CN102305553B

CN102305553B - 一种火力发电机组凝汽器总体传热系数的确定方法

Info

Publication number: CN102305553B
Application number: CN201110231492A
Authority: CN
Inventors: 董益华; 孙永平; 童小忠; 柯吉欣; 吴文健; 楼可炜; 秦攀; 包劲松; 朱梅芳
Original assignee: Zhejiang Electric Power Test and Research Insititute
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; Electric Power Research Institute of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
Priority date: 2011-08-12
Filing date: 2011-08-12
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2031-08-12
Also published as: CN102305553A

Abstract

本发明公开了一种火力发电机组凝汽器总体传热系数的确定方法，将多个试验工况下的发电机组机组负荷、循环水流量、循环水进水温度、凝汽器实际总体传热系数、凝汽器理论总体传热系数输入到预设的多元回归方程中，确定方程的系数并得到凝汽器传热综合修正因子，以修正凝汽器结构特性、运行条件与理论值之间的偏差影响。本发明使用所述修正因子对传统经验公式计算得到的凝汽器理论总体传热系数进行修正，能够得到误差较小的凝汽器总体传热系数，由此提高火力发电机组冷端系统节能诊断与优化管理的准确性。

Description

一种火力发电机组凝汽器总体传热系数的确定方法

技术领域

本发明涉及火力发电技术领域，特别是涉及一种火力发电机组凝汽器总体传热系数的确定方法。

背景技术

在世界性能源短缺的背景下，加强火力发电机组的经济运行具有显著的经济效益与社会效益。冷端损失是制约火力发电热效率的主要因素，因此开展冷端的节能诊断与优化管理具有重要的意义。

凝汽器是火力发电机组冷端系统的主要设备，它的工作性能直接影响到整个机组的经济性与安全性，作为一个汽水换热设备，传热计算是其变工况热力计算的核心，总体传热系数是进行冷端诊断的重要参考数据，由总体传热系数结合热平衡方程计算得出的凝汽器运行背压是冷端优化的关键指标。总体传热系数计算方法很多，但都是根据试验而得到的经验公式，较具代表性的有前苏联别尔曼公式BTИ和美国传热学会公式HEI。

但是，在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：由于经验公式未能涵盖全部凝汽器各自独特的结构特性和运行条件(如管束管板布置、管子结垢程度、凝汽器内聚集空气量等)，经验公式虽有一定的通用性，但对每一个具体的凝汽器而言总有其考虑不完善的地方，因此在实际应用过程中，用经验公式计算得到的凝汽器总体传热系数(称为凝汽器理论总体传热系数)与凝汽器实际总体传热系数之间总是存在着较大的误差。

因此，如何有效的获得误差较小的凝汽器总体传热系数仍旧是摆在研发人员面前的一个技术难题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种火力发电机组凝汽器总体传热系数的确定方法，以实现获得误差较小的凝汽器总体传热系数的目的，技术方案如下：

一种火力发电机组凝汽器总体传热系数的确定方法，包括：

获得多个试验工况下的凝汽器实际总体传热系数及传统经验公式计算得到的凝汽器理论总体传热系数；

将所述试验工况下的发电机组机组负荷、循环水流量、循环水进水温度、凝汽器实际总体传热系数及传统经验公式计算得到的凝汽器理论总体传热系数输入预设的多元回归方程：

c = \frac{K}{K_{BH}}

= f (P_{el}, D_{w}, t_{w 1})

= (a_{10} + a_{11} \cdot P_{el} + . . . + a_{1 i} \cdot P_{el}^{i}) \cdot (a_{20} + a_{21} \cdot D_{w} + . . . + a_{2 j} \cdot D_{w}^{j}) \cdot (a_{30} + a_{31} \cdot t_{w 1} + . . . + a_{3 k} \cdot t_{w 1}^{k})

中，采用最小二乘原则计算得到所述多元回归方程中的系数，所述多元回归方程中：c为凝汽器传热综合修正因子，K为凝汽器实际总体传热系数，K_BH为根据传统经验公式计算的凝汽器理论总体传热系数，P_el为机组负荷，D_w为循环水流量，t_w1为循环水进水温度，a_1i、a_2j、a_3k等均为多元回归方程的系数；

将实际工况下的发电机组机组负荷、循环水流量和循环水进水温度输入已确定系数的所述多元回归方程中，计算得到凝汽器传热综合修正因子c并与实际工况下传统经验公式计算得到的凝汽器理论总体传热系数相乘得到该工况下凝汽器总体传热系数。

优选的，所述传统经验公式包括：前苏联别尔曼公式BTИ和美国传热学会公式HEI。

优选的，所述试验工况下的凝汽器实际总体传热系数根据凝汽器热平衡方程计算得到。

通过应用以上技术方案，本发明提供的一种火力发电机组凝汽器总体传热系数的确定方法能够将获得多个试验工况下的发电机组机组负荷、循环水流量、循环水进水温度、凝汽器实际总体传热系数、凝汽器理论总体传热系数输入到预设的多元回归方程中，以确定方程的系数并得到凝汽器传热综合修正因子。本发明使用所述修正因子对传统经验公式计算得到的凝汽器理论总体传热系数进行修正，能够得到误差较小的凝汽器总体传热系数。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为前苏联别尔曼公式BTИ计算得到的凝汽器理论总体传热系数与凝汽器实际总体传热系数的曲线图；

图2为本发明得到的凝汽器总体传热系数与凝汽器实际总体传热系数的曲线图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的一种火力发电机组凝汽器总体传热系数的确定方法，包括：

S101、获得多个试验工况下的凝汽器实际总体传热系数及传统经验公式计算得到的凝汽器理论总体传热系数；

其中，试验工况下的凝汽器实际总体传热系数根据凝汽器热平衡方程：

K = \frac{Q_{c}}{F \cdot {Δt}_{m}}

计算得到，所述凝汽器热平衡方程中：K为凝汽器实际总体传热系数；Q_c为凝汽器综合热负荷，通过试验工况下发电机组的热力计算得到；F为凝汽器换热面积；Δt_m为凝汽器对数平均传热温差，由凝汽器排汽温度、循环水进水温度、循环水出水温度计算得到。

其中，传统经验公式包括：前苏联别尔曼公式BTИ和美国传热学会公式HEI。具体的，前苏联别尔曼公式BTИ为：K_BH＝14650·β_Bc·β_Bm·β_Bw·β_Bt·β_Bz·β_Bd；美国传热学会公式HEI为：K_BH＝K₀·β_Hc·β_Hm·β_Ht。

前苏联别尔曼公式BTИ中，β_Bc为冷却表面清洁度修正系数，根据冷却方式及水质查表取常数；β_Bm为冷却管材及壁厚修正系数，根据管材及壁厚查表取常数；β_Bw为循环水流速及管径修正系数，根据循环水进水温度、循环水流速、冷却管内径、β_Bc、β_Bm计算得到；β_Bt为循环水进水温度修正系数，根据循环水进水温度、凝汽器蒸汽负荷率(根据机组负荷、凝汽器换热面积计算得到)、β_Bc、β_Bm计算得到；β_Bz为循环水流程数修正系数，根据循环水进水温度、循环水流程数计算得到；β_Bd为凝汽器蒸汽负荷率修正系数，根据凝汽器蒸汽负荷率、凝汽器临界蒸汽负荷率计算得到。

美国传热学会公式HEI中，K₀为基本传热系数，根据冷却管外径及循环水流速查表取常数；β_Hc为冷却表面清洁度修正系数，根据冷却方式及水质查表取常数；β_Hm为冷却管材及壁厚修正系数，根据管材及壁厚查表取常数；β_Ht为循环水进水温度修正系数，根据循环水进水温度查表取常数。

需要说明的一点是，前苏联别尔曼公式BTИ和美国传热学会公式HEI是本领域技术人员经常用到的公式，也十分清楚如何获得公式中的各个参数。

S102、将所述试验工况下的发电机组机组负荷、循环水流量、循环水进水温度、凝汽器实际总体传热系数及传统经验公式计算得到的凝汽器理论总体传热系数输入预设的多元回归方程：

c = \frac{K}{K_{BH}}

= f (P_{el}, D_{w}, t_{w 1})

= (a_{10} + a_{11} \cdot P_{el} + . . . + a_{1 i} \cdot P_{el}^{i}) \cdot (a_{20} + a_{21} \cdot D_{w} + . . . + a_{2 j} \cdot D_{w}^{j}) \cdot (a_{30} + a_{31} \cdot t_{w 1} + . . . + a_{3 k} \cdot t_{w 1}^{k})

中，然后采用最小二乘原则计算得到所述多元回归方程中的系数，所述多元回归方程中：c为凝汽器传热综合修正因子，K为凝汽器实际总体传热系数，K_BH为根据传统经验公式计算的凝汽器理论总体传热系数，P_el为机组负荷，D_w为循环水流量，t_w1为循环水进水温度，a_1i、a_2j、a_3k等均为多元回归方程的系数；

本领域技术人员可以理解的是，机组负荷P_el和循环水进水温度t_w1可以根据仪表直接测量得到，循环水流量D_w可以由凝汽器热平衡计算得到。

S103、将实际工况下的发电机组机组负荷、循环水流量和循环水进水温度输入已确定系数的所述多元回归方程中，计算得到凝汽器传热综合修正因子c并与实际工况下传统经验公式计算得到的凝汽器理论总体传热系数相乘得到该工况下凝汽器总体传热系数。

在确定多元回归方程的系数以后，就可以使用该方程对传统经验公式计算得到的凝汽器理论总体传热系数进行修正，以得到误差更小的凝汽器总体传热系数。

为方便理解，下面举例说明。

如表1所示，在实际应用中，本发明通过热力试验获得多个试验工况下的发电机组机组负荷、循环水流量、循环水进水温度、凝汽器实际总体传热系数及前苏联别尔曼公式BTИ计算得到的凝汽器理论总体传热系数。表1所示为16个工况，在实际应用中，还可以获得更多个工况下的各种参数以提高多元回归方程系数的准确性。

表1

图1为表1所示的前苏联别尔曼公式BTИ计算得到的凝汽器理论总体传热系数与凝汽器实际总体传热系数的曲线图，从图中可以看出，二者差距较大。

根据以上参数计算得到的多元回归方程为：

c＝f(P_el，D_w，t_w1)

＝(0.512058+0.000958583·P_el)·(1.89721-0.0000141978·D_w)·(0.656026+0.0193088·t_w1)

(R²＝0.93)

该方程的决定系数R²接近于1，因此，可以认为该回归方程具有较高的精度和参考价值。使用该方程(即凝汽器传热综合修正因子)对传统经验公式计算得出的凝汽器理论总体传热系数进行修正后得到的凝汽器总体传热系数的结果为图2所示。从图2中可以看出，本发明修正后的凝汽器总体传热系数明显更加接近于实际总体传热系数，因此有效的提高了计算的准确性，减小了误差。

本发明实施例提供的一种火力发电机组凝汽器总体传热系数的确定方法，能够将获得多个试验工况下的发电机组机组负荷、循环水流量、循环水进水温度、凝汽器实际总体传热系数、凝汽器理论总体传热系数输入到预设的多元回归方程中，以确定方程的系数并得到凝汽器传热综合修正因子。本发明使用所述修正因子对传统经验公式计算得到的凝汽器理论总体传热系数进行修正，能够得到误差较小的凝汽器总体传热系数。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种火力发电机组凝汽器总体传热系数的确定方法，其特征在于，包括：

c = \frac{K}{K_{BH}}

= f (P_{el}, D_{w}, t_{w 1})

= (a_{10} + a_{11} \cdot P_{el} + \cdot \cdot \cdot + a_{1 i} \cdot P_{el}^{i}) \cdot (a_{20} + a_{21} \cdot D_{w} + \cdot \cdot \cdot + a_{2 j} \cdot D_{w}^{j}) \cdot (a_{30} + a_{31} · t_{w 1} + \cdot \cdot \cdot + a_{3 k} \cdot t_{w 1}^{k})

中，采用最小二乘原则计算得到所述多元回归方程中的系数，所述多元回归方程中：c为凝汽器传热综合修正因子，K为凝汽器实际总体传热系数，K_BH为根据传统经验公式计算的凝汽器理论总体传热系数，P_el为机组负荷，D_w为循环水流量，t_w1为循环水进水温度，a_1i、a_2j、a_3k均为多元回归方程的系数；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传统经验公式包括：前苏联别尔曼公式BTИ和美国传热学会公式HEI。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述试验工况下的凝汽器实际总体传热系数根据凝汽器热平衡方程计算得到。