CN109029000A

CN109029000A - 一种凝汽器清洁度在线监测***及监测方法

Info

Publication number: CN109029000A
Application number: CN201810862686.3A
Authority: CN
Inventors: 陈友良; 姚伟民; 石永锋; 张瑞华; 郝建刚; 孙健; 刘志敏; 殷春宏; 曹琪; 张鸿飞
Original assignee: Jiangsu Huadian Wujiang Thermoelectricity Co Ltd; Huadian Electric Power Research Institute Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Huadian Wujiang Thermoelectricity Co Ltd; Huadian Electric Power Research Institute Co Ltd
Priority date: 2018-08-01
Filing date: 2018-08-01
Publication date: 2018-12-18

Abstract

本发明涉及一种凝汽器清洁度在线监测***及监测方法。如何有效计算真空***严密性对凝汽器总体传热系数的影响，获得误差较小的凝汽器总体传热系数，进而求得真实的凝汽器清洁系数，是一个技术难题。本发明包括汽轮机、发电机、凝汽器、凝结水泵、中央处理器和前台显示器，汽轮机分别与发电机和凝汽器连接，凝汽器与凝结水泵连接；汽轮机、发电机、凝汽器和凝结水泵上布置有测点，测点通过测点变送器以及数据电缆与中央处理器连接，中央处理器与前台显示器连接。本发明通过考虑真空严密性对传热系数的影响，提供了一种全新的能够在线便捷准确监测发电厂凝汽器清洁系数的在线监测***及监测方法，可为凝汽器检修维护提供指导依据。

Description

一种凝汽器清洁度在线监测***及监测方法

技术领域

本发明涉及一种凝汽器清洁度在线监测***及监测方法，属于发电技术领域。

背景技术

凝汽器是火力发电机组冷端***的主要换热设备，其工作性能直接影响机组运行的经济性和安全性。其中，清洁系数是描述凝汽器清洁度的量化指标，可以作为监测凝汽器设备状态及检修维护的指导依据。凝汽器冷却管清洁系数一般是根据凝汽器总体传热系数利用美国传热学会公式反算求得，而凝汽器总体传热系数可由热平衡计算求得。目前这种清洁系数的计算方法存在一定的问题，美国传热学会公式计算方法未考虑真空***严密性对传热系数的影响，所以由此公式计算得出的凝汽器清洁系数偏小，与实际值存在较大的偏差，如申请号为201110231492.1的中国专利。因此，如何有效计算真空***严密性对凝汽器总体传热系数的影响，获得误差较小的凝汽器总体传热系数，进而求得真实的凝汽器清洁系数，仍旧是摆在运行人员面前的一个技术难题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理的凝汽器清洁度在线监测***及监测方法，通过考虑真空严密性对传热系数的影响，提供了一种全新的能够在线便捷准确监测发电厂凝汽器清洁系数的在线监测***及监测方法，可为凝汽器检修维护提供指导依据。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种凝汽器清洁度在线监测***，其特征在于，包括汽轮机、发电机、凝汽器、凝结水泵、中央处理器和前台显示器，所述汽轮机分别与发电机和凝汽器连接，所述凝汽器与凝结水泵连接；所述汽轮机上连通有高压主汽管道、供热抽汽管道和低压补汽管道，所述凝汽器上连通有冷却水出水管道、冷却水进水管道和凝汽器补水管道；所述汽轮机、发电机、凝汽器和凝结水泵上布置有测点，所述测点通过测点变送器以及数据电缆与中央处理器连接，所述中央处理器与前台显示器连接。

进一步而言，所述高压主汽管道、供热抽汽管道、低压补汽管道、冷却水出水管道、冷却水进水管道和凝汽器补水管道均布置有测点，所述测点也通过测点变送器以及数据电缆与中央处理器连接。

进一步而言，所述测点变送器包括压力变送器和温度变送器。

一种如上所述的凝汽器清洁度在线监测***的监测方法，其特征在于，所述监测方法如下：通过现场参数测点测试电厂DCS数据，包括高压主汽参数、低压补汽参数、供热抽汽参数、凝结水流量、凝汽器补水流量、凝结水温度、凝汽器进口冷却水温度、凝汽器出口冷却水温度、凝汽器真空、大气压力和汽轮机发电功率，之后通过测点变送器以及电缆将测试数据传输到中央处理器进行集中处理；中央处理器中的算法模型包括汽轮机变工况特性计算模型和凝汽器清洁度计算模型；通过汽轮机变工况特性计算模型求解获得汽轮机排汽量和排汽焓；通过凝汽器清洁度计算模型求解凝汽器总体传热系数，并考虑真空严密性试验数据对传热的影响，最终求得准确的清洁系数，各数据通过前台显示器进行显示；计算公式如下：

1)汽轮机变工况特性计算模型

①汽轮机排汽量D_pq

D_pq＝D_njs-D_bs

式中：

D_njs——凝结水流量，电厂DCS数据，t/h；

D_bs——补水流量，电厂DCS数据，t/h；

②汽轮机排汽焓h_pq

式中：

D_zq——高压主汽流量，电厂DCS数据，t/h；

h_zq——高压主汽焓，kJ/kg；

D_bq——低压补汽流量，电厂DCS数据，t/h；

h_bq——低压补汽焓，kJ/kg；

D_cq——供热抽汽流量，电厂DCS数据，t/h；

h_cq——供热抽汽焓，kJ/kg；

P_st——汽轮机发电功率，电厂DCS数据，MW；

2)凝汽器清洁度计算模型

①凝汽器热负荷Φ

Φ＝D_pq(h_pq-c_pwt_njs)/3.6

式中：

Φ——凝汽器热负荷，kW；

c_pw——水的定压比热容，取4.1867kJ/(kg.℃)；

t_njs——凝结水温度，电厂DCS数据，℃；

②冷却水流量D_w

式中，D_w——凝汽器冷却水流量，t/h；

t_w1——凝汽器进口冷却水温度，电厂DCS数据，℃；

t_w2——凝汽器出口冷却水温度，电厂DCS数据，℃；

③凝汽器压力p_c

p_c＝p′_c+3.386p_a

式中：

p_c——凝汽器压力，即汽轮机背压，kPa；

p′_c——凝汽器真空，电厂DCS数据，kPa；

pa——大气压力，电厂DCS数据，inHg；

④凝汽器饱和温度t_s

t_s＝pswsat_t(p_c)

式中：

t_s——凝汽器压力下的饱和蒸汽温度，℃；

pswsat_t(p_c)——根据工业用1967IFC公式开发计算对应压力下水的饱和温度的函数；

⑤冷却水温升Δt

Δt＝t_w2-t_w1

式中：

Δt——冷却水温升，℃；

⑥漏入空气量G_a

式中：

G_a——漏入空气量，kg/h；

V——处于真空状态下的设备容积，m³；

Δp/Δt——真空下降速度，由真空严密性试验获得并输入，kPa/min；

⑦总体传热系数K

式中：

K——总体传热系数，kW/(m².℃)；

A——凝汽器总传热面积，m²；

Δtm——对数平均温差，℃；

⑧冷却管清洁系数β_c

V_w＝D_w/3600*N_1c/N_tube/π/(d_i/1000⁾2*4

β_a＝f(G_a，D_pq)

式中：

β_c——冷却管清洁系数；

K₀——基本传热系数，kW/(m2.℃)；

V_w——管内冷却水流速，m/s；

N_1c——凝汽器流程数；

N_tube——冷凝管数量；

d_i——冷凝管内径，d_i＝d_o-2d_hd，mm；

d_o——冷凝管外径，mm；

d_hd——冷凝管壁厚，mm；

β_m——管材及壁厚修正系数；

β_t——冷却水入口温度修正系数；

β_a——真空严密性修正系数。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本方法通过在各设备上布置测点，并通过测点采集发电机组DCS数据，在线实时计算监测凝汽器的清洁系数，为凝汽器的检修维护提供依据。本发明通过考虑真空严密性对传热系数的影响，能最终求得较为准确的清洁系数。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图中：汽轮机1、发电机2、凝汽器3、凝结水泵4、中央处理器5、前台显示器6、高压主汽管道11、供热抽汽管道12、低压补汽管道13、冷却水出水管道31、冷却水进水管道32、凝汽器补水管道33。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1，一种凝汽器清洁度在线监测***，包括汽轮机1、发电机2、凝汽器3、凝结水泵4、中央处理器5和前台显示器6，汽轮机1分别与发电机2和凝汽器3连接，凝汽器3与凝结水泵4连接；汽轮机1上连通有高压主汽管道11、供热抽汽管道12和低压补汽管道13，凝汽器3上连通有冷却水出水管道31、冷却水进水管道32和凝汽器补水管道33；汽轮机1、发电机2、凝汽器3和凝结水泵4上布置有测点，测点通过测点变送器以及数据电缆与中央处理器5连接，中央处理器5与前台显示器6连接。

本实施例中，高压主汽管道11、供热抽汽管道12、低压补汽管道13、冷却水出水管道31、冷却水进水管道32和凝汽器补水管道33均布置有测点，测点也通过测点变送器以及数据电缆与中央处理器5连接。

本实施例中，测点变送器包括压力变送器和温度变送器。

上述的凝汽器3清洁度在线监测***的监测方法如下：通过现场参数测点测试电厂DCS数据，包括高压主汽参数、低压补汽参数、供热抽汽参数、凝结水流量、凝汽器3补水流量、凝结水温度、凝汽器3进口冷却水温度、凝汽器3出口冷却水温度、凝汽器3真空、大气压力和汽轮机1发电功率，之后通过测点变送器以及电缆将测试数据传输到中央处理器5进行集中处理；中央处理器5中的算法模型包括汽轮机1变工况特性计算模型和凝汽器3清洁度计算模型；通过汽轮机1变工况特性计算模型求解获得汽轮机1排汽量和排汽焓；通过凝汽器3清洁度计算模型求解凝汽器3总体传热系数，并考虑真空严密性试验数据对传热的影响，最终求得准确的清洁系数，各数据通过前台显示器6进行显示；计算公式如下：

1)汽轮机1变工况特性计算模型

①汽轮机1排汽量D_pq

D_pq＝D_njs-D_bs

式中：

D_njs——凝结水流量，电厂DCS数据，t/h；

D_bs——补水流量，电厂DCS数据，t/h；

②汽轮机1排汽焓h_pq

式中：

D_zq——高压主汽流量，电厂DCS数据，t/h；

h_zq——高压主汽焓，kJ/kg；

D_bq——低压补汽流量，电厂DCS数据，t/h；

h_bq——低压补汽焓，kJ/kg；

D_cq——供热抽汽流量，电厂DCS数据，t/h；

h_cq——供热抽汽焓，kJ/kg；

P_st——汽轮机1发电功率，电厂DCS数据，MW；

2)凝汽器3清洁度计算模型

①凝汽器3热负荷Φ

Φ＝D_pq(h_pq-c_pwt_njs)/3.6式中：

Φ——凝汽器3热负荷，kW；

c_pw——水的定压比热容，取4.1867kJ/(kg.℃)；

t_njs——凝结水温度，电厂DCS数据，℃；

②冷却水流量D_w

式中，D_w——凝汽器3冷却水流量，t/h；

t_w1——凝汽器3进口冷却水温度，电厂DCS数据，℃；t_w2——凝汽器3出口冷却水温度，电厂DCS数据，℃；③凝汽器3压力p_c

p_c＝p′_c+3.386p_a

式中：

p_c——凝汽器3压力，即汽轮机1背压，kPa；

p′_c——凝汽器3真空，电厂DCS数据，kPa；

p_a——大气压力，电厂DCS数据，inHg；

④凝汽器3饱和温度t_s

t_s＝pswsat_t(p_c)

式中：

t_s——凝汽器3压力下的饱和蒸汽温度，℃；

⑤冷却水温升Δt

Δt＝t_w2-t_w1

式中：

Δt——冷却水温升，℃；

⑥漏入空气量G_a

式中：

G_a——漏入空气量，kg/h；

V——处于真空状态下的设备容积，m³；

⑦总体传热系数K

式中：

K——总体传热系数，kW/(m².℃)；

A——凝汽器3总传热面积，m²；

Δt_m——对数平均温差，℃；

⑧冷却管清洁系数β_c

V_w＝D_w/3600*N_1c/N_tube/π/(d_i/1000)²*4

β_a＝f(G_a，D_pq)

式中：

β_c——冷却管清洁系数；

K₀——基本传热系数，kW/(m2.℃)；

V_w——管内冷却水流速，m/s；

N_lc——凝汽器3流程数；

N_tube——冷凝管数量；

d_i——冷凝管内径，d_i＝d_o-2d_hd，mm；

d_o——冷凝管外径，mm；

d_hd——冷凝管壁厚，mm；

β_m——管材及壁厚修正系数；

β_t——冷却水入口温度修正系数；

β_a——真空严密性修正系数。

虽然本发明以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种凝汽器清洁度在线监测***，其特征在于，包括汽轮机、发电机、凝汽器、凝结水泵、中央处理器和前台显示器，所述汽轮机分别与发电机和凝汽器连接，所述凝汽器与凝结水泵连接；所述汽轮机上连通有高压主汽管道、供热抽汽管道和低压补汽管道，所述凝汽器上连通有冷却水出水管道、冷却水进水管道和凝汽器补水管道；所述汽轮机、发电机、凝汽器和凝结水泵上布置有测点，所述测点通过测点变送器以及数据电缆与中央处理器连接，所述中央处理器与前台显示器连接。

2.根据权利要求1所述的凝汽器清洁度在线监测***，其特征在于，所述高压主汽管道、供热抽汽管道、低压补汽管道、冷却水出水管道、冷却水进水管道和凝汽器补水管道均布置有测点，所述测点也通过测点变送器以及数据电缆与中央处理器连接。

3.根据权利要求1所述的凝汽器清洁度在线监测***，其特征在于，所述测点变送器包括压力变送器和温度变送器。

4.一种如权利要求1-3中任一项权利要求所述的凝汽器清洁度在线监测***的监测方法，其特征在于，所述监测方法如下：通过现场参数测点测试电厂DCS数据，包括高压主汽参数、低压补汽参数、供热抽汽参数、凝结水流量、凝汽器补水流量、凝结水温度、凝汽器进口冷却水温度、凝汽器出口冷却水温度、凝汽器真空、大气压力和汽轮机发电功率，之后通过测点变送器以及电缆将测试数据传输到中央处理器进行集中处理；中央处理器中的算法模型包括汽轮机变工况特性计算模型和凝汽器清洁度计算模型；通过汽轮机变工况特性计算模型求解获得汽轮机排汽量和排汽焓；通过凝汽器清洁度计算模型求解凝汽器总体传热系数，并考虑真空严密性试验数据对传热的影响，最终求得准确的清洁系数，各数据通过前台显示器进行显示；计算公式如下：

1)汽轮机变工况特性计算模型

①汽轮机排汽量D_pq

D_pq＝D_njs-D_bs

式中：

D_njs——凝结水流量，电厂DCS数据，t/h；

D_bs——补水流量，电厂DCS数据，t/h；

②汽轮机排汽焓h_pq

式中：

D_zq——高压主汽流量，电厂DCS数据，t/h；

h_zq——高压主汽焓，kJ/kg；

D_bq——低压补汽流量，电厂DCS数据，t/h；

h_bq——低压补汽焓，kJ/kg；

D_cq——供热抽汽流量，电厂DCS数据，t/h；

h_cq——供热抽汽焓，kJ/kg；

P_st——汽轮机发电功率，电厂DCS数据，MW；

2)凝汽器清洁度计算模型

①凝汽器热负荷Φ

Φ＝D_pq(h_pq-c_pwt_njs)/3.6

式中：

Φ——凝汽器热负荷，kW；

c_pw——水的定压比热容，取4.1867kJ/(kg.℃)；

t_njs——凝结水温度，电厂DCS数据，℃；

②冷却水流量D_w

式中，D_w——凝汽器冷却水流量，t/h；

t_w1——凝汽器进口冷却水温度，电厂DCS数据，℃；

t_w2——凝汽器出口冷却水温度，电厂DCS数据，℃；

③凝汽器压力p_c

p_c＝p′_c+3.386p_a

式中：

p_c——凝汽器压力，即汽轮机背压，kPa；

p′_c——凝汽器真空，电厂DCS数据，kPa；

p_a——大气压力，电厂DCS数据，inHg；

④凝汽器饱和温度t_s

t_s＝pswsat_t(p_c)

式中：

t_s——凝汽器压力下的饱和蒸汽温度，℃；

⑤冷却水温升Δt

Δt＝t_w2-t_w1

式中：

Δt——冷却水温升，℃；

⑥漏入空气量G_a

式中：

G_a——漏入空气量，kg/h；

V——处于真空状态下的设备容积，m³；

⑦总体传热系数K

式中：

K——总体传热系数，kW/(m².℃)；

A——凝汽器总传热面积，m²；

Δt_m——对数平均温差，℃；

⑧冷却管清洁系数β_c

V_w＝D_w/3600*N_lc/N_tube/π/(d_i/1000)²/4

β_a＝f(G_a，d_pq)

式中：

β_c——冷却管清洁系数；

K₀——基本传热系数，kW/(m2.℃)；

V_w——管内冷却水流速，m/s；

N_lc——凝汽器流程数；

N_tube——冷凝管数量；

d_i——冷凝管内径，d_i＝d_o-2d_hd，mm；

d_o——冷凝管外径，mm；

d_hd——冷凝管壁厚，mm；

β_m——管材及壁厚修正系数；

β_t——冷却水入口温度修正系数；

β_a——真空严密性修正系数。