CN102287617B - 电厂锅炉汽包连续排污流量的测量装置及方法 - Google Patents

电厂锅炉汽包连续排污流量的测量装置及方法 Download PDF

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State Grid Corp of China SGCC
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Abstract

本发明公开了一种电厂锅炉汽包连续排污流量的测量装置及方法，所述装置由测试单元、数据采集单元和计算显示单元构成；所述测试单元由设置在锅炉汽包的第一压力传感器
Figure 2011102785031100004DEST_PATH_IMAGE002
、设置在连排扩容器上的第二压力传感器
Figure DEST_PATH_IMAGE004
、设置在定排扩容器上的第三压力传感器
Figure DEST_PATH_IMAGE006
及设置在定排扩容器排水管道上的流量传感器
Figure DEST_PATH_IMAGE008
构成；所述第一~第三压力传感器以及流量传感器的输出端接数据采集单元的相应输入端；所述数据采集单元的输出端接计算显示单元的相应输入端。所述方法按照现有技术推导出新的计算公式进行计算。采用本发明解决了正常运行中电厂锅炉汽包连续排污流量的测量问题，为电厂运行及检修提供定量的数据，为电厂的节能降耗提供依据。

Description

电厂锅炉汽包连续排污流量的测量装置及方法
技术领域
本发明涉及一种基于热量平衡法的电厂锅炉汽包连续排污流量测量装置及方法。
背景技术
电厂中锅炉汽包的连续排污管道，一般与电厂锅炉的连排扩容器及定排扩容器直接相连。正常运行中，锅炉汽包的连续排污，首先经过连排扩容器扩容，扩容后的疏水再经过定排扩容器扩容，最终疏水排至地沟。
随着电力机组向大容量高参数发展，电厂中锅炉汽包的连续排污对电厂的经济性影响越来越大。以某一亚临界300MW机组为例，如锅炉汽包排污量增加1t/h，则将影响电厂煤耗约0.15g/kW.h，每年将多消耗标煤约200t。但目前电厂锅炉汽包的连续排污流量的测量难度很大。这主要是由于汽包连续排污管道内部流动状态为经过扩容后的两相流状态，测量难度较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种测量数据易得的基于热量平衡法的电厂锅炉汽包连续排污流量测量装置及方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案1是：
一种电厂锅炉汽包连续排污流量测量装置，其由测试单元、数据采集单元和计算显示单元构成；
所述测试单元由设置在锅炉汽包的第一压力传感器                                                
Figure 2011102785031100002DEST_PATH_IMAGE001
、设置在与所述锅炉汽包的连续排污管道连接的连排扩容器上的第二压力传感器
Figure 2011102785031100002DEST_PATH_IMAGE002
、设置在与所述连排扩容器连接的定排扩容器上的第三压力传感器
Figure 2011102785031100002DEST_PATH_IMAGE003
及设置在定排扩容器排水管道上的流量传感器构成；
所述第一~第三压力传感器以及流量传感器的输出端分别接数据采集单元的相应输入端；
所述数据采集单元的输出端接计算显示单元的相应输入端；
采用所述的测量装置的进行电厂锅炉汽包连续排污流量的测量方法，按照下述步骤进行：
Figure 2011102785031100002DEST_PATH_IMAGE005
数据采集及输入：
将第一~第三压力传感器以及流量传感器采集到的信号通过数据采集单元处理后输入至计算显示单元；
Figure 2011102785031100002DEST_PATH_IMAGE006
计算显示单元利用输入的数据
Figure 591913DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 2011102785031100002DEST_PATH_IMAGE007
和
Figure 834807DEST_PATH_IMAGE001
按照下述公式分别计算中间变量
Figure 2011102785031100002DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure 2011102785031100002DEST_PATH_IMAGE009
、
Figure 2011102785031100002DEST_PATH_IMAGE010
、和
Figure 2011102785031100002DEST_PATH_IMAGE012
：
Figure 2011102785031100002DEST_PATH_IMAGE013
                          （1）
Figure 2011102785031100002DEST_PATH_IMAGE014
                          （2）
Figure 2011102785031100002DEST_PATH_IMAGE015
                           （3）
Figure 2011102785031100002DEST_PATH_IMAGE016
                           （4）
Figure 2011102785031100002DEST_PATH_IMAGE017
                           （5）
式（1）~（5）中，
Figure 2011102785031100002DEST_PATH_IMAGE018
为第三压力传感器测量得到的定排扩容器压力，单位MPa，
为第二压力传感器测量得到的连排扩容器压力，单位MPa，
为第一压力传感器测量得到的锅炉汽包压力，单位MPa，
Figure 637284DEST_PATH_IMAGE008
为定排扩容器排大气蒸汽焓值，单位kJ/kg，
Figure 912408DEST_PATH_IMAGE009
为定排扩容器疏水焓值，单位kJ/kg，
Figure 365998DEST_PATH_IMAGE010
为连排扩容器回收蒸汽的焓值，单位kJ/kg，
Figure 763482DEST_PATH_IMAGE011
为连排扩容器疏水的焓值，单位kJ/kg，
为锅炉汽包连续排污介质的焓值，单位kJ/kg，
所述函数
Figure 2011102785031100002DEST_PATH_IMAGE021
~
Figure 2011102785031100002DEST_PATH_IMAGE022
根据国际水和水蒸汽特性协会（IAPWS）的相关计算公式求得；
Figure 2011102785031100002DEST_PATH_IMAGE023
将步骤
Figure 446584DEST_PATH_IMAGE005
中流量传感器测量所得的定排扩容器疏水流量
Figure 757611DEST_PATH_IMAGE004
及步骤
Figure 529258DEST_PATH_IMAGE006
中所计算的中间变量按照式（6）计算锅炉汽包连续排污流量：
Figure 2011102785031100002DEST_PATH_IMAGE024
                            （6）
式中，
Figure 355262DEST_PATH_IMAGE004
为定排扩容器疏水流量，单位kg/s，
Figure DEST_PATH_IMAGE025
为锅炉汽包连续排污流量，单位kg/s。
上述技术方案根据热力学及流体力学的相关原理进行锅炉汽包连续排污流量的测量及计算，基本原理如下：
连排扩容器疏水流量与锅炉汽包连续排污流量的比值按式(7)计算：
Figure DEST_PATH_IMAGE026
                    (7)
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE027
为锅炉汽包连续排污介质的焓值，单位kJ/kg，其值等于锅炉汽包压力下饱和水焓值；
 
Figure DEST_PATH_IMAGE028
为锅炉汽包连续排污流量，单位kg/s；
 
Figure DEST_PATH_IMAGE029
为连排扩容器疏水的焓值，单位kJ/kg，其值等于连排扩容器压力下饱和水焓值；
Figure DEST_PATH_IMAGE030
为连排扩容器疏水的流量，单位kg/s；
为连排扩容器回收蒸汽的焓值，单位kJ/kg，其值等于连排扩容器压力下饱和蒸汽焓值；
Figure DEST_PATH_IMAGE032
为连排扩容器回收蒸汽的流量，单位kg/s。
定排扩容器疏水流量与连排扩容器疏水流量的比值按式（8）计算：
                      （8）
式中，h dps 、m dps 分别为定排扩容器疏水焓值及流量，单位分别为kJ/kg、kg/s，h dps 的焓值等于定排扩容器压力下饱和水焓值；
h dpq 、m dpq 分别为定排扩容器排大气蒸汽焓值及流量，单位分别为kJ/kg、kg/s，h dpq 的焓值等于定排扩容器压力下饱和蒸汽焓值。
将式（7）和式（8）联立，得式（9）：
Figure DEST_PATH_IMAGE034
                  (9)
由式（9）得：
Figure 595357DEST_PATH_IMAGE024
               （6）
由式（6）可以看出，锅炉汽包连续排污流量可以由锅炉定排扩容器疏水流量以及锅炉连排扩容器、定排扩容器、锅炉汽包的介质参数通过计算后得到。这正是本发明的测量及计算原理。
采用上述技术方案产生的有益效果如下：
（1）本发明的流量测量采用外部测量及计算的方式，主要通过锅炉汽包、连排扩容器、定排扩容器上的压力传感器及定排扩容器疏水管道上的流量测量传感器，获取热力数据后通过数据采集单元处理，最终在计算显示单元中实现对锅炉汽包连续排污流量的计算及显示。采用上述技术方案解决了正常运行中电厂锅炉汽包连续排污流量的测量问题，为电厂运行及检修提供定量的数据，为电厂的节能降耗提供依据。
（2）本发明可对电厂汽包连续排污流量进行连续监测，满足了电厂经济性分析的需要。
附图说明
图1是本发明的功能框图；
图2是本发明测试单元的测点布置示意图。 
具体实施方式
参见图1和图2，本发明由测试单元、数据采集单元和计算显示单元构成；
 本实施例中锅炉汽包的连续排污管道，与连排扩容器及定排扩容器直接相连。正常运行中，锅炉汽包的连续排污，首先经过连排扩容器扩容，扩容后的疏水再经过定排扩容器扩容，最终疏水排至地沟；
所述测试单元由设置在锅炉汽包的第一压力传感器
Figure DEST_PATH_IMAGE035
、设置在连排扩容器上的第二压力传感器
Figure 10158DEST_PATH_IMAGE002
、设置在定排扩容器上的第三压力传感器
Figure 952706DEST_PATH_IMAGE003
及设置在定排扩容器排水管道上的流量传感器构成；
所述第一~第三压力传感器以及流量传感器的输出端分别接数据采集单元的相应输入端；
所述数据采集单元的输出端接计算显示单元的相应输入端。所述数据采集单元的型号为OM-DAQPRO-6300；所述计算显示单元为笔记本电脑或计算主机与显示器。
本实施例中，首先安装第一~第三压力传感器以及流量传感器；然后将上述传感器的连接线与数据采集单元连接，本实施例中将传感器的连线线通过螺栓紧固在数据采集单元的端子上；最后将数据采集单元与计算显示单元通过通讯线连接。安装第一~第三压力传感器时，是将压力传感器的连接接头与压力传压管相连。
本实施例中，应注意在压力传感器安装完毕后，需要开启压力传压管的隔离阀。本装置使用完毕后，拆卸时应首先关闭压力传压管的隔离阀后，方可拆卸压力传感器。
安装完毕后，本实施例的测试及计算的具体步骤如下：
Figure 686624DEST_PATH_IMAGE005
数据采集及输入：
将第一~第三压力传感器以及流量传感器采集到的信号通过数据采集单元处理后输入至计算显示单元；
计算显示单元利用输入的数据
Figure 348342DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 70311DEST_PATH_IMAGE007
和
Figure 294619DEST_PATH_IMAGE001
按照下述公式分别计算中间变量
Figure 169165DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure 453516DEST_PATH_IMAGE009
、
Figure 193939DEST_PATH_IMAGE010
、和
Figure 950990DEST_PATH_IMAGE012
：
Figure 202980DEST_PATH_IMAGE013
                          （1）
Figure 102803DEST_PATH_IMAGE014
                          （2）
Figure 481963DEST_PATH_IMAGE015
                           （3）
Figure 783631DEST_PATH_IMAGE016
                           （4）
Figure 206522DEST_PATH_IMAGE017
                           （5）
式（1）~（5）中，为第三压力传感器测量得到的定排扩容器压力，单位MPa，
所述函数
Figure 62579DEST_PATH_IMAGE021
~
Figure 749912DEST_PATH_IMAGE022
根据IAPWS的相关计算公式求得；
Figure 546967DEST_PATH_IMAGE023
将步骤中流量传感器测量所得的定排扩容器疏水流量
Figure 204661DEST_PATH_IMAGE004
及步骤
Figure 28392DEST_PATH_IMAGE006
中所计算的中间变量按照式（6）计算锅炉汽包连续排污流量：
Figure 996348DEST_PATH_IMAGE024
                （6）
式中，
Figure 154797DEST_PATH_IMAGE004
为定排扩容器疏水流量，单位kg/s，
为锅炉汽包连续排污流量，单位kg/s。

Claims (1)

1.一种电厂锅炉汽包连续排污流量的测量装置，其特征在于其由测试单元、数据采集单元和计算显示单元构成；
所述测试单元由设置在锅炉汽包的第一压力传感器                                                
Figure 2011102785031100001DEST_PATH_IMAGE001
、设置在与所述锅炉汽包的连续排污管道连接的连排扩容器上的第二压力传感器
Figure 2011102785031100001DEST_PATH_IMAGE002
、设置在与所述连排扩容器连接的定排扩容器上的第三压力传感器
Figure 2011102785031100001DEST_PATH_IMAGE003
及设置在定排扩容器排水管道上的流量传感器
Figure 2011102785031100001DEST_PATH_IMAGE004
构成；
所述第一~第三压力传感器以及流量传感器的输出端分别接数据采集单元的相应输入端；
所述数据采集单元的输出端接计算显示单元的相应输入端；
所述的测量装置的进行测量的方法按照下述步骤进行：
数据采集及输入：
将第一~第三压力传感器以及流量传感器采集到的信号通过数据采集单元处理后输入至计算显示单元；
Figure DEST_PATH_IMAGE006
计算显示单元利用输入的数据
Figure 80395DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure DEST_PATH_IMAGE007
和
Figure 810585DEST_PATH_IMAGE001
按照下述公式分别计算中间变量
Figure DEST_PATH_IMAGE008
、、
Figure DEST_PATH_IMAGE010
、和
Figure DEST_PATH_IMAGE012
：
Figure DEST_PATH_IMAGE013
                          （1）
Figure DEST_PATH_IMAGE014
                          （2）
                           （3）
Figure DEST_PATH_IMAGE016
                           （4）
Figure DEST_PATH_IMAGE017
                           （5）
式（1）~（5）中，
Figure 213491DEST_PATH_IMAGE003
为第三压力传感器测量得到的定排扩容器压力，单位MPa，
Figure DEST_PATH_IMAGE018
为第二压力传感器测量得到的连排扩容器压力，单位MPa，
Figure DEST_PATH_IMAGE019
为第一压力传感器测量得到的锅炉汽包压力，单位MPa，
Figure 484066DEST_PATH_IMAGE008
为定排扩容器排大气蒸汽焓值，单位kJ/kg，
Figure 360755DEST_PATH_IMAGE009
为定排扩容器疏水焓值，单位kJ/kg，
Figure 183218DEST_PATH_IMAGE010
为连排扩容器回收蒸汽的焓值，单位kJ/kg，
Figure 260371DEST_PATH_IMAGE011
为连排扩容器疏水的焓值，单位kJ/kg，
Figure 521588DEST_PATH_IMAGE012
为锅炉汽包连续排污介质的焓值，单位kJ/kg，
所述函数
Figure DEST_PATH_IMAGE020
~根据IAPWS的相关计算公式求得；
将步骤
Figure 65833DEST_PATH_IMAGE005
中流量传感器测量所得的定排扩容器疏水流量及步骤
Figure 626575DEST_PATH_IMAGE006
中所计算的中间变量按照式（6）计算锅炉汽包连续排污流量：
Figure DEST_PATH_IMAGE023
                            （6）
式中，
Figure 425904DEST_PATH_IMAGE004
为定排扩容器疏水流量，单位kg/s，
Figure DEST_PATH_IMAGE024
为锅炉汽包连续排污流量，单位kg/s。
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