眾所周知,火電廠中高溫高壓熱力設備一旦發生泄漏,可在短時間內造成設備損壞,對設備的安全運行構成嚴重威脅,甚至危及人身安全;設備泄漏還會產生能量損失,降低火力發電機組的效率。如果能早期診斷出設備的泄漏狀態,則一方面可以及時對熱力設備采取適當的維修措施,減少維修費用和改善操作性能;另一方面,可有效防止電廠事故的擴大,提高火電廠運行的安全性和經濟性。
熱力設備的泄漏有內漏與外漏之分。
熱力設備的內漏是指設備的內部工作介質通過內部不嚴密處由高壓側向低壓側的泄漏。例如,表面式換熱器的管內介質向殼側泄漏,或殼側介質向管內泄漏;關閉的閥門,其中的工作介質通過閥芯不嚴密處由高壓側向低壓側泄漏。內漏不污染環境,但會造成系統效率下降,嚴重時會影響到系統的正常工作。
熱力設備的外漏就是指設備內的高壓工作介質穿過設備的殼體漏到系統外面。例如,表面式換熱器的外殼破裂,工作介質向大氣環境泄漏;閥門的外殼破損,高壓(高于大氣壓力)介質向大氣環境泄漏。外漏不但污染環境,還會造成系統效率下降,嚴重時會影響到系統的正常工作,甚至嚴重影響人身設備安全。
熱力設備的外漏故障容易檢測與診斷。而內漏故障,由于發生在設備的內部,看不見摸不著,在高溫、高壓、高背景噪聲環境下,檢測與診斷的難度很大。本書只針對熱力設備的內漏問題開展研究。
本書作者所在研究團隊根據工程實際的需要,對火電廠熱力設備的內漏故障開展了多年的理論、實驗室實驗和工程試驗研究,現將近幾年的研究結果整理成書,向同行專家和工程技術人員做匯報,希望起到拋磚引玉的作用。
本書由長沙理工大學李錄平、黃章俊、吳昊、劉洋共同完成,其中第1章、第3章由李錄平執筆,第2章、第4章由李錄平和吳吳共同執筆,第5章由李錄平和黃章俊共同執筆,第6章由劉洋和黃章俊共同執筆,第7章由李錄平和黃章俊共同執筆,全書由李錄平統稿。
前言
第1章 緒論
1.1 火電廠熱力設備內漏現象及其原因分析
1.1.1 熱力設備的內漏與外漏
1.1.2 換熱器內漏的基本原因
1.1.3 閥門內漏的基本原因
1.2 熱力設備內漏對安全性的影響
1.2.1 換熱器內漏對安全性的影響
1.2.2 閥門內漏對安全性的影響
1.3 熱力設備內漏對經濟性的影響
1.3.1 內漏對機組經濟性影響定性分析
1.3.2 內漏對機組經濟性影響實例分析
1.4 熱力設備內漏故障檢測的基本方法
1.4.1 熱力設備內漏故障檢測的特點、任務和要求
1.4.2 基于流量平衡的熱力設備內漏檢測方法
1.4.3 基于傳熱學的內漏檢測方法
1.4.4 基于模型的熱力設備內漏檢測方法
1.4.5 基于信號處理的熱力設備內漏檢測方法
1.5 本章小結
參考文獻
第2章 縫隙流動的數學描述與數值模擬
2.1 概述
2.2 縫隙射流基本理論
2.2.1 縫隙射流及其動能計算
2.2.2 縫隙泄漏模型及計算方法
2.3 縫隙泄漏流動過程數值模擬
2.3.1 CFD介紹
2.3.2 縫隙泄漏流場數值模擬方案
2.3.3 縫隙泄漏流場模擬數據處理及分析
2.4 本章小結
參考文獻
第3章 泄漏過程聲發射機理與信號定量特征
3.1 概述
3.2 泄漏聲發射機理及其傳播特性
3.2.1 泄漏聲發射信號產生機理
3.2.2 泄漏聲發射波傳播原理
3.3 聲發射信號參數分析技術
3.3.1 特性參數的基本定義
3.3.2 基本特性參數的計算方法
3.4 聲發射信號波形分析技術
3.4.1 信號幅值譜分析
3.4.2 信號功率譜分析
3.4.3 信號小波分析
3.5 閥門泄漏信號小波包分析
3.5.1 閥門泄漏信號頻率段劃分
3.5.2 閥門泄漏信號各頻率段能量分布特征
3.5.3 閥門泄漏信號聲發射信號特征提取方法
3.6 本章小結
參考文獻
第4章 表面式換熱器內部泄漏聲發射診斷實驗研究
4.1 概述
4.2 換熱器管縫隙泄漏模擬實驗方案設計
4.2.1 內漏故障檢測模擬實驗臺簡介
4.2.2 實驗方案設計
4.2.3 信號處理方法
4.3 換熱器管縫隙泄漏實驗結果分析
4.3.1 縫隙泄漏聲發射信號分析
4.3.2 實驗結果與模擬結果對比分析
4.4 本章小結
參考文獻
第5章 閥門內部泄漏聲發射診斷技術研究
5.1 概述
5.2 閥門泄漏模式分類
5.2.1 閥門常見內部泄漏模式及分類
5.2.2 閥門各泄漏模式下流體所具有的動能
5.3 不同泄漏模式的信號特征提取實驗研究
5.3.1 閥門泄漏故障模擬實驗臺簡介
5.3.2 實驗方案設計
5.3.3 實驗結果分析
5.4 閥門泄漏率定量診斷模型
5.4.1 閥門泄漏聲發射源定量描述
5.4.2 閥門泄漏故障定量診斷模型
5.4.3 閥門泄漏故障定量診斷實驗研究
5.5 基于LabVIEW的閥門泄漏監測系統開發
5.5.1 閥門泄漏故障監測系統總體設計
5.5.2 閥門內部泄漏故障監測系統硬件結構選擇
5.5.3 監測系統軟件設計
5.5.4 系統界面設計
5.6 本章小結
參考文獻
第6章 疏水關斷類閥門內部泄漏溫度診斷理論與技術
6.1 概述
6.2 疏水系統管壁溫度計算原理與方法
6.2.1 疏水閥門有泄漏工況下的計算模型
6.2.2 閥門無泄漏工況下的計算模型
6.2.3 穩態無泄漏工況下管壁溫度計算流程
6.2.4 計算數據與試驗結果對比分析
6.3 基于疏水管道溫度分布特征的閥門泄漏診斷方法
6.3.1 閥門泄漏等級定義
6.3.2 “兩點溫度法”提取閥門泄漏故障特征的基本思路
6.3.3 基于管壁溫度特征診斷閥門泄漏的基本方法
6.4 現場試驗及測試
6.4.1 試驗對象
6.4.2 試驗系統
6.4.3 試驗過程
6.4.4 無泄漏工況下試驗與理論數據分析
6.4.5 有泄漏工況下試驗數據分析
6.5 本章小結
參考文獻
第7章 在用疏水關斷閥內部泄漏溫度診斷標準研究
7.1 概述
7.2 標準編制原則和適用范圍
7.2.1 編制原則
7.2.2 適用范圍
7.3 標準中引用的主要術語及其定義
7.4 蒸汽疏水關斷類閥門泄漏狀態判斷準則
7.4.1 蒸汽疏水關斷類閥門內漏等級定義
7.4.2 蒸汽疏水關斷類閥門內漏等級定量劃分
7.5 蒸汽疏水關斷類閥門溫度檢測技術要求
7.5.1 溫度傳感器技術要求
7.5.2 溫度測點選擇與傳感器的安裝要求
7.5.3 蒸汽疏水關斷類閥門溫度檢測工藝規程
7.5.4 蒸汽疏水關斷類閥門內漏診斷流程
7.6 特殊疏水系統閥門內漏診斷邏輯
參考文獻