CN107368620B - 一种低压加热器疏水泵进气和进水流量的计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低压加热器疏水泵进汽和进水流量的计算方法，具有依次串联的n级低压加热器，n≥3，第1级低压加热器的出口连接除氧器，利用疏水泵将第n级低压加热器的疏水与第n级低压加热器出口的给水混合，其他各级低压加热器的疏水逐级自流；对第1、2、、、n‑1级低压加热器建立热平衡方程式，计算得到第1、2、、、n‑1级低压加热器的抽汽流量；根据上述第1、2、、、n‑1级低压加热器的抽汽流量，对第n级低压加热器同时建立热平衡方程式和流量平衡方程式，基于迭代方法，计算得到第n级低压加热器的抽汽流量和进水流量，即分别为低压加热器疏水泵进汽流量和进水流量。

Description

一种低压加热器疏水泵进气和进水流量的计算方法
技术领域
本发明属于热力系统测量领域，具体涉及一种低压加热器疏水泵进气和进水流量的计算方法。
背景技术
近年来，随着火电机组向大容量高参数发展，回热系统对机组热经济性的影响也逐渐增大。传统火电机组低压加热器疏水系统以疏水自流式为主，低压加热器的疏水从高向低逐级自流，最终排往凝汽器。疏水逐级自流，一方面疏水往下级释放热量排挤了下级进汽量，减小了回热进汽效果，另一方面疏水排到凝汽器增大了冷源损失，因此在大容量火电机组中，在某一级或几级低压加热器系统中设置疏水泵，将本级疏水送到本级加热器出口，提高了加热器出口水温，排挤更高一级低压加热器进汽量，同时减少了冷源损失。
为改善加热器的回热效果，目前，通常会为加热器设置疏水泵。图1所示为一种设置疏水泵的低压加热器系统，#5、#6低压加热器疏水逐级自流到#7低压加热器，#7低压加热器的疏水泵将#5、#6、#7三级低压加热器的疏水打到#7低压加热器的出口，因此增加疏水泵后，进出加热器的凝结水流量不再相同，#7低压加热器出水流量等于除氧器入口主凝结水流量，#7低压加热器进水流量和进汽流量均未知。
传统的测量方法通常采用仪表直接测量。在回热系统中增设疏水泵测点，需根据对它的性能要求，流体特性、安装要求、环境条件和费用因素等来选择合适的流量计。增设此测点后，对流量将存在一定的影响，并需花费人力物力对其进行维护。因此，从硬件方面直接解决疏水泵流量的问题耗时耗力，存在诸多不便。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种准确、方便计算带疏水泵低压加热器进水和进汽流量的方法。该方法以热平衡方法为基础，利用EXCEL的循环迭代功能，可以方便、准确的同时计算出带疏水泵低压加热器的进水和进汽流量。
本发明采用下面的技术方案：
一种低压加热器疏水泵进汽和进水流量的计算方法，具有依次串联的n级低压加热器，n≥3，第1级低压加热器的出口连接除氧器，第n级低压加热器设有疏水泵，利用疏水泵将第n级低压加热器的疏水与第n级低压加热器出口的给水混合，其他各级低压加热器的疏水逐级自流；
对第1、2、、、n-1级低压加热器建立热平衡方程式，计算得到第1、2、、、n-1级低压加热器的抽汽流量；
根据上述第1、2、、、n-1级低压加热器的抽汽流量，对第n级低压加热器同时建立热平衡方程式和流量平衡方程式，基于迭代方法，计算得到第n级低压加热器的抽汽流量和进水流量，即分别为低压加热器疏水泵进汽流量和进水流量。
进一步的，计算得到第1、2、、、n-1级低压加热器的抽汽流量具体方法为：
获取第1级低压加热器的抽汽压力、抽汽温度、进水温度、出水温度和疏水温度，采用水和水蒸汽热力性质模型计算得到第1级低压加热器的抽汽焓值、进水焓值、出水焓值和疏水焓值；获取第1级低压加热器至除氧器的主凝结水流量；根据上述参数，对第1级低压加热器建立热平衡方程式，计算得到第1级低压加热器的抽汽流量；
G1h1+Gnsh1进＝G1h1疏+Gnsh1出
式中：G1为第1级低压加热器抽汽流量，Gns为第1级低压加热器至除氧器主凝结水流量，h1为第1级抽汽焓值，h1进为第1级低压加热器进水焓值，h1疏为第1级低压加热器疏水焓值，h1出为第1级低压加热器出水焓值。
根据热平衡方程式求得第1级低压加热器抽汽流量如下：
Figure BDA0001311776170000021
获取第2、、、n-1级低压加热器的抽汽压力、抽汽温度、进水温度和疏水温度，采用水和水蒸汽热力性质模型计算得到第2、、、n-1级低压加热器的抽汽焓值、进水焓值和疏水焓值；根据第1级低压加热器至除氧器的主凝结水流量、第2、、、n-1级低压加热器的抽汽焓值、进水焓值和疏水焓值，对第2、、、n-1级低压加热器建立热平衡方程式，计算得到第2、、、n-1级低压加热器的抽汽流量。
Gn-1hn-1+Gn-2hn-2疏+Gnshn-1进＝(Gn-2+Gn-1)hn-1疏+Gnshn-2进
式中：Gn-1为第n-1级低压加热器进汽流量，hn-1为第n-1级低压加热器进汽焓值，hn-1进为第n-1低压加热器进水焓值，hn-1疏为第n-1级低压加热器疏水焓值。
根据热平衡方程式求得n-1级低压加热器进汽流量如下：
Figure BDA0001311776170000031
进一步的，获取第n级低压加热器的抽汽压力、抽汽温度和进水温度，采用水和水蒸汽热力性质模型计算得到第n级低压加热器的抽汽焓值、进水焓值；设置第n级低压加热器的假设进水流量，结合所述第1、2、、、n-1级低压加热器的抽汽流量、第n-1级低压加热器的疏水焓值、第n-1级低压加热器的进水焓值、第1级低压加热器至除氧器的主凝结水流量、第n级低压加热器的抽汽焓值、进水焓值对第n级低压加热器建立热平衡方程式，计算得到以第n级低压加热器的假设进水流量为前提的第n级低压加热器的抽汽流量，即为低压加热器疏水泵进汽流量；
对第n级低压加热器列热平衡方程式如下：
(Gn-2+Gn-1)hn-1疏+Gn进hn进+Gnhn＝Gnshn-1进
式中：Gn为第n级低压加热器进汽流量，Gn进为第n级低压加热器的假设进水流量，hn为第n级低压加热器进汽焓值，hn进为第n级低压加热器进水焓值。
根据热平衡方程式求得第n级低压加热器进汽流量如下：
Figure BDA0001311776170000032
根据所述第1、2、、、n级低压加热器的抽汽流量以及第1级低压加热器至除氧器的主凝结水流量对第n级低压加热器建立流量平衡方程式，反向计算得到第n级低压加热器的算术进水流量，令所述第n级低压加热器的假设进水流量等于第n级低压加热器的算术进水流量，基于迭代方法进行计算，得到最终迭代值作为第n级低压加热器的进水流量，即为低压加热器疏水泵进水流量。
对第n级低压加热器列流量平衡方程式如下：
Gn进’＝Gns-G1-G2-、、-Gn-1-Gn
Gn进’为第n级低压加热器的算术进水流量。
进一步的，采用EXCEL进行基于迭代方法的自动计算。
进一步的，采用EXCEL中的IFC-97工业用水和水蒸汽热力性质模型进行计算。
进一步的，所述第1级低压加热器至除氧器的主凝结水流量通过测量第1级低压加热器至除氧器主凝结水的流量差压，所述第1级低压加热器至除氧器主凝结水的流量差压采用ASME流量喷嘴测量，然后通过EXCEL中的ASME喷嘴流量计算模型计算第1级低压加热器至除氧器的主凝结水流量。
进一步的，所述第1、2、、、n级低压加热器的抽汽压力采用压力变送器测量。
进一步的，所述第1级低压加热器的抽汽温度、进水温度、出水温度和疏水温度，第2、、、n-1级低压加热器的抽汽温度、进水温度和疏水温度，第n级低压加热器的抽汽温度和进水温度均采用温度元件测量。
本发明的有益效果：
本发明提出的方案，以加热器的热量和流量平衡为基础，将计算进汽和进水流量的公式输入到EXCEL表格中，启用EXCEL的自动迭代功能，可以实现自动计算，并能同时计算出进汽和进水流量，简便、直观、准确，尤其适用于电厂热力试验从业人员进行热力计算。
附图说明
附图1为本发明一实施例的带疏水泵的低压加热器系统。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明：
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本发明的一种典型实施例是一种低压加热器疏水泵进汽和进水流量的计算方法，具有依次串联的n级低压加热器，n≥3，第1级低压加热器的出口连接除氧器，第n级低压加热器设有疏水泵，利用疏水泵将第n级低压加热器的疏水与第n级低压加热器出口的给水混合，其他各级低压加热器的疏水逐级自流；
对第1、2、、、n-1级低压加热器建立热平衡方程式，计算得到第1、2、、、n-1级低压加热器的抽汽流量；
根据上述第1、2、、、n-1级低压加热器的抽汽流量，对第n级低压加热器同时建立热平衡方程式和流量平衡方程式，基于迭代方法，计算得到第n级低压加热器的抽汽流量和进水流量，即分别为低压加热器疏水泵进汽流量和进水流量。
进一步的，计算得到第1、2、、、n-1级低压加热器的抽汽流量具体方法为：
获取第1级低压加热器的抽汽压力、抽汽温度、进水温度、出水温度和疏水温度，采用水和水蒸汽热力性质模型计算得到第1级低压加热器的抽汽焓值、进水焓值、出水焓值和疏水焓值；获取第1级低压加热器至除氧器的主凝结水流量；根据上述参数，对第1级低压加热器建立热平衡方程式，计算得到第1级低压加热器的抽汽流量；
获取第2、、、n-1级低压加热器的抽汽压力、抽汽温度、进水温度和疏水温度，采用水和水蒸汽热力性质模型计算得到第2、、、n-1级低压加热器的抽汽焓值、进水焓值和疏水焓值；根据第1级低压加热器至除氧器的主凝结水流量、第2、、、n-1级低压加热器的抽汽焓值、进水焓值和疏水焓值，对第2、、、n-1级低压加热器建立热平衡方程式，计算得到第2、、、n-1级低压加热器的抽汽流量。
进一步的，获取第n级低压加热器的抽汽压力、抽汽温度和进水温度，采用水和水蒸汽热力性质模型计算得到第n级低压加热器的抽汽焓值、进水焓值；设置第n级低压加热器的假设进水流量，结合所述第1、2、、、n-1级低压加热器的抽汽流量、第n-1级低压加热器的疏水焓值、第n-1级低压加热器的进水焓值、第1级低压加热器至除氧器的主凝结水流量、第n级低压加热器的抽汽焓值、进水焓值对第n级低压加热器建立热平衡方程式，计算得到以第n级低压加热器的假设进水流量为前提的第n级低压加热器的抽汽流量，即为低压加热器疏水泵进汽流量；
根据所述第1、2、、、n级低压加热器的抽汽流量以及第1级低压加热器至除氧器的主凝结水流量对第n级低压加热器建立流量平衡方程式，反向计算得到第n级低压加热器的算术进水流量，令所述第n级低压加热器的假设进水流量等于第n级低压加热器的算术进水流量，基于迭代方法进行计算，得到最终迭代值作为第n级低压加热器的进水流量，即为低压加热器疏水泵进水流量。
其中，采用EXCEL进行基于迭代方法的自动计算，同时采用EXCEL中的IFC-97工业用水和水蒸汽热力性质模型进行计算。
本实施例中，第1级低压加热器至除氧器的主凝结水流量通过测量第1级低压加热器至除氧器主凝结水的流量差压，所述第1级低压加热器至除氧器主凝结水的流量差压采用ASME流量喷嘴测量，然后通过EXCEL中的ASME喷嘴流量计算模型计算第1级低压加热器至除氧器的主凝结水流量。
第1、2、、、n级低压加热器的抽汽压力采用压力变送器测量。
第1级低压加热器的抽汽温度、进水温度、出水温度和疏水温度，第2、、、n-1级低压加热器的抽汽温度、进水温度和疏水温度，第n级低压加热器的抽汽温度和进水温度均采用温度元件测量。
图1为具有三级低压加热器的系统，应用本发明的方法有：
(1)首先需要测量以下参数：五级低压加热器的抽汽压力、抽汽温度，六级低压加热器的抽汽压力、抽汽温度，七级低压加热器的抽汽压力、抽汽温度，#5、#6、#7低压加热器进水温度，#5低压加热器出水温度，#5、#6低压加热器疏水温度，#5低压加热器至除氧器主凝结水流量。其中压力测点更换压力变送器测量，温度测点更换温度原件测量，流量测点利用安装在#5低压加热器至除氧器进水管上的ASME流量喷嘴测量差压。
(2)根据步骤(1)测量的压力、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#5、#6、#7低压加热器抽汽焓值，#5、#6、#7低压加热器进水焓值、#5、#6低压加热器疏水焓值，#5低压加热器出水焓值；根据步骤(1)测量的#5低压加热器至除氧器主凝结水流量差压，利用加载在EXCEL中的ASME喷嘴流量计算模型计算主凝结水流量。
(3)对#5低压加热器列热平衡方程式，计算#5低压加热器抽汽流量。
(4)对#6低压加热器列热平衡方程式，计算#6低压加热器抽汽流量。
(5)任意假定一个#7低压加热器的进水流量值，对#7低压加热器列热平衡方程式，计算#7低压加热器抽汽流量。
(6)利用步骤(2)、(3)、(4)、(5)计算的主凝结水流量和#5、#6、#7低压加热器抽汽流量，对#7低压加热器列流量平衡方程式，计算得到#7低压加热器进水流量。
(7)将步骤(5)假定的#7低压加热器进水流量等于步骤(6)计算的#7低压加热器进水流量，启用EXCEL的自动迭代功能，EXCEL自动完成迭代计算，直到两者相等，得到的最终迭代值为#7低压加热器的进水流量，同时步骤(5)会输出#7低压加热器抽汽流量的计算值即#7低压加热器进汽流量数值。
所述步骤(3)中，对#5低压加热器列热平衡方程式如下：
G5h5+Gnsh5进＝G5h5疏+Gnsh5出
式中：G5为#5低压加热器抽汽流量，Gns为#5低压加热器至除氧器主凝结水流量，h5为#5低压加热器抽汽汽焓值，h5进为#5低压加热器进水焓，h5疏为#5低压加热器疏水焓，h5出为#5低压加热器出水焓。
根据热平衡方程式求得#5低压加热器抽汽流量如下：
Figure BDA0001311776170000071
所述步骤(4)中，对#6低压加热器列热平衡方程式如下：
G6h6+G5h5疏+Gnsh6进＝(G5+G6)h6疏+Gnsh5进
式中：G6为#6低压加热器抽汽流量，h6为#6低压加热器抽汽焓值，h6进为#6低压加热器进水焓值，h6疏为#6低压加热器疏水焓值。
根据热平衡方程式求得#6低压加热器抽汽流量如下：
Figure BDA0001311776170000072
所述步骤(5)中，对#7低压加热器列热平衡方程式如下：
(G5+G6)h6疏+G7进h7进+G7h7＝Gnsh6进
式中：G7为#7低压加热器抽汽流量，G7进为假设的#7低压加热器进水流量，h7为#7低压加热器抽汽焓值，h7进为#7低压加热器进水焓值。
根据热平衡方程式求得#7低压加热器进汽流量如下：
Figure BDA0001311776170000073
所述步骤(6)中，对#7低压加热器列流量平衡方程式如下：
G7进’＝Gns-G5-G6-G7
本发明提出的方案，以加热器的热量和流量平衡为基础，将计算进汽和进水流量的公式输入到EXCEL表格中，启用EXCEL的自动迭代功能，可以实现自动计算，并能同时计算出进汽和进水流量，简便、直观、准确，尤其适用于电厂热力试验从业人员进行热力计算。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种低压加热器疏水泵进汽和进水流量的计算方法，具有依次串联的n级低压加热器，n≥3，第1级低压加热器的出口连接除氧器，第n级低压加热器设有疏水泵，利用疏水泵将第n级低压加热器的疏水与第n级低压加热器出口的给水混合，其他各级低压加热器的疏水逐级自流，其特征在于：
对第1、2、、、n-1级低压加热器建立热平衡方程式，计算得到第1、2、、、n-1级低压加热器的抽汽流量；
其中，根据第1级低压加热器的抽汽压力、抽汽温度、进水温度、出水温度和疏水温度以及第1级低压加热器至除氧器的主凝结水流量，建立第1级低压加热器的热平衡方程式；根据第2、、、n-1级低压加热器的抽汽压力、抽汽温度、进水温度、出水温度和疏水温度以及第1级低压加热器至除氧器的主凝结水流量，建立第2、、、n-1级低压加热器的热平衡方程式；
根据第1、2、、、n-1级低压加热器的抽汽流量以及第1级低压加热器至除氧器的主凝结水流量，对第n级低压加热器同时建立热平衡方程式和流量平衡方程式，基于迭代方法，计算得到第n级低压加热器的抽汽流量和进水流量，即分别为低压加热器疏水泵进汽流量和进水流量；
计算得到第1、2、、、n-1级低压加热器的抽汽流量具体方法为：
获取第1级低压加热器的抽汽压力、抽汽温度、进水温度、出水温度和疏水温度，采用水和水蒸汽热力性质模型计算得到第1级低压加热器的抽汽焓值、进水焓值、出水焓值和疏水焓值；获取第1级低压加热器至除氧器的主凝结水流量；根据上述参数，对第1级低压加热器建立热平衡方程式，计算得到第1级低压加热器的抽汽流量；
获取第2、、、n-1级低压加热器的抽汽压力、抽汽温度、进水温度和疏水温度，采用水和水蒸汽热力性质模型计算得到第2、、、n-1级低压加热器的抽汽焓值、进水焓值和疏水焓值；根据第1级低压加热器至除氧器的主凝结水流量、第2、、、n-1级低压加热器的抽汽焓值、进水焓值和疏水焓值，对第2、、、n-1级低压加热器建立热平衡方程式，计算得到第2、、、n-1级低压加热器的抽汽流量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：获取第n级低压加热器的抽汽压力、抽汽温度和进水温度，采用水和水蒸汽热力性质模型计算得到第n级低压加热器的抽汽焓值、进水焓值；设置第n级低压加热器的假设进水流量，结合所述第1、2、、、n-1级低压加热器的抽汽流量、第n-1级低压加热器的疏水焓值、第n-1级低压加热器的进水焓值、第1级低压加热器至除氧器的主凝结水流量、第n级低压加热器的抽汽焓值、进水焓值对第n级低压加热器建立热平衡方程式，计算得到以第n级低压加热器的假设进水流量为前提的第n级低压加热器的抽汽流量，即为低压加热器疏水泵进汽流量；
根据所述第1、2、、、n级低压加热器的抽汽流量以及第1级低压加热器至除氧器的主凝结水流量对第n级低压加热器建立流量平衡方程式，反向计算得到第n级低压加热器的算术进水流量，令所述第n级低压加热器的假设进水流量等于第n级低压加热器的算术进水流量，基于迭代方法进行计算，得到最终迭代值作为第n级低压加热器的进水流量，即为低压加热器疏水泵进水流量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：采用EXCEL进行基于迭代方法的自动计算。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：采用EXCEL中的IFC-97工业用水和水蒸汽热力性质模型进行计算。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述第1级低压加热器至除氧器的主凝结水流量通过测量第1级低压加热器至除氧器主凝结水的流量差压，所述第1级低压加热器至除氧器主凝结水的流量差压采用ASME流量喷嘴测量，然后通过EXCEL中的ASME喷嘴流量计算模型计算第1级低压加热器至除氧器的主凝结水流量。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述第1、2、、、n级低压加热器的抽汽压力采用压力变送器测量。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述第1级低压加热器的抽汽温度、进水温度、出水温度和疏水温度，第2、、、n-1级低压加热器的抽汽温度、进水温度和疏水温度，第n级低压加热器的抽汽温度和进水温度均采用温度元件测量。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：对第1级低压加热器建立热平衡方程式，计算得到第1级低压加热器的抽汽流量；
G1h1+Gnsh1进＝G1h1疏+Gnsh1出
式中：G1为第1级低压加热器抽汽流量，Gns为第1级低压加热器至除氧器主凝结水流量，h1为第1级抽汽焓值，h1进为第1级低压加热器进水焓值，h1疏为第1级低压加热器疏水焓值，h1出为第1级低压加热器出水焓值；
根据热平衡方程式求得第1级低压加热器抽汽流量如下：
Figure FDA0002933986320000031
对第2、、、n-1级低压加热器建立热平衡方程式，计算得到第2、、、n-1级低压加热器的抽汽流量：
Gn-1hn-1+Gn-2hn-2疏+Gnshn-1进＝(Gn-2+Gn-1)hn-1疏+Gnshn-2进
式中：Gn-1为第n-1级低压加热器进汽流量，hn-1为第n-1级低压加热器进汽焓值，hn-1进为第n-1低压加热器进水焓值，hn-1疏为第n-1级低压加热器疏水焓值；
根据热平衡方程式求得n-1级低压加热器进汽流量如下：
Figure FDA0002933986320000041
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：对第n级低压加热器列热平衡方程式如下：
(Gn-2+Gn-1)hn-1疏+Gn进hn进+Gnhn＝Gnshn-1进
式中：Gn为第n级低压加热器进汽流量，Gn进为第n级低压加热器的假设进水流量，hn为第n级低压加热器进汽焓值，hn进为第n级低压加热器进水焓值；
根据热平衡方程式求得第n级低压加热器进汽流量如下：
Figure FDA0002933986320000042
对第n级低压加热器列流量平衡方程式如下：
Gn进’＝Gns-G1-G2-、、-Gn-1-Gn
Gn进’为第n级低压加热器的算术进水流量。
CN201710408899.4A 2017-06-02 2017-06-02 一种低压加热器疏水泵进气和进水流量的计算方法 Active CN107368620B (zh)

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