某机组事故过程中转速信号的复现(一)

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某机组事故过程中转速信号的复现 于达仁，张志强，鲍 文，苏杰先 （哈尔滨工业大学，黑龙江 哈尔滨 150001） 摘 要： 针对某电厂200 MW汽轮机组在毁机事故过程中失去转速信号而无法直接确定事故过程中转速的动态变化过程的情况，对机组事故追忆中DAS系统所记录的SOE信号及机组各主要参数的实测值所留下的微弱相关信息进行了分析，采用分段信息融合的方法复现了事故过程中转速的动态变化过程并对计算结果的可信度进行了分析。分析结果表明：文中所计算的转速动态变化过程具有很高的可信度，真实复现了事故过程中机组转速的动态变化过程。复现的转速信号不仅为机组的故障诊断提供了依据，也为确定200MW机组在正常运行中难以确定的特性提供了重要的数据来源。
关键词：汽轮发电机组； 数据采集系统； 故障诊断； 数据挖掘
1 前言
1999年8月某电厂200 MW汽轮机组在凌晨1时47分30秒从170 MW甩负荷。在随后的机组重启过程中，由于机组主油泵与主轴间的齿形联轴器损坏，主油泵无法正常工作，机组失去了对转速信号的监测，调速系统失控，在未能及时察觉上述情况条件下，工作人员采用电调升速未成功遂切为液调运行，在操作过程中，机组于1时56分30秒左右严重毁坏，转子断为十几段。由于调速系统失控，事故过程中SOE信号显示机组高压主汽门及中压主汽门有多次突然开启、关闭记录，由于DAS系统无转速信号的直接记录，无法正确判断事故过程中机组的运行状态，也为判断机组的损坏原因造成了困难。本文通过分析，利用DAS系统所记录的电气参数及机组的热力参数复现出了事故过程中转速的动态变化过程并用相关实测数据进行了验证。
2 事故追忆数据挖掘及转速复现方法
2.1 信号复现方法分析
汽轮机转速信号是机组运 行中监测和控制的一个重要参数，在机组DAS系统与SOE记录中有许多参数信号与之相关。为复现事故过程中的转速信号，本文对DAS系统的全部信号进行了筛分，归纳出与转速可能发生关联的参数，并将与转速相关的信号分成两类，称引发转速变化的相关参数为原因参数，由转速变化引起变化的相关参数为结果参数，其分类如图1所示，图中还注明了相关参数与转速产生关联的物理背景。
当转速发生变化时，必然有与之相关的参数发生变化，如果我能从这些相关参数信号中提取出与转速相关的信息，并通过两类数据之间的融合验证便可实现事故过程的转速信号的复现，其原理如图2所示。 2.2 事故过程中实测相关参数变化过程及分析
2.2.1 SOE信号显示的高中压主汽门开启、关闭状态记录
整个事故过程中(1:47:30~1:56:30)高、中压主汽门的开启关闭状态如表1所示。 从表1可知，在1:47:30机组甩负荷后，2号高压主汽门延时3min关闭。高、中压主汽门状态及时间记录表明：由于调速系统失控，在机组重启过程中，高中压主汽门均未按正常控制规律运行。
2.2.2 DAS系统所记录的部分参数变化过程及分析
DAS系统所记录机组部分参数在事故过程中变化过程如图3、4所示。在图形中横坐标表示时刻(1:47:30:450表示1时47分30秒450毫秒)，纵坐标为DAS系统实测值。 汽轮机转子转速的增加需要相应的能量（蒸汽流量），因此，由进入机组的蒸汽量可推算出机组的转速，但从图3中可看出，虽然在整个事故过程中，高、中压主汽门有多次开启、关闭记录，但在1:56:10前主蒸汽流量很小，而在1:56:10后至机组损坏一段时间内流量则高达600 T/h。同时，将SOE信号与图4中压力曲线比较可看出，在1:50:36 SOE信号显示2号高压主汽门关闭，但自动主汽门(高压)后压力与高压缸排气压力均升高，显示有蒸汽通过高压缸；在1:51:24:276 SOE信号显示2号高压主汽门开启同时自动主汽门(高压)后压力升高，但高压缸排汽压力未见相应变化，因为此时调速汽门开启状态未知，故无法判定是否有蒸汽进入机组；在1:55:29:103 SOE信号显示2号高压主汽门开启，同时自动主汽门(高压)后压力与高压缸排气压力均升高，表明有蒸汽进入机组，但流量信号显示此时流量仅有8T/h；在1:56:10:98 SOE信号显示1号高压主汽门开启，1:56:14:328 时2号高压主汽门开启，1:56:27:647时 2号中压主汽门在稍开关闭后再次开启，同时，图4中相应的压力变化信号与上述规律相一致，从1:56:10开始自动主汽门(高压)后压力与高压缸排汽压力迅速升高，但由于中压主汽门处于关闭状态使得中压缸进汽压力不断升高直至1:56:27:647时 2号中压主汽门开启后开始下降，此时流量信号显示主汽流量最高约达600 T/h，接近机组额定流量。