漏不污染环境,但会造成系统效率下降,严重时会影响到系统的正常工作。
热力设备的外漏就是指设备内的高压工作介质穿过设备的壳体漏到系统外面。例如,表面式换热器的外壳破裂,工作介质向大气环境泄漏;阀门的外壳破损,高压(高于大气压力)介质向大气环境泄漏。外漏不但污染环境,还会造成系统效率下降,严重时会影响到系统的正常工作,甚至严重影响人身设备安全。
热力设备的外漏故障容易检测与诊断。而内漏故障,由于发生在设备的内部,看不见摸不着,在高温、高压、高背景噪声环境下,检测与诊断的难度很大。本书只针对热力设备的内漏问题开展研究。
本书作者所在研究团队根据工程实际的需要,对火电厂热力设备的内漏故障开展了多年的理论、实验室实验和工程试验研究,现将近几年的研究结果整理成书,向同行专家和工程技术人员做汇报,希望起到抛砖引玉的作用。
本书由长沙理工大学李录平、黄章俊、吴昊、刘洋共同完成,其中第1章、第3章由李录平执笔,第2章、第4章由李录平和吴吴共同执笔,第5章由李录平和黄章俊共同执笔,第6章由刘洋和黄章俊共同执笔,第7章由李录平和黄章俊共同执笔,全书由李录平统稿。
前言
第1章 绪论
1.1 火电厂热力设备内漏现象及其原因分析
1.1.1 热力设备的内漏与外漏
1.1.2 换热器内漏的基本原因
1.1.3 阀门内漏的基本原因
1.2 热力设备内漏对安全性的影响
1.2.1 换热器内漏对安全性的影响
1.2.2 阀门内漏对安全性的影响
1.3 热力设备内漏对经济性的影响
1.3.1 内漏对机组经济性影响定性分析
1.3.2 内漏对机组经济性影响实例分析
1.4 热力设备内漏故障检测的基本方法
1.4.1 热力设备内漏故障检测的特点、任务和要求
1.4.2 基于流量平衡的热力设备内漏检测方法
1.4.3 基于传热学的内漏检测方法
1.4.4 基于模型的热力设备内漏检测方法
1.4.5 基于信号处理的热力设备内漏检测方法
1.5 本章小结
参考文献
第2章 缝隙流动的数学描述与数值模拟
2.1 概述
2.2 缝隙射流基本理论
2.2.1 缝隙射流及其动能计算
2.2.2 缝隙泄漏模型及计算方法
2.3 缝隙泄漏流动过程数值模拟
2.3.1 CFD介绍
2.3.2 缝隙泄漏流场数值模拟方案
2.3.3 缝隙泄漏流场模拟数据处理及分析
2.4 本章小结
参考文献
第3章 泄漏过程声发射机理与信号定量特征
3.1 概述
3.2 泄漏声发射机理及其传播特性
3.2.1 泄漏声发射信号产生机理
3.2.2 泄漏声发射波传播原理
3.3 声发射信号参数分析技术
3.3.1 特性参数的基本定义
3.3.2 基本特性参数的计算方法
3.4 声发射信号波形分析技术
3.4.1 信号幅值谱分析
3.4.2 信号功率谱分析
3.4.3 信号小波分析
3.5 阀门泄漏信号小波包分析
3.5.1 阀门泄漏信号频率段划分
3.5.2 阀门泄漏信号各频率段能量分布特征
3.5.3 阀门泄漏信号声发射信号特征提取方法
3.6 本章小结
参考文献
第4章 表面式换热器内部泄漏声发射诊断实验研究
4.1 概述
4.2 换热器管缝隙泄漏模拟实验方案设计
4.2.1 内漏故障检测模拟实验台简介
4.2.2 实验方案设计
4.2.3 信号处理方法
4.3 换热器管缝隙泄漏实验结果分析
4.3.1 缝隙泄漏声发射信号分析
4.3.2 实验结果与模拟结果对比分析
4.4 本章小结
参考文献
第5章 阀门内部泄漏声发射诊断技术研究
5.1 概述
5.2 阀门泄漏模式分类
5.2.1 阀门常见内部泄漏模式及分类
5.2.2 阀门各泄漏模式下流体所具有的动能
5.3 不同泄漏模式的信号特征提取实验研究
5.3.1 阀门泄漏故障模拟实验台简介
5.3.2 实验方案设计
5.3.3 实验结果分析
5.4 阀门泄漏率定量诊断模型
5.4.1 阀门泄漏声发射源定量描述
5.4.2 阀门泄漏故障定量诊断模型
5.4.3 阀门泄漏故障定量诊断实验研究
5.5 基于LabVIEW的阀门泄漏监测系统开发
5.5.1 阀门泄漏故障监测系统总体设计
5.5.2 阀门内部泄漏故障监测系统硬件结构选择
5.5.3 监测系统软件设计
5.5.4 系统界面设计
5.6 本章小结
参考文献
第6章 疏水关断类阀门内部泄漏温度诊断理论与技术
6.1 概述
6.2 疏水系统管壁温度计算原理与方法
6.2.1 疏水阀门有泄漏工况下的计算模型
6.2.2 阀门无泄漏工况下的计算模型
6.2.3 稳态无泄漏工况下管壁温度计算流程
6.2.4 计算数据与试验结果对比分析
6.3 基于疏水管道温度分布特征的阀门泄漏诊断方法
6.3.1 阀门泄漏等级定义
6.3.2 “两点温度法”提取阀门泄漏故障特征的基本思路
6.3.3 基于管壁温度特征诊断阀门泄漏的基本方法
6.4 现场试验及测试
6.4.1 试验对象
6.4.2 试验系统
6.4.3 试验过程
6.4.4 无泄漏工况下试验与理论数据分析
6.4.5 有泄漏工况下试验数据分析
6.5 本章小结
参考文献
第7章 在用疏水关断阀内部泄漏温度诊断标准研究
7.1 概述
7.2 标准编制原则和适用范围
7.2.1 编制原则
7.2.2 适用范围
7.3 标准中引用的主要术语及其定义
7.4 蒸汽疏水关断类阀门泄漏状态判断准则
7.4.1 蒸汽疏水关断类阀门内漏等级定义
7.4.2 蒸汽疏水关断类阀门内漏等级定量划分
7.5 蒸汽疏水关断类阀门温度检测技术要求
7.5.1 温度传感器技术要求
7.5.2 温度测点选择与传感器的安装要求
7.5.3 蒸汽疏水关断类阀门温度检测工艺规程
7.5.4 蒸汽疏水关断类阀门内漏诊断流程
7.6 特殊疏水系统阀门内漏诊断逻辑
参考文献