專利名稱：一種以低成本評估汽輪機性能的方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及汽輪發(fā)電機系統(tǒng)，尤其涉及利用相對廉價的傳感器評估汽輪機性能的方法。
背景技術：
大型汽輪發(fā)電機系統(tǒng)對于其所有者來說意味著很大的資本投資，這種大型汽輪發(fā)電機系統(tǒng)帶給所有者的經(jīng)濟效益隨著汽輪機運行的熱效率而變化。大型汽輪發(fā)電機的所有者對于將系統(tǒng)的運行參數(shù)保持得盡可能接近最佳參數(shù)非常感興趣，該最佳參數(shù)是系統(tǒng)的設計參數(shù)和/或在系統(tǒng)初始安裝后的運行試驗中開發(fā)出的參數(shù)。另外，由于內(nèi)部部件損耗和其它原因?qū)е碌男阅芟陆狄矔S時間流逝而出現(xiàn)。
作為汽輪發(fā)電機子系統(tǒng)安裝過程的一部分，對于所有者和/或承包者或渦輪機制造著來說，出于各種專門目的而進行非常精確的試驗，用精密傳感器來表明或確定系統(tǒng)的耗熱率是一種慣例。耗熱率是汽輪發(fā)電機系統(tǒng)熱效率的一個尺度，其定義是熱輸入單位數(shù)/每單位發(fā)電量輸出。一種公知的耗熱率的標準測試是ASME測試，在一種ASME出版物“ANSI/ASME PTC 6-1976汽輪機”中進行定義。上述兩種測試的要求和特點是使用精密測量儀器來測量汽輪機內(nèi)的溫度、壓力和流量以及所產(chǎn)生的發(fā)電機電力輸出，從而精確地確定這種狀態(tài)下的內(nèi)能和產(chǎn)生的電力輸出。測量的準確性非常重要，相對較小的測量誤差也必須應用到結(jié)果中。進行這種測試的成本很高。例如，標準ASME測試需要進行專門測量設備的大量安裝其成本很高，并需要大量的人力來進行這種測試。除了成本問題之外，ASME型測試還有一個缺點，即該測試不適合用于汽輪發(fā)電機系統(tǒng)的日常運行。
由于在渦輪機運行壽命期間的額外時間重復該試驗費用很高，在測試汽輪機性能的至少一種已知方法中，給渦輪機提供一定數(shù)量的數(shù)據(jù)“站”傳感器來進行性能評估。
例如，
公開日為1990年1月9日、由Kure-jensen等人提出的美國專利US4,891,948公開了一種熱性能監(jiān)測器，該監(jiān)測器能向操作員和結(jié)果工程師顯示在可控的選定壓力和溫度下，汽輪發(fā)電機系統(tǒng)運行時產(chǎn)生的經(jīng)濟損失、效率、耗熱率偏差和電力損失。在系統(tǒng)的多個點上產(chǎn)生特定的溫度和壓力信號，同時產(chǎn)生控制閥位置信號和發(fā)電機的電輸出信號。這些數(shù)據(jù)隨相應的設計值一起被處理，計算出與設計值相比的溫度偏差、壓力偏差和排氣壓力偏差所產(chǎn)生的經(jīng)濟損失。另外的計算會得出系統(tǒng)中渦輪機效率與伴隨的電力損失之間的對比。
公開日為1994年7月12日、由Fredricks提出的美國專利US5,327,772公開了一種確定蒸汽質(zhì)量的方法和裝置，其中將熱量加到采樣蒸汽流中或從采樣蒸汽流中除去熱量，從而達到過熱或過冷的點。為了確定蒸汽質(zhì)量，需要計算使樣品過熱或過冷所需的能量大小以及其他參數(shù)，例如蒸汽流速、溫度和壓力。據(jù)說蒸汽質(zhì)量傳感器可應用在例如渦輪機等設備上。
公開日為1997年4月15日、由Cohen等人提出的美國專利US5,621,654公開了能經(jīng)濟地調(diào)度電力的方法和系統(tǒng)。例如是汽輪機的多個發(fā)電裝置的實時耗熱率及各個裝置相應的排放數(shù)據(jù)被用來以低成本進行電力調(diào)度。該專利中描述的方法還將發(fā)電成本與從其他發(fā)電企業(yè)購買電力的成本進行比較，從而通過對電力的調(diào)度而節(jié)約成本。每個發(fā)電裝置包括與鍋爐、汽輪機和發(fā)電機連接的傳感器。這些傳感器是現(xiàn)有技術中公知的，用來測量例如發(fā)電裝置的發(fā)電部分的水和空氣的溫度和壓力、燃料流量、電力和類似參數(shù)。各個傳感器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)被傳送給數(shù)據(jù)采集界面，固定處理器利用這些數(shù)據(jù)計算實時耗熱率并作出耗熱率曲線，系統(tǒng)操作員利用該耗熱率曲線來經(jīng)濟地調(diào)度電力。
公開日為1998年11月3日的美國專利US5,832,421涉及一種估算汽輪機中葉片溫度的方法。該方法利用的測量值包括在葉片以外的位置上的壓力和溫度，主要是在輸入級和輸出級中。開始時，利用水/蒸汽循環(huán)分析程序以及指定的試驗來模擬葉片溫度。該專利還公開這樣的內(nèi)容，即在一些大型汽輪機中，將溫度測量裝置安置在HP和LP殼體的各個級中。一旦葉片溫度超過其限度時，這些測量裝置給負責的操作員或監(jiān)管工程師發(fā)出指示。
盡管數(shù)據(jù)站傳感器提供了對性能的有用評估，但是，同與它們相應的精密傳感器相比，這種數(shù)據(jù)站傳感器不如精密傳感器準確。因此，使用數(shù)據(jù)站傳感器的數(shù)據(jù)產(chǎn)生的性能評估也不如使用精密傳感器產(chǎn)生的性能評估準確。
發(fā)明概述在本發(fā)明的一些構(gòu)造中，提供了一種用于確定安裝后的汽輪機效率的方法。該方法包括，利用一組數(shù)據(jù)站傳感器在第一多個時間來評估汽輪機至少一個性能變量的第一平均值和第一方差。該方法還包括，利用一組不同的傳感器在第二多個時間來評估至少一個性能變量的第二平均值和第二方差，該第二多個時間包括第一多個時間中的至少一部分，其中這一組不同的傳感器包括精密傳感器。利用第一平均值、第一方差、第二平均值和第二方差確定第一平均值和第二平均值之間的映射函數(shù)。
另一方面，本發(fā)明提供了一種用于確定汽輪機效率的處理器。該處理器被構(gòu)造為能利用一組數(shù)據(jù)站傳感器在第一多個時間來評估汽輪機至少一個性能變量的第一平均值和第一方差。該處理器還被構(gòu)造為利用一組不同的傳感器在第二多個時間來評估一個性能變量的第二平均值和第二方差，該第二多個時間包括第一多個時間中的至少一部分，其中這一組不同的傳感器包括精密傳感器。該處理器還被構(gòu)造為利用第一平均值、第一方差、第二平均值和第二方差確定第一平均值和第二平均值之間的映射函數(shù)。
另一方面，本發(fā)明還提供了一種記錄有指令的機器可讀的介質(zhì)，該指令用于指示處理器利用一組數(shù)據(jù)站傳感器在第一多個時間來評估汽輪機至少一個性能變量的第一平均值和第一方差。該指令還用于指示處理器利用一組不同的傳感器在第二多個時間來評估性能變量的第二平均值和第二方差，該第二多個時間包括第一多個時間中的至少一部分，其中這一組不同的傳感器包括精密傳感器。該指令還用于利用第一平均值、第一方差、第二平均值和第二方差確定第一平均值和第二平均值之間的映射函數(shù)。
如果有很大的把握確定映射是隨時間近似恒定的，并且在相同代碼型號的幾個汽輪機之間是可重復的，那么對另一個相同代碼型號的只配備數(shù)據(jù)站傳感器的汽輪機，可以采用預定的平均移動以從數(shù)據(jù)站傳感器獲得性能評估的較高準確性。方差將比使用精密傳感器獲得的方差大，但是該方差仍然是可用的。由于在確定了合適的映射之后就不再需要精密傳感器，直到已知能影響評估效率的傳感器的重新校準、更換或其他改變已經(jīng)進行了，因此可以以較低的未來成本獲得性能評估的較高準確性。這時，可以執(zhí)行基于數(shù)據(jù)站傳感器的效率確定和基于精密傳感器的計算的另一次記錄。


圖1是汽輪發(fā)電機系統(tǒng)的簡要方框圖。
圖2是顯示了本發(fā)明結(jié)構(gòu)采用的監(jiān)測點的氣輪發(fā)電機系統(tǒng)的簡要示意圖。
圖3中的流程圖表示本發(fā)明中以低成本評估汽輪機性能的方法的各種結(jié)構(gòu)。
圖4所示是利用本發(fā)明一種結(jié)構(gòu)獲得的一些評估結(jié)果的曲線圖。
本發(fā)明的詳細說明汽輪發(fā)電機系統(tǒng)的輪班操作員可進行的主要控制包括鍋爐控制和主蒸汽進汽控制閥，其中鍋爐控制用于確定主蒸汽的溫度和壓力以及再熱蒸汽的供應，主蒸汽進汽控制閥用于確定進入第一級或高壓級渦輪機的蒸汽量。對于這樣一個汽輪發(fā)電機系統(tǒng)的操作員來說，實際指導包括對即時運行參數(shù)的評估，該評估的方式能以簡單、快速以及不需要具體技術分析的方式進行，從而便于進行這些主要控制。本發(fā)明的一種技術效果是利用數(shù)據(jù)站傳感器代替精密傳感器來提供耐用的性能評估。
現(xiàn)在參照圖1，圖1所示是汽輪發(fā)電機系統(tǒng)10。汽輪發(fā)電機系統(tǒng)10包括汽輪發(fā)電機12，該汽輪發(fā)電機12接受來自蒸汽鍋爐14的熱輸入。鍋爐14可以是任何合適的類型，例如燃煤型的、燃油型的或熱回收蒸汽發(fā)生器。汽輪發(fā)電機12被渦輪機控制器17控制，鍋爐14被固定實時控制器15控制，來自操作員18的操作員輸入由線路16表示。產(chǎn)生的電力輸出由線路20表示。來自汽輪發(fā)電機12的一組測量參數(shù)通過線路22提供給數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)24。測量參數(shù)的類型是那些從長遠來看能以足夠的可靠性和準確性獲得的參數(shù)，這些參數(shù)能被數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)24以這樣的方式解釋，即能指導操作員18以每分鐘為基礎控制汽輪發(fā)電機12和鍋爐14。將數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)24的輸出提供給操作員界面子系統(tǒng)26，該操作員界面子系統(tǒng)26可以是傳統(tǒng)類型的，例如陰極射線管顯示器、打印機或者其它類型的模擬或數(shù)字顯示裝置。數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)24的輸出也可以提供給數(shù)據(jù)存儲子系統(tǒng)28，可以為短期或長期的目的存儲該數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲子系統(tǒng)28可以是任何合適的類型，包括打印機。但是，在一個作為例子的實施方式中，數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)24包括數(shù)字處理器，數(shù)據(jù)存儲子系統(tǒng)28優(yōu)選地包括數(shù)字存儲裝置，例如磁盤、光盤或磁帶存儲裝置。
與操作員界面子系統(tǒng)26并列連接的是結(jié)果工程師界面子系統(tǒng)27。界面27允許結(jié)果工程師29以比操作員18更加從容不迫的方式研究數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)24的輸出。結(jié)果工程師29與操作員18保持聯(lián)絡，由于工程師對數(shù)據(jù)進行的較高水平、復雜的分析，從而可以改進汽輪發(fā)電機系統(tǒng)10的長期性能。工程師還確定系統(tǒng)的維護程序，子系統(tǒng)27輔助進行這些程序的發(fā)布。
現(xiàn)在參照圖2，圖2所示是渦輪發(fā)電機12的簡要示意圖，其中只包括了對于描述本發(fā)明必需的細節(jié)。渦輪發(fā)電機12是傳統(tǒng)類型的，其中安裝有測量裝置。因此，省略了對渦輪發(fā)電機12的具體描述。本發(fā)明在整個汽輪發(fā)電機系統(tǒng)10的多個位置進行溫度和壓力測量，還包括對產(chǎn)生的電力輸出的測量，并將它們與相應的設計值的關系進行比較以確定整個系統(tǒng)的電力損失、效率和耗熱率。
圖1中的汽輪發(fā)電機12包括汽輪機30，該汽輪機30通過機械連接32與發(fā)電機34相連，該發(fā)電機34用于產(chǎn)生電力輸出。發(fā)電機34中的變換器(未示出)產(chǎn)生電力輸出信號W1，該輸出信號W1通過線路22傳送給數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)24。線路16上的操作員輸入通過液壓的、電液壓的、數(shù)字的或其他公知的手段傳送給主控制閥致動器36，該主控制閥致動器36如線路40所示影響主控制蒸汽進入閥38。由合適的裝置產(chǎn)生閥位置信號V1，該信號表示主控制閥38打開的量，該信號通過線路22傳送給數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)24。應當理解，閥38代表共同連接到汽輪機上的多個蒸汽進入控制閥。
蒸汽發(fā)生器42是鍋爐14的一部分，用于產(chǎn)生熱的加壓蒸汽，該熱的加壓蒸汽通過管道44供應給主控制閥38。通過主控制閥38的蒸汽通過主蒸汽管道46供應給高壓渦輪機48的輸入。在這里，術語“HP”表示高壓渦輪機48。從HP渦輪機48出來的蒸汽有一部分發(fā)生了膨脹和冷卻，但是仍然含有足夠的能量，這些蒸汽通過冷的再加熱器管道50供給再加熱器52，該再加熱器52也是鍋爐14的一部分。管道44內(nèi)、主控制閥38上游以及大體位于主控制閥38入口的壓力和溫度被傳感器(未示出)測量，傳感器產(chǎn)生代表性的第一壓力信號P1和第一溫度信號T1，這兩個信號被傳送給數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)24。冷的再加熱器管道50內(nèi)蒸汽的溫度和壓力以及大體位于高壓渦輪機48下游出口處的壓力和溫度被傳感器(未示出)測量，產(chǎn)生代表性的第三壓力信號P3和第三溫度信號T3，這兩個信號也被傳送給數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)24。
壓力傳感器(未示出)產(chǎn)生的壓力信號P2代表傳感到的靠近HP渦輪機48第一級的壓力，該信號被傳送給數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)24。
中壓渦輪機54(下文稱作“IP”渦輪機)通過熱的再加熱器管道56接受來自再加熱器52的再加熱蒸汽，該中壓渦輪機54使該蒸汽膨脹以從中獲取能量，并通過排氣管道58將蒸汽排放到低壓渦輪機60中。HP渦輪機48、IP渦輪機54和低壓渦輪機60(下文稱作“LP”渦輪機)的機械輸出通過連接裝置62、64連接在一起，然后又機械連接到連接裝置32，再連接到發(fā)電機34。熱的再加熱器管道56、IP渦輪機54上游的第四溫度T4和第四壓力P4被傳感器(未示出)測量，該代表性的信號被傳送給數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)24。另外，管道58中的蒸汽、IP渦輪機54下游的蒸汽的第五溫度T5和第五壓力P5被傳感器(未示出)測量，代表這些數(shù)據(jù)的信號也被傳送給數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)24。在另一個實施方式中，在LP渦輪機60的低壓碗部(bowl)測量T5和P5。
LP渦輪機60排出的廢蒸汽通過管道66輸送到冷凝器68，蒸汽在冷凝器68中冷凝成水，然后通過管道70輸送到蒸汽發(fā)生器42供其再次使用。能降低系統(tǒng)效率的其中一個因素是冷凝器68的不足運行，其會導致在低壓渦輪機60的排氣中產(chǎn)生比正常時高的背壓。該背壓顯示需要調(diào)整冷凝器68的運行以提高效率。管道66中的壓力傳感器(未示出)產(chǎn)生排氣壓力信號P6，該信號被傳送給數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)24以進行進一步的處理和顯示。
應當注意的是，所使用的溫度傳感器可以是任何傳統(tǒng)類型的，但是，在此所述的一個實施方式中，每個溫度傳感器都包括多個位于井內(nèi)的高精密度鎳鉻康銅(E型)熱電偶，從而接近于需要測量溫度的蒸汽。通過使每個傳感器具有多個熱電偶，可以使多個熱電偶的結(jié)果進行平均，從而充分減小單個熱電偶的誤差或減小系統(tǒng)溫度差別。另外，在傳感器位置處的一個或多個熱電偶發(fā)生故障時，這種采用超過一個熱電偶的方法能提供冗余的測量。可以利用模擬電壓傳送溫度信號，或者在傳送前將該溫度信號數(shù)字化，可以使測量比較少受電纜線路長度和噪聲的影響。類似地，壓力傳感器可以是任何傳統(tǒng)類型的，例如，可以是可買到的名稱為Heise Model 715T的壓力傳感器，或者具有合適的壓力、準確性和環(huán)境溫度范圍的Rosemont壓力傳送器。
利用此處所述類型的傳感器確定效率的各種方法已經(jīng)公開在Kure-Jensen等人提交的美國專利US4,891,948中，在此不需要詳細闡述。另外，用于準確評估汽輪機效率(包括ASME PTC 6.0)的測試方法已經(jīng)在各種ANSI(美國國家標準協(xié)會)和ASME出版物上為大家熟知，因此這里也不需重復說明。
參照圖3，在本發(fā)明的一些結(jié)構(gòu)中提供了用于確定已安裝的汽輪機效率的方法100。該方法可以這樣執(zhí)行，例如由操作員啟動一系列相應于方法100的步驟而預先編程的指令，這些指令存儲在數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)24的存儲器中。但是，在其它結(jié)構(gòu)中也可以使用另一個數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)或合適的處理系統(tǒng)，例如一個計算機工作站。在一些結(jié)構(gòu)中，一系列預先編程的指令作為已經(jīng)記錄好的指令被提供，可以指示處理器執(zhí)行該方法的步驟。這些指令可以記錄在機器可讀的介質(zhì)中，例如軟盤、CD-ROM、CD-R或CD-RW、或者DVD。(術語“機器可讀的介質(zhì)”應當做寬范圍的解釋，從而包括一些配置，其中一組完整指令的一部分被分別記錄在多個相似和/或不同類型的介質(zhì)中。)本發(fā)明的一個技術效果是這樣獲得的，即在步驟102利用一組數(shù)據(jù)站傳感器在第一多個時間來評估汽輪機至少一個性能變量的第一平均值和第一方差。在一些結(jié)構(gòu)中，這些數(shù)據(jù)站傳感器包括多個傳感器(圖1和圖中未示出)，可以包括能產(chǎn)生溫度和壓力信號T1、T2、T3、T4、T5、P1、P2、P3、P4和P5以及電力輸出信號W1的傳感器。該方法還包括步驟104，即在第二多個時間來評估至少一個性能變量的第二平均值和第二方差，該第二多個時間包括第一多個時間中的至少一部分。步驟104的評估利用一組不同的傳感器，包括精密傳感器(圖中也未示出)。該方法還包括在步驟106確定第一平均值和第二平均值之間的映射函數(shù)。該映射利用的是第一平均值、第一方差、第二平均值和第二方差。
在此所說的“第一平均值”表示所評估的一組平均值，在不同的時間每個平均值代表一個性能變量。利用一組數(shù)據(jù)站傳感器來確定第一平均值。類似地，“第一方差”表示所評估的一組相應的方差。“第二平均值”表示所評估的一組平均值，在不同的時間每個平均值代表一個性能變量，該時間不必相應于第一平均值的時間，盡管在一些實施例中，表示所評估的一組平均值的第二平均值與第一平均值的時間相接近。為確定第二平均值所采用的一組傳感器包括精密傳感器?！暗诙讲睢北硎舅u估的一組相應的方差。這些術語中的“第一”和“第二”并非表示時間、數(shù)量等的排序，而只是用來區(qū)分所評估的兩個組。
同樣地，術語“數(shù)據(jù)站傳感器”表示一組連接在一起并位于在汽輪機裝置中的傳感器。數(shù)據(jù)站傳感器可以用來連續(xù)監(jiān)測汽輪機裝置。另一方面，“精密傳感器”是那些例如用來精確地確定ASME PTC 6.0效率的傳感器。這些傳感器沒有被包括在裝置中，但是通常被制造商用來進行初始性能測量，這些傳感器通常不是被永久性地安裝在渦輪機內(nèi)。
在本發(fā)明的一些結(jié)構(gòu)中，如步驟108所示，在最近的第二多個時間之后的一個或多個時間，評估汽輪機至少一個性能變量的一個附加平均值。該附加平均值利用一組數(shù)據(jù)站傳感器和映射函數(shù)進行評估。每個這種附加平均值的評估相應于性能變量的評估，由于這些傳感器的準確性必然不如精密傳感器所產(chǎn)生的偏移量和其它誤差，要對性能變量評估進行校正。雖然這種評估的方差高于那些利用精密傳感器產(chǎn)生的方差，但是這種評估的平均值將比沒有利用映射時更加準確，并且只使用廉價傳感器就能提供有用的性能評估。
在一些結(jié)構(gòu)中，至少一個性能變量是或者包括汽輪機HP、IP和LP部分的一個或多個第二效率。
也是在一些結(jié)構(gòu)中，在附加時間內(nèi)，評估至少一個性能變量的第三平均值和第三方差。(再次說明，本文中在此所說的“第三”并非表示時間、數(shù)值、重要性等的排序，而只是用來區(qū)別一組測量值和另一組測量值。)利用一組附屬傳感器來評估第三平均值和第三方差，這一組附屬傳感器包括至少一個精密傳感器，但是也可以包括比評估第二平均值和第二方差時所用全部精密傳感器數(shù)量少的精密傳感器。這些評估可以利用數(shù)量較少因此成本較小的一組附屬傳感器來加強第二平均評估和第二方差評估，盡管如此卻比數(shù)據(jù)站傳感器更準確(并且獨立于數(shù)據(jù)站傳感器)。在一些結(jié)構(gòu)中，附加時間包括處于第二多個時間的開始時間和結(jié)束時間之間的時間，而且附加時間中的每一個都不同于第二多個時間中的時間。在此所說的一組精密傳感器測量可以用來代替完整的PTC6.0式的性能測試。
在一些結(jié)構(gòu)中，在此所述的方法可以重復進行，直到確定映射函數(shù)隨時間變化基本上保持恒定為止。同樣也是在一些結(jié)構(gòu)中，使用一組精密傳感器進行的評估可以包括ASME PTC6.0的評估，盡管本發(fā)明的各種結(jié)構(gòu)不取決于是否具有全套的PTC 6.0測量儀器，該PTC 6.0是用于基于精密傳感器的效率評估。采用一組附屬PTC 6.0測量儀器來評估部分效率的精確試驗，其足以在基于數(shù)據(jù)站傳感器的效率評估和基于精密傳感器的效率評估之間確定所需的映射。
本發(fā)明的一些結(jié)構(gòu)可以使該方法的步驟重復進行在不同設備中的多個汽輪機上，從而確定相同類型的傳感器之間的可重復性。這樣做就可以不必在使用相同類型傳感器的所有汽輪機裝置上重復該方法(尤其是涉及精密傳感器時)的所有步驟，就可以獲得對相同類型的傳感器有效的映射。
參照圖4中的圖表200作進一步的說明，我們假設可以進行至少兩個或更多個對效率的精密估算(ASME PTC6.0)，還可以在一月份(評估210，212和214)、二月份(評估220，222和224)和三月份(評估230，232和234)的時間進行各種傳感器評估。為了進行基于精密傳感器的性能評估210、220和230，利用在各個時間的多個測量來確定平均值(由測量值的圓形的中心表示)和標準偏差(每個圓形上面和下面的橫杠)。在此所說的“性能”是為汽輪機HP、IP和LP部分確定的部分效率。也可以計算出耗熱率并標注在縱坐標上。另外，同時只利用(例如)數(shù)據(jù)站傳感器來進行性能(部分效率)評估(214，224，234)。
同時，也確定了利用站傳感并利用一組附屬精密傳感器來進行性能(部分效率)評估(212，222，232)。在實施本發(fā)明時，一組附屬的精密傳感器是有用的，但卻不是必需的。為了獲得例如211、213、221和223等這樣的中間數(shù)據(jù)點，利用一組數(shù)據(jù)站傳感器進行性能評估。在211、213、221和223進行評估的時間在評估210、220和230的時間之間而且不同于評估210、220和230的時間，對210、220和230進行的評估利用的是全套的精密傳感器。
為了說明的目的，三個性能評估方法中每一個的誤差范圍和方差以相對比例的方式示出，其中基于精密傳感器評估的方差最小，而基于數(shù)據(jù)站傳感器評估的方差最大。
基于精密傳感器評估的額外費用限制了其可用性，可行的基于數(shù)據(jù)站傳感器評估的數(shù)量是沒有限制的，因為可以通過汽輪機控制系統(tǒng)界面上的現(xiàn)場監(jiān)測硬件對后者進行連續(xù)監(jiān)測。
一旦確定了足夠數(shù)量的點，就可以確立三種情況中每一種的性能評估的趨勢，而且可以確定兩組評估之間的映射。如果有很大的把握確定映射隨時間變化大體上是恒定的，并且在相同代碼型號的幾個汽輪機之間是可重復的，那么對另一個相同代碼型號的汽輪機只配備數(shù)據(jù)站傳感器，可以應用預定的平均移動以從數(shù)據(jù)站傳感器獲得性能評估的較高準確性。方差將比使用精密傳感器獲得的方差大，但是仍然是可用的。由于在確定了合適的映射之后就不再需要精密傳感器，因此可以以較低的未來成本獲得性能評估的較高準確性。
盡管以各種具體實施方式
的形式描述了本發(fā)明，但是本領域技術人員應當認識到，可以在權利要求的精神和范圍內(nèi)修改并實施本發(fā)明。
汽輪發(fā)電機系統(tǒng)………………………………………………………10汽輪發(fā)電機……………………………………………………………12蒸汽鍋爐………………………………………………………………14實時控制器……………………………………………………………15線路……………………………………………………………………16渦輪機控制器…………………………………………………………17操作員…………………………………………………………………18另一個線路……………………………………………………………20另一個線路……………………………………………………………22數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)………………………………………………………24操作員界面子系統(tǒng)……………………………………………………26界面子系統(tǒng)……………………………………………………………27數(shù)據(jù)存儲子系統(tǒng)………………………………………………………28結(jié)果工程師……………………………………………………………29汽輪機…………………………………………………………………30機械連接………………………………………………………………32主控制閥致動器………………………………………………………36控制蒸汽進入閥(主控制閥)…………………………………………38另一個線路……………………………………………………………40蒸汽發(fā)生器……………………………………………………………42管道……………………………………………………………………44主蒸汽管道……………………………………………………………46高壓(HP)渦輪機………………………………………………………48冷的再加熱器管道……………………………………………………50再加熱器………………………………………………………………52中壓(IP)渦輪機………………………………………………………54熱的再加熱器管道……………………………………………………56另一個管道……………………………………………………………58排氣管道………………………………………………………………58低壓(LP)渦輪機………………………………………………………60
連接裝置……………………………………………………………………62另一個連接裝置……………………………………………………………64另一個管道…………………………………………………………………66冷凝器………………………………………………………………………68另一個管道…………………………………………………………………70方法…………………………………………………………………………100利用一組數(shù)據(jù)站傳感器…評估…第一平均值……………………………102利用精密傳感器…評估…第二平均值……………………………………104確定第一平均值和第二平均值之間的映射函數(shù)…………………………106評估至少一個性能變量的附加平均值……………………………………108圖表…………………………………………………………………………200一月份的精確性能評估或數(shù)據(jù)點…………………………………………210利用數(shù)據(jù)站傳感器進行的性能評估………………………………………211一月份利用數(shù)據(jù)站傳感器和一些精密傳感器進行的站效率性能評估…212利用數(shù)據(jù)站傳感器進行的性能評估………………………………………213一月份利用數(shù)據(jù)站傳感器進行的部分效率性能評估……………………214二月份的精確性能評估……………………………………………………220利用數(shù)據(jù)站傳感器進行的性能評估………………………………………221二月份利用數(shù)據(jù)站傳感器和一些精密傳感器進行的站效率性能評估…222利用數(shù)據(jù)站傳感器進行的性能評估………………………………………223二月份利用數(shù)據(jù)站傳感器進行的部分效率性能評估……………………224三月份的精確性能評估……………………………………………………230三月份利用數(shù)據(jù)站傳感器和一些精密傳感器進行的站效率性能評估…232三月份利用數(shù)據(jù)站傳感器進行的部分效率性能評估……………………23權利要求
1.一種用于確定安裝后汽輪機(30)效率的方法(100)，所述方法包括利用一組數(shù)據(jù)站傳感器在第一多個時間來評估(102)該汽輪機至少一個性能變量的第一平均值(214，224，234)和第一方差；利用一組不同的傳感器在第二多個時間來評估(104)所述至少一個性能變量的第二平均值(210，220，230)和第二方差，該第二多個時間包含所述第一多個時間中的至少一部分，其中所述一組不同的傳感器包括精密傳感器；以及利用所述第一平均值、所述第一方差、所述第二平均值和所述第二方差確定(106)所述第一平均值和所述第二平均值之間的映射函數(shù)。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于還包括在最晚的所述第二多個時間之后的至少一個時間，利用所述一組數(shù)據(jù)站傳感器和所述映射函數(shù)來評估(108)該汽輪機的所述至少一個性能變量的一個附加平均值。
3.一種用于確定安裝后的汽輪機(30)效率的方法(100)，所述方法包括利用一組數(shù)據(jù)站傳感器在第一多個時間來評估(102)該汽輪機的至少一個性能變量的第一平均值(214，224，234)和第一方差；利用一組不同的傳感器在第二多個時間來評估(104)所述至少一個性能變量的第二平均值(210，220，230)和第二方差，該第二多個時間包括所述第一多個時間中的至少一部分，其中所述一組不同的傳感器包括精密傳感器；利用所述第一平均值、所述第一方差、所述第二平均值和所述第二方差確定(106)所述第一平均值和所述第二平均值之間的映射函數(shù)；以及在不同設備中的多個相同代碼類型汽輪機上重復進行所述評估步驟和所述確定步驟，從而確定所述相同類型的傳感器之間的可重復性。
4.如權利要求3所述的方法(100)，其特征在于還包括在最晚的所述第二多個時間之后的至少一個時間，利用所述一組數(shù)據(jù)站傳感器和所述映射函數(shù)來評估所述多個汽輪機中每一個所述汽輪機的所述至少一個性能變量的一個附加平均值。
5.如權利要求3所述的方法，其特征在于還包括在所述多個汽輪機中每一個所述汽輪機的多個附加時間，利用所述一組不同的傳感器中的一子集傳感器來評估(108)所述至少一個性能變量的第三平均值和第三方差，所述子集傳感器包括至少一個所述精密傳感器，其中對映射函數(shù)的確定步驟還包括利用所述第三平均值和所述第三方差以及所述第一平均值、所述第一方差、所述第二平均值和所述第二方差，其中，對于所述多個汽輪機中的每一個所述汽輪機來說，所述附加時間包括處于所述第二多個時間的開始時間和結(jié)束時間之間的時間，而且所述附加時間不同于所述第二多個時間。
6.一種用于確定汽輪機(30)效率的處理器，所述處理器用來利用一組數(shù)據(jù)站傳感器在第一多個時間來評估(102)該汽輪機的至少一個性能變量的第一平均值(214，224，234)和第一方差；利用一組不同的傳感器在第二多個時間來評估(104)所述至少一個性能變量的第二平均值(210，220，230)和第二方差，該第二多個時間包含所述第一多個時間中的至少一部分，其中所述一組不同的傳感器包括精密傳感器；以及利用所述第一平均值、所述第一方差、所述第二平均值和所述第二方差確定(106)所述第一平均值和所述第二平均值之間的映射函數(shù)。
7.如權利要求6所述的處理器，其特征在于還用來在最晚的所述第二多個時間之后的至少一個時間，利用所述一組數(shù)據(jù)站傳感器和所述映射函數(shù)來評估(108)該汽輪機的所述至少一個性能變量的一個附加平均值。
8.如權利要求6所述的處理器，其特征在于所述至少一個性能變量包括該汽輪機(30)的HP(48)、IP(54)和LP(60)部件的部件效率。
9.如權利要求6所述的處理器，其特征在于還用來在附加時間利用所述一組不同的傳感器中的一子集傳感器來評估(108)所述至少一個性能變量的第三平均值和第三方差，該子集傳感器包括至少一個所述精密傳感器，其中為確定映射函數(shù)，所述處理器還用來利用所述第三平均值和所述第三方差以及所述第一平均值、所述第一方差、所述第二平均值和所述第二方差。
10.如權利要求9所述的處理器，其特征在于所述附加時間包括處于所述第二多個時間的開始時間和結(jié)束時間之間的時間，所述附加時間不同于所述第二多個時間。
全文摘要
一種用于確定已安裝的汽輪機(30)效率的方法(100)，該方法包括，利用一組數(shù)據(jù)站傳感器在第一多個時間來評估(102)汽輪機至少一個性能變量的第一平均值(214，224，234)和第一方差。該方法還包括，利用一組不同的傳感器在第二多個時間來評估(104)至少一個性能變量的第二平均值(210，220，230)和第二方差，該第二多個時間包括第一多個時間中的至少一部分，其中這一組不同的傳感器包括精密傳感器。利用第一平均值、第一方差、第二平均值和第二方差確定(106)第一平均值和第二平均值之間的映射函數(shù)。
文檔編號G01M15/00GK1749727SQ200510113298
公開日2006年3月22日 申請日期2005年9月15日 優(yōu)先權日2004年9月15日
發(fā)明者V·V·巴達米, J·庫馬 申請人:通用電氣公司