CN104632643B - 一种给水泵中间抽头打开时计算汽动给水泵效率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种给水泵中间抽头打开时计算汽动给水泵效率的方法，包括：分别计算进出口流体和再热减温水的焓值、给水泵进口熵、水泵出口压力下的等熵焓以及再减水压力下的等熵焓；计算给水的质量流量和再热减温水质量流量；分别计算再热减温水流量和给水泵出口流量在等熵流动下吸收的能量以及实际流动时供给泵的能量；计算损失的能量；根据步骤3和步骤4中计算的再热减温水流量和给水泵出口流量在等熵流动下吸收的能量以及实际流动时供给泵的能量和损失的能量计算给水泵中间抽头打开时给水泵的效率。本发明有益效果：测量方便，测量参数较少，测量的误差对结果影响小。

Description

一种给水泵中间抽头打开时计算汽动给水泵效率的方法

技术领域

本发明涉及汽动给水泵领域，尤其涉及一种给水泵中间抽头打开时计算汽动给水泵效率的方法。

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，小汽轮机驱动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％，因此测量汽动给水泵的效率对于指导电厂的安全经济运行具有重要的意义。测量汽动给水泵效率的传统方法有水力学法和热力学法，但无论采取何种方法测试，均需要关闭给水泵中间抽头，但在电厂的实际运行中，在锅炉侧超温的情况下必须要投一定量的再热减温水，再热减温水需要从给水泵中间抽头的抽出；因此，关闭给水泵中间抽头后无法投再热减温水，会造成锅炉侧的超温。

如果打开给水泵中间抽头，计算泵的效率时必须考虑抽头获得的有效功率即再热减温水带走的那部分热量。现有的文献中，并没有明确给出打开给水泵中间抽头时计算泵的效率的方法。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述技术问题，提出了一种给水泵中间抽头打开时计算汽动给水泵效率的方法，该方法测量方便，测量参数较少，结合IFCIFC-97工业用水和水蒸汽热力性质模型便可计算出给水泵效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种给水泵中间抽头打开时计算汽动给水泵效率的方法，包括以下步骤：

步骤1：分别测量给水泵进、出口流体和再热减温水的压力、温度，利用工业用水和水蒸汽热力性质模型，根据测量得到的压力和温度值分别计算进出口流体和再热减温水的焓值、给水泵进口熵、水泵出口压力下的等熵焓以及再减水压力下的等熵焓；

步骤2：通过安装在给水泵出口管道的流量孔板测得给水流量差压，计算给水的质量流量；通过安装在再热减温水母管上的孔板测得再热减温水流量差压，并根据再热减温水流量差压计算再热减温水质量流量；

步骤3：将给水泵入口水流分为两路，其中一路流体流动到给水泵中间抽头处被抽出，即再热减温水流量；另一路流体正常流动到给水泵出口，即给水泵出口流量；分别计算再热减温水流量和给水泵出口流量在等熵流动下吸收的能量以及实际流动时供给泵的能量；

步骤4：计算损失的能量；

步骤5：根据步骤3和步骤4中计算的再热减温水流量和给水泵出口流量在等熵流动下吸收的能量以及实际流动时供给泵的能量和损失的能量计算给水泵中间抽头打开时给水泵的效率。

所述步骤2中计算给水的质量流量的方法为：

$G_{\mathrm{gs}}=\frac{C}{\sqrt{1-{\mathrm{\β}}^4}}\mathrm{\ϵ}\frac{\mathrm{\π}}{4}{d}^2\sqrt{2\mathrm{\Δp}{\mathrm{\ρ}}_1}$

其中：G_gs为给水质量流量；C为孔板流出系数；β为工作温度下节流件直径和管道内径之比；ε为流体可膨胀系数，液体为1；d为工作温度下节流件直径；Δp为测量给水流量差压；ρ₁为工作温度下流体密度。

所述步骤2中根据再热减温水流量差压计算再热减温水质量流量的方法为：

$G_{\mathrm{zj}}=\frac{C}{\sqrt{1-{\mathrm{\β}}^4}}\mathrm{\ϵ}\frac{\mathrm{\π}}{4}{d}^2\sqrt{2\mathrm{\Δp}{\mathrm{\ρ}}_1}$

其中，G_zj为再热减温水质量流量。

所述步骤3中计算再热减温水流量在等熵流动下吸收的能量的方法为：

Q_zjs＝G_zj(h_zjs-h₁)

其中，Q_zjs为再减水等熵流动吸收的能量，G_zj为再减水质量流量，h_zjs为再减水压力下等熵焓，h₁为给水泵入口流量焓。

所述步骤3中计算再减水实际流动传给泵的能量的方法为：

Q_zj＝G_zj(h_zj-h₁)

其中，G_zj为再减水质量流量，h_zj为再减水焓，h₁为给水泵入口流量焓。

所述步骤3中计算给水泵出口流量实际流动传给泵的能量的方法为：

Q_gs＝G_gs(h₂-h₁)

其中，Q_gs为给水泵出口流量实际流动传给泵的能量，h₁为给水泵入口流量焓，h₂为给水泵出口流量焓。

所述步骤4中的损失的能量包括：平衡装置和轴密封装置泄漏流量造成的能量损失、泵体散热造成的热量损失以及流体的机械损失。

所述损失的能量的计算方法为：

ΔQ＝(1％～2％)(Q_zj+Q_gs)

其中，ΔQ为各种能量损失项，Q_zj为再减水实际流动传给泵的能量，Q_gs为给水泵出口流量实际流动传给泵的能量。

所述步骤5中计算给水泵中间抽头打开时给水泵的效率的方法为：

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

其中，G_zj为再减水质量流量，h_zjs为再减水压力下等熵焓，h₁为给水泵入口流量焓，h₂——给水泵出口流量焓，G_gs为给水泵出口给水流量，h_2s为给水泵出口压力下等熵焓，h_zj为再减水焓。

本发明有益效果：

本发明方法测量方便，测量参数较少，仅需测量给水泵的进出口压力、温度、流量以及再减水压力、温度、流量，结合IFCIFC-97工业用水和水蒸汽热力性质模型便可计算出给水泵效率。测量的误差对结果影响小。从而在日常运行中可以随时测量给水泵的效率，指导电厂的经济运行。

附图说明

图1为本发明确定汽动给水泵效率的系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

图1为本发明确定汽动给水泵效率的系统结构示意图，图中对需要测量的参数进行了标定，T代表温度，P代表压力，G代表流量。为了计算汽动给水泵效率，需要分别测量给水泵进出口流体压力、温度，再减水压力、温度，给水泵出口流量以及再减水流量。各测点的位置如图1的TP所示。

给水泵中间抽头打开时计算汽动给水泵效率的方法，包括以下步骤：

步骤1：分别测量给水泵进出口流体和再热减温水的压力、温度，利用加载在EXCEL中的IFC-97工业用水和水蒸汽热力性质模型计算得到进出口流体和再热减温水的焓值。根据进口流体的压力、温度，求出给水泵进口熵，利用进口熵和出口压力及再减水压力分别求得给水泵出口压力下等熵焓和再减水压力下的等熵焓。

步骤2：通过安装在给水泵出口管道的流量孔板测得给水流量差压，再根据孔板流量计算模型计算得到给水的质量流量。同样通过安装在再热减温水母管上的孔板测得再热减温水流量差压，进而求得再热减温水质量流量。

计算给水的质量流量的方法为：

$G_{\mathrm{gs}}=\frac{C}{\sqrt{1-{\mathrm{\β}}^4}}\mathrm{\ϵ}\frac{\mathrm{\π}}{4}{d}^2\sqrt{2\mathrm{\Δp}{\mathrm{\ρ}}_1}$

其中：G_gs为给水质量流量；C为孔板流出系数；β为工作温度下节流件直径和管道内径之比；ε为流体可膨胀系数，液体为1；d为工作温度下节流件直径；Δp为测量给水流量差压；ρ₁为工作温度下流体密度。

根据再热减温水流量差压计算再热减温水质量流量的方法为：

$G_{\mathrm{zj}}=\frac{C}{\sqrt{1-{\mathrm{\β}}^4}}\mathrm{\ϵ}\frac{\mathrm{\π}}{4}{d}^2\sqrt{2\mathrm{\Δp}{\mathrm{\ρ}}_1}$

其中，G_zj为再热减温水质量流量。

步骤3：根据水泵效率的定义，水泵效率＝等熵流动水流吸收的能量/(实际流动供给泵的能量+各种损失)。本发明将给水泵入口水流分为两路，在泵的叶轮旋转带动下，一路流动到给水泵中间抽头处被抽出，即再热减温水流量；另一路流体正常流动到给水泵出口为给水泵出口流量。利用热力学方法分别计算两路流量等熵流动下吸收的能量以及实际流动供给泵的能量。具体公式如下：

再减水等熵流动吸收的能量：

Q_zjs＝G_zj(h_zjs-h₁)

给水泵出口流量等熵流动吸收的能量：

Q_gss＝G_gs(h_2s-h₁)

再减水实际流动传给泵的能量：

Q_zj＝G_zj(h_zj-h₁)

给水泵出口流量实际流动传给泵的能量：

Q_gs＝G_gs(h₂-h₁)

其中：Q_zjs——再减水等熵流动吸收的能量；G_zj——再减水质量流量；h_zjs——再减水压力下等熵焓；h₁——给水泵入口流量焓；Q_gss——给水泵出口流量等熵流动吸收的热量；

G_gs——给水泵出口给水流量；h_2s——给水泵出口压力下等熵焓；Q_zj——再减水实际流动传给泵的能量；h_zj——再减水焓；Q_gs——给水泵出口流量实际流动传给泵的能量；

h₂——给水泵出口流量焓。

步骤4：处理各种损失能量。能量损失项包括平衡装置和轴密封装置泄漏流量造成的能量损失以及泵体散热造成的热量损失，还有流体的机械损失，主要是由给水泵的轴承摩擦损失造成。在实际工程应用中，由于这些损失项在总能量中所占的比重非常小，大概只占到传送给流体总能量的1％-2％,因此能量损失项用如下公式计算：

ΔQ＝(1％～2％)(Q_zj+Q_gs)

其中：ΔQ——各种能量损失项。

步骤5：根据步骤1、步骤2、步骤3和步骤4中的处理方法，便可以推出给水泵中间抽头打开时给水泵效率的计算公式。具体公式如下：

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

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种给水泵中间抽头打开时计算汽动给水泵效率的方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1：分别测量给水泵进、出口流体和再热减温水的压力、温度，利用工业用水和水蒸汽热力性质模型，根据测量得到的压力和温度值分别计算进出口流体和再热减温水的焓值、给水泵进口熵、水泵出口压力下的等熵焓以及再减水压力下的等熵焓；

步骤2：通过安装在给水泵出口管道的流量孔板测得给水流量差压，计算给水的质量流量；通过安装在再热减温水母管上的孔板测得再热减温水流量差压，并根据再热减温水流量差压计算再热减温水质量流量；

步骤3：将给水泵入口水流分为两路，其中一路流体流动到给水泵中间抽头处被抽出，即再热减温水质量流量；另一路流体正常流动到给水泵出口，即给水泵出口流量；分别计算再热减温水质量流量和给水泵出口流量在等熵流动下吸收的能量以及实际流动时供给泵的能量；

步骤4：计算损失的能量；

步骤5：根据步骤3和步骤4中计算的再热减温水质量流量和给水泵出口流量在等熵流动下吸收的能量以及实际流动时供给泵的能量和损失的能量计算给水泵中间抽头打开时给水泵的效率。

2.如权利要求1所述的一种给水泵中间抽头打开时计算汽动给水泵效率的方法，其特征是，所述步骤2中计算给水的质量流量的方法为：

$G_{gs}=\frac{C}{\sqrt{1-{\mathrm{\β}}^4}}\mathrm{\ϵ}\frac{\mathrm{\π}}{4}{d}^2\sqrt{2{\mathrm{\Δp\ρ}}_1}$

其中：G_gs为给水的质量流量；C为孔板流出系数；β为工作温度下节流件直径和管道内径之比；ε为流体可膨胀系数；d为工作温度下节流件直径；Δp为测量给水流量差压；ρ₁为工作温度下流体密度。

3.如权利要求1所述的一种给水泵中间抽头打开时计算汽动给水泵效率的方法，其特征是，所述步骤2中根据再热减温水流量差压计算再热减温水质量流量的方法为：

$G_{zj}=\frac{C}{\sqrt{1-{\mathrm{\β}}^4}}\mathrm{\ϵ}\frac{\mathrm{\π}}{4}{d}^2\sqrt{2{\mathrm{\Δp\ρ}}_1}$

其中，G_zj为再热减温水质量流量；C为孔板流出系数；β为工作温度下节流件直径和管道内径之比；ε为流体可膨胀系数；d为工作温度下节流件直径；Δp为测量给水流量差压；ρ₁为工作温度下流体密度。

4.如权利要求1所述的一种给水泵中间抽头打开时计算汽动给水泵效率的方法，其特征是，所述步骤3中计算再热减温水质量流量在等熵流动下吸收的能量的方法为：

Q_zjs＝G_zj(h_zjs-h₁)

其中，Q_zjs为再减水等熵流动吸收的能量，G_zj为再热减温水质量流量，h_zjs为再减水压力下等熵焓，h₁为给水泵入口流量焓。

5.如权利要求1所述的一种给水泵中间抽头打开时计算汽动给水泵效率的方法，其特征是，所述步骤3中计算再热减温水质量流量在实际流动时供给泵的能量Q_zj的方法为：

Q_zj＝G_zj(h_zj-h₁)

其中，G_zj为再热减温水质量流量，h_zj为再减水焓，h₁为给水泵入口流量焓。

6.如权利要求1所述的一种给水泵中间抽头打开时计算汽动给水泵效率的方法，其特征是，所述步骤3中计算给水泵出口流量实际流动传给泵的能量的方法为：

Q_gs＝G_gs(h₂-h₁)

其中，Q_gs为给水泵出口流量实际流动传给泵的能量，G_gs为给水的质量流量；h₁为给水泵入口流量焓，h₂为给水泵出口流量焓。

7.如权利要求1所述的一种给水泵中间抽头打开时计算汽动给水泵效率的方法，其特征是，所述步骤4中的损失的能量包括：平衡装置和轴密封装置泄漏流量造成的能量损失、泵体散热造成的热量损失以及流体的机械损失。

8.如权利要求1所述的一种给水泵中间抽头打开时计算汽动给水泵效率的方法，其特征是，所述损失的能量的计算方法为：

ΔQ＝(1％～2％)(Q_zj+Q_gs)

其中，ΔQ为各种能量损失项，Q_zj为再热减温水质量流量在实际流动时供给泵的能量，Q_gs为给水泵出口流量实际流动传给泵的能量。

9.如权利要求1所述的一种给水泵中间抽头打开时计算汽动给水泵效率的方法，其特征是，所述步骤5中计算给水泵中间抽头打开时给水泵的效率的方法为：

${\mathrm{\η}}_g=\frac{G_{zj}(h_{zjs}-h_1)+G_{gs}(h_{2s}-h_1)}{(1+1\%~2\%)\left(G_{zj}\right(h_{zj}-h_1)+G_{gs}(h_2-h_1\left)\right)}$

其中，G_zj为再热减温水质量流量，h_zjs为再减水压力下等熵焓，h₁为给水泵入口流量焓，h₂为给水泵出口流量焓，G_gs为给水的质量流量，h_2s为给水泵出口压力下等熵焓，h_zj为再减水焓。