一种燃气轮机压气机叶片积垢程度分级诊断方法及装置与流程

本发明涉及燃气轮机气路故障诊断，特别是涉及一种燃气轮机压气机叶片积垢程度分级诊断方法及装置。

背景技术：

1、燃气轮机压气机叶片表面积垢会改变叶片的气动性能，导致压气机的流量、压比和效率都下降。为了最大程度地降低压气机叶片积垢对燃气轮机机组性能的影响，通常采用离线水洗的措施来消除积垢，以恢复出力和效率。传统的压气机水洗判断准则是，在燃气轮机额定负荷下的压气机压比下降4％、效率下降5％时，执行压气机离线水洗。然而调峰燃机机组很少长期在满负荷工况运行，且进气温度对压气机性能有较大的影响，采用传统的压气机水洗判断准则会造成压气机水洗过于频繁或不够及时。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，针对现有技术中燃气轮机压气机气路故障诊断中存在的问题，本发明提出一种燃气轮机压气机叶片积垢程度分级诊断方法，旨在解决如何基于压气机水洗全周期内综合度电成本最低的原则，并给出经济性较好的压气机离线水洗建议的技术问题，从而为重型燃气轮机压气机的离线水洗提供参考。

3、本发明的另一个目的在于提出一种燃气轮机压气机叶片积垢程度分级诊断装置。

4、为达上述目的，本发明一方面提出一种燃气轮机压气机叶片积垢程度分级诊断方法，包括；

5、获取清洁状态下的燃气轮机压气机叶片在标准进气状况下的压气机功率-压比曲线；

6、构建用于修正所述标准进气状况下的压气机功率-压比曲线的压比修正函数；

7、基于标准状况下的压气机功率和所述压比修正函数计算实际进气温度下燃气轮机压气机叶片处于清洁状态时的压气机压比，并基于处于清洁状态时的压气机压比和处于积垢状态时的压气机压比计算压气机性能退化系数；

8、基于所述压气机性能退化系数得到处于积垢状态时的压气机水洗成本，并基于所述压气机水洗成本对压气机的叶片积垢程度进行分级诊断，以根据分级诊断结果在不同的水洗节点对压气机进行离线水洗。

9、本发明实施例的燃气轮机压气机叶片积垢程度分级诊断方法还可以具有以下附加技术特征：

10、在本发明的一个实施例中，所述标准状况下的压气机功率为：

11、wtot＝cp(t2-t1)

12、式中，cp为空气的定压比热容，t1、t2分别为压气机进口总温度、排气总温。

13、在本发明的一个实施例中，所述压比修正函数fε(t)：

14、fε(t)＝a0+a1·t+a2·t2

15、其中，a0、a1、a2为常数，t为当前时刻压气机进气温度。

16、在本发明的一个实施例中，基于标准状况下的压气机功率和所述压比修正函数计算实际进气温度下燃气轮机压气机叶片处于清洁状态时的压气机压比：

17、εclean(wtot,t)＝εclean,t0(wtot)·fε(t)

18、其中，εclean,t0(wtot)为清洁状态的标准进气状况下压气机的压比，εclean(wtot,t)为实际进气温度下压气机叶片处于清洁状态时的压比。

19、在本发明的一个实施例中，基于处于清洁状态时的压气机压比和处于积垢状态时的压气机压比计算压气机性能退化系数：

20、

21、其中，εreal(wtot,t)为当前时刻的压气机压比，wtot为当前时刻的燃机压气机的功率。

22、在本发明的一个实施例中，基于所述压气机性能退化系数得到处于积垢状态时的压气机水洗成本，包括：

23、基于所述压气机性能退化系数计算处于积垢状态时的水洗周期内总的运行附加成本，并计算离线水洗过程中产生的停机成本；

24、基于所述水洗周期内总的运行附加成本和所述离线水洗过程中产生的停机成本计算燃气轮机压气机水洗周期内的水洗成本；

25、基于所述燃气轮机压气机水洗周期内的水洗成本计算机组每发一度电包含的压气机水洗成本。

26、在本发明的一个实施例中，基于所述压气机性能退化系数计算处于积垢状态时的水洗周期内总的运行附加成本：

27、crun＝δc1ce+δc2cf

28、其中：

29、

30、

31、k(t)＝f(ψε(t))

32、其中，crun为水洗周期内总的运行附加成本，twash为离线水洗周期，δc1为燃气轮机和清洁状态相比在一个水洗周期内少发的电量，δc2为燃气轮机和清洁状态相比发同样的电量多消耗的燃料量，ce为电厂上网电价，cf为燃料价格，为机组水洗后运行小时数，pgt为机组清洁状态时的额定功率，k为压气机叶片积垢引起的机组性能恶化速率，ψε为压气机性能退化系数。

33、在本发明的一个实施例中，离线水洗过程中产生的停机成本cstop为：

34、cstop＝δwce+cw-δdcg

35、其中：

36、δw＝[pgt(1-ktwash)+pst]tstop

37、δd＝g0(1+0.25ktwash)pgt(1-ktwash)tstop

38、其中，δw为停机期间机组少发的电量，cw为一次水洗所消耗的去离子水和清洁剂的成本，δd为停机期间节省的燃料量，pst为联合循环机组汽轮机的满发功率，tstop为停机冷却和水洗总共耗费的时间。

39、在本发明的一个实施例中，基于所述水洗周期内总的运行附加成本和所述离线水洗过程中产生的停机成本计算燃气轮机压气机水洗周期内的水洗成本ctotal：

40、ctotal＝crun+cstop

41、在本发明的一个实施例中，机组每发一度电包含的压气机水洗成本clife：

42、

43、在本发明的一个实施例中，基于所述压气机水洗成本对压气机的叶片积垢程度进行分级诊断，以根据分级诊断结果在不同的水洗节点对压气机进行离线水洗，包括：

44、基于所述压气机水洗成本对压气机的叶片积垢程度进行一级诊断得到第一期望水洗节点，并基于所述第一期望水洗节点和压气机第一水洗阈值进行压气机离线水洗操作；

45、基于所述压气机水洗成本对压气机的叶片积垢程度进行二级诊断得到第二期望水洗节点，并基于所述第二期望水洗节点和压气机第二水洗阈值进行压气机离线水洗操作；

46、基于所述压气机水洗成本对压气机的叶片积垢程度进行三级诊断得到第三期望水洗节点，并基于所述第三期望水洗节点和压气机第三水洗阈值进行压气机离线水洗操作。

47、为达上述目的，本发明另一方面提出一种燃气轮机压气机叶片积垢程度分级诊断装置，包括：

48、功率压比曲线构建模块，用于获取清洁状态下的燃气轮机压气机叶片在标准进气状况下的压气机功率-压比曲线；

49、修正函数构建模块，用于构建用于修正所述标准进气状况下的压气机功率-压比曲线的压比修正函数；

50、退化系数计算模块，用于基于标准状况下的压气机功率和所述压比修正函数计算实际进气温度下燃气轮机压气机叶片处于清洁状态时的压气机压比，并基于处于清洁状态时的压气机压比和处于积垢状态时的压气机压比计算压气机性能退化系数；

51、分级诊断水洗模块，用于基于所述压气机性能退化系数得到处于积垢状态时的压气机水洗成本，并基于所述压气机水洗成本对压气机的叶片积垢程度进行分级诊断，以根据分级诊断结果在不同的水洗节点对压气机进行离线水洗。

52、本发明实施例的燃气轮机压气机叶片积垢程度分级诊断方法和装置，充分考虑进气温度的影响，引入压比退化系数来评估压气机积垢程度，并根据压气机叶片积垢程度以及压气机压比退化系数随运行时间的变化规律，基于压气机水洗全周期内综合度电成本最低的原则，对燃机压气机叶片积垢程度进行分级诊断和评估。能够为运行人员提供经济性更好的燃机压气机离线水洗建议。

53、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。