CN103308312B - 一种确定小汽轮机排汽焓的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种确定小汽轮机排汽焓的方法，从给水泵组出发，将给水泵和小汽轮机作为一个整体研究，基于热力学法单独求得给水泵效率后反推小汽轮机效率，进而反推小汽轮机排汽焓。其有益效果为：所需测量的参数非常少，测量成本低，仅需测量给水泵进出口压力、温度，给水流量，小汽轮机进汽压力、温度及流量，测量的误差对结果造成影响较小。从而为全面的了解小汽轮机性能，指导小汽轮机的经济、安全运行提供可靠的依据。

Description

一种确定小汽轮机排汽焓的方法

技术领域

本发明涉及一种确定小汽轮机排汽焓的方法。

背景技术

现在我国300MW及以上的机组的给水泵大都采用小汽轮机驱动，这是因为与传统的电动给水泵相比，在节约厂用电和经济性方面具有明显的优势。随着机组容量的增大，给水泵的耗功约占主机功率的2％--4％，因此研究小汽轮机的运行特性对于指导电厂经济安全运行具有重要的意义。小汽轮机的末级叶片工作在湿蒸汽区，蒸汽湿度不仅会降低汽轮机效率，还会引起叶片水蚀，严重威胁汽轮机的安全运行。直接测量蒸汽的湿度比较困难，如果能知道小汽轮机的排汽焓，就能求的蒸汽的湿度。但由于小汽轮机排汽位于湿蒸汽区，仅仅通过测量小汽轮机的排汽压力和温度无法准确的求得小汽轮机的排汽焓，从而无法求的蒸汽的湿度。

目前计算汽轮机大机排汽焓的模型和方法众多，而计算小汽轮机排汽焓的方法却几乎是空白。小汽轮机作为电站的重要辅机，对电厂的经济安全运行起着重要的作用。传统上计算大机排汽焓的方法严格上也可以用于小汽轮机排汽焓，但由于小汽轮机的特殊性，加装测点比较困难，若用热平衡法计算小汽轮机排汽焓则需要测多级蒸汽参数，过程繁复，难以操作。

发明内容

为解决以上技术上的不足，本发明提供了一种过程简单，容易操作的确定小汽轮机排汽焓的方法。

本发明是通过以下措施实现的：

本发明的一种确定小汽轮机排汽焓的方法，包括以下步骤：

步骤1：分别测量给水泵进出口流体的流量和小汽轮机进汽口的压力、温度，利用IFC-97工业用水和水蒸汽热力性质模型计算得到给水泵进出口流体的焓值h₁、h₂和出口压力下的等熵焓值h_2s以及小汽轮机进汽焓值h_jq；

步骤2：利用孔板流量计测得给水泵出口的给水流量差压和小汽轮机进汽口的进汽流量差压，然后根据孔板流量计计算模型计算得出给水质量流量G_gs和小汽轮机进汽质量流量G_jq；

步骤3：测量给水泵进出口流体的压力p₁、p₂和温度，并结合步骤1中计算出来的焓值，利用热力学法求得给水泵效率；再利用步骤2求出的给水质量流量G_gs计算得到给水泵的有效功率；进而求得小汽轮机输出的有效功率；

热力学法求给水泵效率的计算公式为：

${\mathrm{\η}}_g=\frac{h_{2s}-h_1+\frac{{\mathrm{\α}}_2{u}_2^2-{\mathrm{\α}}_1{u}_1^2}{2}+g(Z_2-Z_1)}{h_2-h_1+\frac{{\mathrm{\α}}_2{u}_2^2-{\mathrm{\α}}_1{u}_1^2}{2}+g(Z_2-Z_1)+{\mathrm{\ΔE}}_m+E_x}$

其中：η_g—给水泵效率、h₂—给水出口焓值、h₁—给水进口焓值、h_2s—出口压力下的等熵焓值、α₂—出口流速系数、α₁—进口流速系数、u₂—出口流速、u₁—进口流速、g—重力加速度、Z₂—给水泵出口测量截面至基准面的距离、Z₁—给水泵进口测量截面至基准面的距离、ΔE_m—平衡装置和轴密封装置泄漏流量损失以及泵体散热损失、E_x—流体机械损失；

水泵的有效功率计算公式为：

P_g＝G_gsgH

P_g—给水泵有效功率；G_gs—给水质量流量；H—扬程；

扬程采用如下公式计算：

$H=\frac{p_2-p_1}{\mathrm{\ρ}g}$

p₂—给水泵出口压力；p₁—给水泵进口压力；ρ—给水泵进出口平均密度；

小汽轮机输出的有效功率采用如下公式计算：

$p_t=\frac{P_g}{{\mathrm{\η}}_g{\mathrm{\η}}_z}$

p_t—小汽轮机的有效功率；η_z—传递轴的传递效率，取设计值；

步骤4：根据步骤3的计算结果计算出小汽轮机排汽焓，采用以下公式：

$h_{pq}=h_{jq}-\frac{p_t}{G_{jq}}$

h_pq—小汽轮机排汽焓；h_jq—小汽轮机进汽焓；G_jq—小汽轮机进汽质量流量。

上述在步骤3中的热力学法求给水泵效率的计算公式中，进出口流速系数α₁、α₂和进出口流速u₁、u₂，以及给水泵进出口测量截面至基准面的距离Z₁、Z₂取相等值，ΔE_m+E_x取出厂系数，为给水泵焓升的1％-2％，公式简化为下述公式：

本发明的有益效果是：本发明从给水泵组出发，将给水泵和小汽轮机作为一个整体研究，基于热力学法单独求得给水泵效率后反推小汽轮机效率，进而反推小汽轮机排汽焓。所需测量的参数非常少，测量成本低，仅需测量给水泵进出口压力、温度，给水流量，小汽轮机进汽压力、温度及流量，测量的误差对结果造成影响较小。从而为全面的了解小汽轮机性能，指导小汽轮机的经济、安全运行提供可靠的依据。

附图说明

图1为本发明中所述的小汽轮机部分结构示意图。

其中：1小汽轮机，2给水泵，3传递轴，4孔板流量计。

具体实施方式

如图1所示，本发明的一种确定小汽轮机排汽焓的方法，包括以下步骤：

步骤1：分别测量给水泵2进出口流体的流量和小汽轮机1进汽口的压力、温度，利用IFC-97工业用水和水蒸汽热力性质模型计算得到给水泵2进出口流体的焓值h₁、h₂和出口压力下的等熵焓值h_2s以及小汽轮机进汽焓值h_jq；

IFC-97工业用水和水蒸汽热力性质模型计算是一种最普遍和最常用计算焓值的方法，给水泵2进出口处和小汽轮机1进汽处符合IFC-97工业用水和水蒸汽热力性质模型的计算条件，完全可以采用该方法进行计算。

步骤2：利用孔板流量计4测得给水泵2出口的给水流量差压和小汽轮机1进汽口的进汽流量差压，然后根据孔板流量计计算模型计算得出给水质量流量G_gs和小汽轮机进汽质量流量G_jq；孔板流量计计算模型也是较为普遍使用的计算方法。

步骤3：测量给水泵2进出口流体的压力p₁、p₂和温度，并结合步骤1中计算出来的焓值，利用热力学法求得给水泵2效率；再利用步骤2求出的给水质量流量G_gs计算得到给水泵2的有效功率；进而求得小汽轮机1输出的有效功率；热力学法是以计算单位质量的水从泵轴上得到的能量为基础，通过测量流体参数，根据水的热力学性质计算泵效率的一种方法。

热力学法求给水泵2效率的计算公式为：

${\mathrm{\η}}_g=\frac{h_{2s}-h_1+\frac{{\mathrm{\α}}_2{u}_2^2-{\mathrm{\α}}_1{u}_1^2}{2}+g(Z_2-Z_1)}{h_2-h_1+\frac{{\mathrm{\α}}_2{u}_2^2-{\mathrm{\α}}_1{u}_1^2}{2}+g(Z_2-Z_1)+{\mathrm{\ΔE}}_m+E_x}$

其中：η_g—给水泵效率、h₂—给水出口焓值、h₁—给水进口焓值、h_2s—出口压力下的等熵焓值、α₂—出口流速系数、α₁—进口流速系数、u₂—出口流速、u₁—进口流速、g—重力加速度、Z₂—给水泵出口测量截面至基准面的距离、Z₁—给水泵进口测量截面至基准面的距离、ΔE_m—平衡装置和轴密封装置泄漏流量损失以及泵体散热损失、E_x—流体机械损失；

水泵的有效功率计算公式为：

P_g＝G_gsgH

P_g—给水泵有效功率；G_gs—给水质量流量；H—扬程；

扬程采用如下公式计算：

$H=\frac{p_2-p_1}{\mathrm{\ρ}g}$

p₂—给水泵出口压力；p₁—给水泵进口压力；ρ—给水泵进出口平均密度；

小汽轮机输出的有效功率采用如下公式计算：

$p_t=\frac{P_g}{{\mathrm{\η}}_g{\mathrm{\η}}_z}$

p_t—小汽轮机的有效功率；η_z—传递轴的传递效率，取设计值；

步骤4：根据步骤3的计算结果计算出小汽轮机1排汽焓，采用以下公式：

$h_{pq}=h_{jq}-\frac{p_t}{G_{jq}}$

h_pq—小汽轮机排汽焓；h_jq—小汽轮机进汽焓；G_jq—小汽轮机进汽质量

流量。

在步骤3中的热力学法求给水泵2效率的计算公式中，进出口流速系数α₁、α₂和进出口流速u₁、u₂，以及给水泵2进出口测量截面至基准面的距离Z₁、Z₂取相等值，ΔE_m+E_x取出厂系数，为给水泵焓升的1％-2％，公式简化为下述公式：

本发明从给水泵组出发，将给水泵和小汽轮机作为一个整体研究，基于热力学法单独求得给水泵效率后反推小汽轮机效率，进而反推小汽轮机排汽焓。所需测量的参数非常少，测量成本低，仅需测量给水泵进出口压力、温度，给水流量，小汽轮机进汽压力、温度及流量，测量的误差对结果造成影响较小。从而为全面的了解小汽轮机性能，指导小汽轮机的经济、安全运行提供可靠的依据。

以上所述仅是本专利的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本专利的保护范围。

Claims (2)

1.一种确定小汽轮机排汽焓的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：分别测量给水泵进出口流体的流量和小汽轮机进汽口的压力、温度，利用IFC-97工业用水和水蒸汽热力性质模型计算得到给水泵进出口流体的焓值h₁、h₂和出口压力下的等熵焓值h_2s以及小汽轮机进汽焓值h_jq；

步骤2：利用孔板流量计测得给水泵出口的给水流量差压和小汽轮机进汽口的进汽流量差压，然后根据孔板流量计计算模型计算得出给水质量流量G_gs和小汽轮机进汽质量流量G_jq；

步骤3：测量给水泵进出口流体的压力p₁、p₂和温度，并结合步骤1中计算出来的焓值，利用热力学法求得给水泵效率；再利用步骤2求出的给水质量流量G_gs计算得到给水泵的有效功率；进而求得小汽轮机输出的有效功率；

热力学法求给水泵效率的计算公式为：

${\mathrm{\η}}_g=\frac{h_{2s}-h_1+\frac{{\mathrm{\α}}_2{u}_2^2-{\mathrm{\α}}_1{u}_1^2}{2}+g(Z_2-Z_1)}{h_2-h_1+\frac{{\mathrm{\α}}_2{u}_2^2-{\mathrm{\α}}_1{u}_1^2}{2}+g(Z_2-Z_1)+{\mathrm{\ΔE}}_m+E_x}$

其中：η_g—给水泵效率、h₂—给水出口焓值、h₁—给水进口焓值、h_2s—出口压力下的等熵焓值、α₂—出口流速系数、α₁—进口流速系数、u₂—出口流速、u₁—进口流速、g—重力加速度、Z₂—给水泵出口测量截面至基准面的距离、Z₁—给水泵进口测量截面至基准面的距离、ΔE_m—平衡装置和轴密封装置泄漏流量损失以及泵体散热损失、E_x—流体机械损失；

水泵的有效功率计算公式为：

P_g＝G_gsgH

P_g—给水泵有效功率；G_gs—给水质量流量；H—扬程；

扬程采用如下公式计算：

$H=\frac{p_2-p_1}{\mathrm{\ρ}g}$

p₂—给水泵出口压力；p₁—给水泵进口压力；ρ—给水泵进出口平均密度；

小汽轮机输出的有效功率采用如下公式计算：

$p_t=\frac{P_g}{{\mathrm{\η}}_g{\mathrm{\η}}_z}$

p_t—小汽轮机的有效功率；η_z—传递轴的传递效率，取设计值；

步骤4：根据步骤3的计算结果计算出小汽轮机排汽焓，采用以下公式：

$h_{pq}=h_{jq}-\frac{p_t}{G_{jq}}$

h_pq—小汽轮机排汽焓；h_jq—小汽轮机进汽焓；G_jq—小汽轮机进汽质量流量。

2.根据权利要求1所述确定小汽轮机排汽焓的方法，其特征在于：在步骤3中的热力学法求给水泵效率的计算公式中，进出口流速系数α₁、α₂和进出口流速u₁、u₂，以及给水泵进出口测量截面至基准面的距离Z₁、Z₂取相等值，ΔE_m+E_x取出厂系数，为给水泵焓升的1％-2％，公式简化为下述公式：

${\mathrm{\η}}_g=\frac{h_{2s}-h_1}{(1+1\%~2\%)(h_2-h_1)}.$