[發明專利]一種低壓缸末級排汽焓測量裝置及計算方法

有效

• 申請號: 201710147609.5
• 申請日: 2017-03-13
• 公開（公告）號: CN106895977B
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 曾德良;王耀函;陳彥橋
• 申請（專利權）人: 華北電力大學;國電科學技術研究院
• 主分類號: G01M15/02
• 分類號: G01M15/02;G01N35/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

本發明屬于火電機組過程參數測量領域，特別涉及一種低壓缸末級排汽焓測量裝置及計算方法。低壓缸末級旁路、電加熱單元、測量單元、升壓單元以及除氧器依次連接，測量單元與計算模塊連接。低壓缸末級旁路對低壓缸排汽進行采樣，經電加熱單元加熱至過熱蒸汽，測量單元測量加熱后過熱蒸汽參數，計算模塊利用基于熱力學分析的排汽焓計算方法反向計算排汽焓值，升壓單元將采樣蒸汽升壓后送回除氧器。本發明通過對末級排汽的測量分析，能夠在線精確計算汽輪機末級排汽焓值，將計算結果送往機組DCS提高機組控制性能和經濟指標，將采樣蒸汽及測量過程中使用的能量送往汽輪機回熱系統繼續利用，不會造成工質和能源的浪費，有利于機組的節能經濟運行。

技術領域

本發明屬于火電機組過程參數測量領域，特別涉及一種低壓缸末級排汽焓測量裝置及計算方法。

背景技術

汽輪機末級排汽焓的準確測量，有助于確定濕蒸汽區末級效率，了解末級工作狀態，為汽輪機的安全經濟運行及末級的優化設計、結構改進提供指導與參考。但由于汽輪機排汽處于濕蒸汽區域而無法利用測量儀表直接得到其焓值，現有的汽輪機排汽焓在線計算主要是基于基于模型的理論計算方式，包括能量平衡法、等效焓降法、曲線外推法以及曲線迭代法等。然而現有的基于理論計算的排汽焓軟測量方法存在以下問題：

(1)能量平衡法將汽輪機回熱系統看做一個封閉的熱力單元，利用物質和能量平衡方程和汽輪機功率方程，根據單元能量守恒原則計算排汽焓。然而計算過程很難全面的將單元的能量進出因素考慮在內，因此目前很少使用。

(2)等效焓降法利用汽輪機回熱加熱系統物質與能量平衡，利用等效焓降和級間效率計算排汽焓。其在穩態工況下具有較高的計算精度，但不適用于變負荷工況。

(3)曲線外推法根據汽輪機在過熱蒸汽區入口狀態點和抽汽狀態點做熱力過程先，平滑外推到濕蒸汽區以確定排汽焓。然而其精度較差，尤其是在汽輪機低負荷時。

(4)曲線迭代法類似于曲線外推法，只是增加收斂條件進行迭代計算。其精度較高但手收斂條件的限制計算時間周期長，影響了熱經濟性在線計算的實時性。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種低壓缸末級排汽焓測量裝置，所述測量裝置與低壓缸末級排汽管道和除氧器相連，測量裝置包括：低壓缸末級旁路、電加熱單元、測量單元、升壓單元以及除氧器依次連接，測量單元與計算模塊連接；

所述低壓缸末級旁路為從汽輪機末級通往凝汽器管道即低壓缸末級排汽管道上引出的旁路，對汽輪機末級濕蒸汽進行采樣；對采樣蒸汽進行處理測量；

所述電加熱單元中設定固定電加熱功率，將采樣濕蒸汽加熱至過熱蒸汽狀態；

所述測量單元測量加熱后過的蒸汽溫度T_s、蒸汽壓力P_s和蒸汽流量D_s，并將它們轉換為4mA～20mA的電信號，然后經變送器送往計算模塊；

所述升壓單元采用機械增壓方式將采樣過熱蒸汽升壓后送往除氧器；

所述計算模塊接收來自測量單元的蒸汽參數信號，利用排汽焓計算方法對末級排汽焓進行計算。

所述低壓缸末級旁路采用DN50金屬不銹鋼管，內徑尺寸50mm，外加保溫層，旁路管道總長度200m，旁路的進口側安裝逆止閥，出口側安裝電動調節閥。

所述電加熱單元采用熱功率可調節的防爆電加熱器，加熱工質為采樣末級排汽，應用運行功率20kW～100kW。

所述測量單元中的測量儀表包括蒸汽溫度測量儀表、蒸汽壓力測量儀表和蒸汽流量測量儀表。

所述蒸汽溫度測量儀表選用熱電阻，應用待測溫度140℃～200℃。

所述蒸汽壓力測量儀表選用智能壓力變送器，應用待測壓力0.01MPa～0.03MPa。