CN102589824B - 一种凝汽器漏空气检测方法 - Google Patents

Abstract

一种凝汽器漏空气检测方法。首先，测量循环水进口温度t_i、循环水出口温度t_o和排汽入口区域循环换热管出口水温t_o’；然后根据公式计算凝汽器漏空气量是否超标的监测指标A。本发明通过测量凝汽器内各区域的循环冷却水温升，实现了凝汽器漏空气量的检测，该方法高效可靠、简便易行，对指导火电厂凝汽器的高效安全运行有重要意义。

Description

一种凝汽器漏空气检测方法

技术领域

本发明属于检测领域，具体涉及一种凝汽器漏空气检测方法。

背景技术

凝汽器是一种用循环水冷却水蒸汽的管壳式换热器，其中循环水在管束内部吸热，水蒸汽在管束外部凝结放热。

不凝结气体对水蒸汽的凝汽传热性能有重要影响。研究表明，在水蒸汽凝结换热过程中，当不凝结气体含量超过0.2％以后，其凝结换热系数将大幅度下降；而当不凝结气体含量低于0.2％时，其凝结换热系数则基本不受影响。

凝汽器是火电机组的重要辅机之一，我国现有火电机组凝汽器普遍存在真空偏低，汽轮机排汽压力偏高的现象。研究表明，凝汽器真空下降1％，机组热耗将要上升0.6～1％，保证凝汽器的真空对火电机组的经济性有重要影响。在实际运行中，影响凝汽器真空的因素主要有漏空气量超标和水侧结垢；由于这两个因素都会造成凝汽器传热性能下降、端差增大，而采用现有的运行监测方法很难分辨出这两种因素的影响。

而凝汽器在运行过程中要处于真空状态，外界的空气会通过各种途径(如设备和管路的不严密处，低加抽空气管路，低压缸轴封等)进入凝汽器；进入凝汽器的空气作为不凝结气体将影响其换热性能。由于凝汽器的换热负荷很大，进入凝汽器的低压蒸汽中空气的相对含量很低(一般在万分之一以下)，因此在凝汽器入口区域其凝结换热基本不受漏空气量的影响；随着蒸汽的不断凝结，蒸汽中空气的含量则不断上升；当空气份额超过某一份额之后，其对凝汽器的凝结换热特性才会产生影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够直接判断凝汽器的漏空气量是否超标，从而指导凝汽器高效运行的凝汽器漏空气检测方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)循环水进口温度t_i的监测：在凝汽器循环水进口截面上布置一个或多个循环水进口温度传感器，将循环水进口温度传感器检测到的温度数据或将检测到的平均温度值作为循环水进口温度t_i；

2)循环水出口温度t_o的监测：在凝汽器循环水出口截面上布置一个或多个循环水出口温度传感器，将循环水出口温度传感器检测到的温度数据或将检测到的平均温度值作为循环水出口温度t_o；

3)排汽入口区域循环换热管出口水温t_o’的监测：在凝汽器内部靠近排汽口区域换热管出口处布置一个或多个排汽入口区域循环换热管出口水温传感器，将排汽入口区域循环换热管出口水温传感器检测到的温度数据或将检测到的平均温度值作为排汽入口区域循环换热管出口水温t_o’；

4)检测凝汽器漏空气量是否超标的监测指标A的计算公式如下：

$A=\frac{t_i-t_o}{t_i-t_o^{\′}}$

式中：t_i——循环水进口温度

t_o——循环水出口温度

t_o’——排汽入口区域循环换热管出口水温；

当监测指标A值大于0.9时，表明凝汽器漏空气量基本正常；当A值在0.7-0.9之间时，表明凝汽器漏空气量明显超标；当A值小于0.7时，表明凝汽器漏空气量严重超标。

所述的温度测点的温度传感器精度＜0.2℃。

本发明的优点体现在：

1)本发明通过测量凝汽器内各区域的循环冷却水温升，实现了凝汽器漏空气量的检测，该方法高效可靠、简便易行，对指导火电厂凝汽器的高效安全运行有重要意义。

2)本发明不但可用于火电厂的凝汽器，还可用于其他行业的各类凝汽器，具有广泛的应用前景。

附图说明

图1凝汽器结构示意图，其中图1a是凝汽器横截面的结构示意图，图1b是凝汽器纵截面的结构示意图；

图2是某600MW机组凝汽器空气相对含量沿蒸汽凝结流程的相对变化，其中横坐标表示蒸汽凝结流程，纵坐标表示空气相对含量；

图3是某600MW机组凝汽器换热系数沿蒸汽凝结流程的变化趋势，其中横坐标表示蒸汽凝结流程，纵坐标表示换热系数；

图4是某600MW机组凝汽器换热管循环水温升沿蒸汽凝结流程的变化趋势，其中横坐标表示蒸汽凝结流程，纵坐标表示换热管循环水温升。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

图2-4是数值模拟获得的某超临界600MW机组凝汽器在相同的热负荷时，两个不同漏空气量下蒸汽内空气相对含量、换热系数及换热管循环水温升在凝结过程的变化规律。从图中可以看出，在大部分区域，蒸汽内的空气相对含量都很低，其换热系数和循环水温升都保持恒定；在某一临界点后，空气相对含量急剧升高，而换热系数和循环水温升则急剧下降。该临界点出现的位置与漏空气量有关，漏空气量越大，该点出现得越早。

根据上述规律，以该临界点为界，将凝汽器内的换热区域分为换热系数较高的主凝结区及换热区域迅速下降的空气区，其换热过程主要是在主凝结区内完成。研究图4可以发现，漏空气量愈大，主凝结区内的冷却水温升就越大，这是由于漏空气量增大导致空气区的范围扩大、主凝结区缩小，在总换热量及循环冷却水流量一定的前提下，主凝结区的换热强度增大。因此，主凝结区内循环水温升与循环水平均温升的比值A可以反映凝汽器内主凝结区占整个换热区的份额，通过测量循环水进口平均温度、出口平均温度及主凝结区平均出口温度并计算A值即可判断凝汽器内漏空气量是否超标。在凝汽器蒸汽凝结放热量及循环冷却水流量一定的前提下，如果漏空气量比较小，则空气区相对于整个换热区域也较小；凝汽器绝大部分换热管束均处于主凝结区内，A值接近1；而当凝汽器的漏空气量增大时，就会导致空气区扩大，主凝结区减小，A值下降。通过A值的变小就可以直接判断凝汽器内的空气量是否超标。

在凝汽器的实际运行中主凝结区的大小无法确定，但考虑到在主凝结区内各管内的循环水温升基本相同，因此可通过测量凝汽器入口附近换热管内的循环水温升作为主凝结区的循环水温升；考虑到实际凝汽器运行中存在各种偏差，因此循环水温度的测量均需要布置多个测点以提高其可靠性；由于一般凝汽器的循环水温升在8℃左右，为了提高A值的计算精度，所用的温度传感器应有较高的测量精度。

基于以上原理，本发明的检测方法如下：

参见图1，1)循环水进口温度t_i的监测：在凝汽器循环水进口截面1上布置一个或多个循环水进口温度传感器，将循环水进口温度传感器检测到的温度数据或将检测到的平均温度值作为循环水进口温度t_i；

2)循环水出口温度t_o的监测：在凝汽器循环水出口截面2上布置一个或多个循环水出口温度传感器，将循环水出口温度传感器检测到的温度数据或将检测到的平均温度值作为循环水出口温度t_o；

3)排汽入口区域循环换热管出口水温t_o’的监测：在凝汽器内部靠近排汽口区域换热管出口3处布置一个或多个排汽入口区域循环换热管出口水温传感器，将排汽入口区域循环换热管出口水温传感器检测到的温度数据或将检测到的平均温度值作为排汽入口区域循环换热管出口水温t_o’；

4)检测凝汽器漏空气量是否超标的监测指标A的计算公式如下：

$A=\frac{t_i-t_o}{t_i-t_o^{\′}}$

式中：t_i——循环水进口温度

t_o——循环水出口温度

t_o’——排汽入口区域循环换热管出口水温；

当监测指标A值大于0.9时，表明凝汽器漏空气量基本正常；当A值在0.7-0.9之间时，表明凝汽器漏空气量明显超标；当A值小于0.7时，表明凝汽器漏空气量严重超标。

所述的温度测点的温度传感器精度＜0.2℃。

Claims (2)

1.一种凝汽器漏空气检测方法，其特征在于包括以下步骤：

1）循环水进口温度t_i的监测：在凝汽器循环水进口截面（1）上布置一个或多个循环水进口温度传感器，将循环水进口温度传感器检测到的温度数据或将检测到的平均温度值作为循环水进口温度t_i；

2）循环水出口温度t_o的监测：在凝汽器循环水出口截面（2）上布置一个或多个循环水出口温度传感器，将循环水出口温度传感器检测到的温度数据或将检测到的平均温度值作为循环水出口温度t_o；

3）排汽入口区域循环换热管出口水温t_o’的监测：在凝汽器内部靠近排汽口区域循环换热管出口（3）处布置一个或多个排汽入口区域循环换热管出口水温传感器，将排汽入口区域循环换热管出口水温传感器检测到的温度数据或将检测到的平均温度值作为排汽入口区域循环换热管出口水温t_o’；

4）检测凝汽器漏空气量是否超标的监测指标A的计算公式如下：

$A=\frac{t_i-t_o}{t_i-t_o^{\′}}$

式中：t_i——循环水进口温度

      t_o——循环水出口温度

      t_o’——排汽入口区域循环换热管出口水温；

当监测指标A值大于0.9时，表明凝汽器漏空气量基本正常；当A值在0.7-0.9之间时，表明凝汽器漏空气量明显超标；当A值小于0.7时，表明凝汽器漏空气量严重超标。

2.根据权利要求1所述的凝汽器漏空气检测方法，其特征在于：温度测点的温度传感器精度<0.2℃。

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