CN108931378A - 一种测量汽轮机低压缸排汽焓值的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种测量汽轮机低压缸排汽焓值的方法，将汽轮机低压缸的排汽以流量q依次通入第一换热器和第二换热器的蒸汽流路；将高温水以流量Q依次通入第一换热器和第二换热器的水流路，排汽在第一换热器处被高温水加热为一次过热蒸汽，一次过热蒸汽在第二换热器处被加热为二次过热蒸汽；经过第一换热器后的高温水放热形成一次降温水，经过第二换热器后的一次降温水放热形成二次降温水；然后根据能量守恒原理计算得出汽轮机低压缸排汽的焓值。该方法采集参数少，计算简便并且测量精度较高，能够为火电机组的节能优化、诊断等工作提供理论参考。本发明还涉及一种测量汽轮机低压缸排汽焓值的装置。
Description
技术领域
本发明涉及汽轮机低压缸排汽焓值的参数测定领域，特别涉及一种测量汽轮机低压缸排汽焓值的方法及装置。
背景技术
汽轮机是火电站中的关键设备，为了保证其正常的运转，需要定期对其进行热力性能试验，无论是汽轮机组及其相关系统的热力性能诊断分析，还是对试验结果的计算、修正等，都需要对汽轮机低压缸排汽焓值进行计算。
汽轮机运行过程中，从末级抽汽至低压缸排汽均属于湿蒸汽区域，湿蒸汽的压力和温度不是独立变量，需要湿蒸汽的干度才能够确定湿蒸汽的状态参数，否则无法获得汽轮机低压缸排汽焓值。然而，对于湿蒸汽干度的测量，目前根本没有成熟稳定的工程测量方法，因此汽轮机低压缸排汽焓值也就无法准确获得，国内外涉及排汽焓值测量和计算的研究有很多，但大都较为复杂，影响因素多、精度不高。
因此，如何能够准确测量汽轮机低压缸排汽焓值，以便为火电机组的节能优化、诊断等工作提供参考是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明之目的之一在于公开一种测量汽轮机低压缸排汽焓值的方法，以便能够简便且准确的测量汽轮机低压缸排汽焓值，利用该焓值对汽轮机进行热力性能诊断分析，从而为火电机组的节能优化、诊断等工作提供参考。
本发明的另一目的在于公开一种测量汽轮机低压缸排汽焓值的装置。
为达到上述目的，本发明提供的测量汽轮机低压缸排汽焓值的方法为：将汽轮机低压缸的排汽以流量q依次通入第一换热器和第二换热器的蒸汽流路；将高温水以流量Q依次通入第一换热器和第二换热器的水流路，所述排汽在所述第一换热器处被所述高温水加热为一次过热蒸汽，所述一次过热蒸汽在所述第二换热器处被加热为二次过热蒸汽；经过所述第一换热器后的所述高温水放热形成一次降温水，经过所述第二换热器后的所述一次降温水放热形成二次降温水；
所述排汽的焓值为h1，测量所述一次过热蒸汽的焓值h2，测量所述二次过热蒸汽的焓值h3；测量所述高温水的焓值H1，测量所述一次降温水的焓值H2，测量所述二次降温水的焓值H3；
根据能量守恒原理计算得出：
优选的，所述汽轮机气压缸的排汽由凝汽器的喉部引出。
优选的，所述高温水由低压加热器的出口引出。
优选的，在所述排汽进入所述第一换热器之前对所述排汽节流，以提高所述排汽的干度。
本发明所公开的测量汽轮机低压缸排汽焓值的装置包括：
第一换热器，所述第一换热器具有第一蒸汽入口、第一蒸汽出口、第一水流入口和第一水流出口，汽轮机低压缸的排汽由所述第一蒸汽入口进入所述第一换热器；高温水由所述第一水流入口进入所述第一换热器；
第二换热器，所述第二换热器具有第二蒸汽入口、第二蒸汽出口、第二水流入口和第二水流出口，所述第二蒸汽入口与所述第一蒸汽出口相连，所述第二水流入口与所述第一水流出口相连；
所述排汽在所述第一换热器处被所述高温水加热为一次过热蒸汽，所述一次过热蒸汽在所述第二换热器处被加热为二次过热蒸汽；经过所述第一换热器后的所述高温水放热形成一次降温水，经过所述第二换热器后的所述一次降温水放热形成二次降温水；
焓值测量装置，所述排汽的焓值为h1，所述焓值测量装置用于测量所述一次过热蒸汽的焓值h2，测量所述二次过热蒸汽的焓值h3；测量所述高温水的焓值H1，测量所述一次降温水的焓值H2，测量所述二次降温水的焓值H3；
根据能量守恒原理计算得出：
优选的，还包括用于收集所述汽轮机低压缸的排汽的蒸汽收集装置，所述蒸汽收集装置包括一个或多个蒸汽收集单元，任意一所述蒸汽收集单元均包括多根收集支管和一根汇流管，其中，所述汇流管一端与所述收集支管相连，另一端与所述第一蒸汽入口相连；所述收集支管用于分布在凝汽器喉部的横截面处，任意一根所述收集支管上均开设有多个蒸汽收集孔，且每个所述蒸汽收集孔的蒸汽流量相等。
优选的，相邻两根所述收集支管之间的间距相等。
优选的，所述蒸汽收集装置包括多个所述蒸汽收集单元，多个所述蒸汽收集单元中的所述汇流管均与蒸汽总管相连，所述蒸汽总管直接与所述第一蒸汽入口相连。
优选的，所述蒸汽总管上还设置有节流阀门。
优选的，所述第二蒸汽出口与冷却设备连接，所述冷却设备的冷凝水出口与凝汽器连接。
优选的，所述第二水流出口与凝汽器连接，所述冷却设备还设置有蒸汽排放口，所述蒸汽排放口通过真空泵与凝汽器连接。
本发明所公开的测量汽轮机低压缸排汽焓值的方法，通过流量为Q的高温水分别在第一换热器中和第二换热器中对流量为q的汽轮机低压缸的排汽进行加热，使排汽分别吸热转化为一次过热蒸汽和二次过热蒸汽，而经过第一换热器和第二换热器放热后的高温水分别转化为一次降温水和二次降温水，一次过热蒸汽焓值h2、二次过热蒸汽焓值h3可以通过测量过热蒸汽的压力和温度准确测得；高温水焓值H1、一次降温水焓值H2和二次降温水焓值H3也可以通过测量水的压力和温度准确测得，由于换热时间很短，在不考虑换热损失的情况下，能量应当守恒，因此可得出：
(h1-h2)q＝(H1-H2)Q (1)
(h2-h3)q＝(H2-H3)Q (2)
由(1)式和(2)式可以得出：可见，本发明所公开的方法通过将汽轮机低压缸的排汽加热为过热蒸汽后，结合能量守恒原理即可计算出汽轮机低压缸排汽的焓值，该方法采集参数少，计算简便并且测量精度较高，能够为火电机组的节能优化、诊断等工作提供理论参考。
本发明中所公开的测量汽轮机低压缸排汽焓值的装置，同样是过将汽轮机低压缸的排汽加热为过热蒸汽后，结合能量守恒原理计算出汽轮机低压缸排汽的焓值，利用该装置进行汽轮机低压缸排汽焓值的计算时采集参数少，计算简便并且测量精度较高，能够为火电机组的节能优化、诊断等工作提供理论参考。
附图说明
图1为本发明一种实施例中所公开的测量汽轮机低压缸排汽焓值的装置的原理示意图；
图2为本发明一种实施例中所公开的蒸汽收集装置在凝汽器喉部的分布示意图。
其中，1为第一换热器，2为第二换热器，3为凝汽器，4为收集支管，5为汇流管，6为蒸汽总管，7为节流阀门，8为冷却设备，9为真空泵，10为第一开关阀，11为第二开关阀，12为蒸汽收集孔。
具体实施方式
本发明的核心之一在于提供一种测量汽轮机低压缸排汽焓值的方法，以便能够简便且准确的测量汽轮机低压缸排汽焓值，利用该焓值对汽轮机进行热力性能诊断分析，从而为火电机组的节能优化、诊断等工作提供参考。
本发明的另一核心在于提供一种测量汽轮机低压缸排汽焓值的装置。
请结合图1和图2，本发明实施例中所公开的测量汽轮机低压缸排汽焓值的方法具体如下：
将汽轮机低压缸的排汽以流量q依次通入第一换热器1和第二换热器2的蒸汽流路；将高温水以流量Q依次通入第一换热器1和第二换热器2的水流路，所述排汽(汽轮机低压缸的排汽)在所述第一换热器1处被所述高温水加热为一次过热蒸汽，所述一次过热蒸汽在所述第二换热器2处被加热为二次过热蒸汽；经过所述第一换热器1后的所述高温水放热形成一次降温水，经过所述第二换热器2后的所述一次降温水放热形成二次降温水；
所述排汽的焓值为h1，测量所述一次过热蒸汽的焓值h2，测量所述二次过热蒸汽的焓值h3；测量所述高温水的焓值H1，测量所述一次降温水的焓值H2，测量所述二次降温水的焓值H3；
由于换热时间很短，在不考虑换热损失的情况下，能量应当守恒，因此可得出：
(h1-h2)q＝(H1-H2)Q (1)
(h2-h3)q＝(H2-H3)Q (2)
由(1)式和(2)式可以得出：
排汽的流量q以及高温水的流量Q单位均为t/h(吨/小时)，由排汽焓值h1的计算公式可以看出，排汽焓值h1的计算不会用到排汽的流量q以及高温水的流量Q，因此，上述实施例中的排汽的流量q以及高温水的流量Q具体大小均不受限制，可以根据实际设备进行调整。
焓值的单位为kJ/kg(千焦/千克)，一次过热蒸汽的焓值h2、二次过热蒸汽的焓值h3、高温水的焓值测量H1、一次降温水的焓值H2以及二次降温水的焓值H3测量均通过压力和温度可以获得，干蒸汽和水的焓值的测量已经为本领域的公知技术，本申请文件中对此不再进行赘述。
为了方便汽轮机低压缸的排汽的引出，本实施例中具体是从凝汽器3的喉部将排汽引出，可引出高温水的位置较多，例如低压加热器的出水口、高压加热器的出水口等，本实施例中从压力较低的低压加热器的出水口引出高温水。更进一步的，在排汽进入到第一换热器1之前，本实施例中还对排汽进行了节流，以提高排汽的干度，保证排汽经过第一换热器1后即可被加热形成过热蒸汽，方便焓值的测量。
如图1和图2中所示，图1中的箭头代表蒸汽或水流的流向，本发明中所公开的测量汽轮机低压缸排汽焓值的装置，包括第一换热器1、第二换热器2以及焓值测量装置，第一换热器1具有第一蒸汽入口、第一蒸汽出口、第一水流入口和第一水流出口，汽轮机低压缸的排汽由第一蒸汽入口进入第一换热器中，高温水由第一水流入口进入第一换热器1中，第二换热器2具有第二蒸汽入口、第二蒸汽出口、第二水流入口以及第二水流出口，第二蒸汽入口与第一蒸汽出口相连，第二水流入口与第一水流出口相连；
汽轮机低压缸排汽在第一换热器1处被高温水加热为一次过热蒸汽，一次过热蒸汽在第二换热器2处被加热为二次过热蒸汽；经过第一换热器1后的高温水放热形成一次降温水，经过第二换热器2后的一次降温水放热形成二次降温水；
设定汽轮机低压缸排汽的焓值为h1，焓值测量装置用于测量一次过热蒸汽的焓值h2，测量二次过热蒸汽的焓值h3；测量高温水的焓值H1，测量一次降温水的焓值H2，测量二次降温水的焓值H3；
在不考虑换热损失的情况下，能量应当守恒，因此可得出：
(h1-h2)q＝(H1-H2)Q (1)
(h2-h3)q＝(H2-H3)Q (2)
由(1)式和(2)式可以得出：
可见，利用本发明所公开的装置可以将汽轮机低压缸的排汽加热为过热蒸汽后，结合能量守恒原理计算出汽轮机低压缸排汽的焓值，采用该装置进行汽轮机低压缸排汽焓值计算时所需采集的参数少，计算简便并且测量精度较高，能够为火电机组的节能优化、诊断等工作提供理论参考。
为了保证采集到的汽轮机低压缸排汽的真实性和准确性，本实施例中还设置了用于收集排汽的蒸汽收集装置，蒸汽收集装置包括一个或者多个蒸汽收集单元，每一个蒸汽收集单元均包括多根收集支管4和一根汇流管5，汇流管5一端通过大小接头与收集支管4相连，另一端直接或间接与第一蒸汽入口相连，收集支管4分布在凝汽器3喉部的横断面处，如图1和图2中所示，并且每一根收集支管4上均开设有多个蒸汽收集孔12，以便能够收集凝汽器3喉部各个位置的排汽，蒸汽收集孔12沿收集支管4的轴向开设，并且越密集其采样可靠性越高，为了保证准确性，需要每个蒸汽收集孔12的流量相等，由于凝汽器3各个位置处的蒸汽流速不同，因此需要根据凝汽器3各个位置处的流速将蒸汽收集孔设计为不同的大小，以保证通过各个蒸汽收集孔12的蒸汽流量相等。
如图1和图2中所示，任意相邻两根收集支管4之间的间距均相等，这可以尽量保证收集到的排汽样本的真实性，根据凝汽器3数量的不同，蒸汽收集装置可以设置有不同数量的蒸汽收集单元，蒸汽收集单元与凝汽器3的数量相同，多个蒸汽收集单元中的所述汇流管5均与蒸汽总管6通过连接件(如三通)相连，蒸汽总管6直接与第一蒸汽入口相连。
为了提高排汽的干度，保证排汽经过第一换热器1后即可被加热形成过热蒸汽，本实施例中还在蒸汽总管6上设置有节流阀门7，如图1中所示。
如图1中所示，第二蒸汽出口还与冷却设备8连接，冷却设备8内通有循环的冷却水，在冷却设备8的作用下，一部分蒸汽凝结为液态水，该部分液态水将沉积至冷却设备8底部，通过设置开关阀的方式可将沉积的液态水在必要时输送至凝汽器3内。
为了使没有形成液态水的蒸汽循环，冷却设备8上还设置有蒸汽排放口，蒸汽排放口通过真空泵9与凝汽器3连接。
如图1中所示，高温水从低压加热器的出水口引出，打开第一开关阀10后，高温水即可进入第一换热器1和第二换热器2内，为了实现高温水的循环，本实施例中的第二水流出口与凝汽器3连接，打开第二开关阀11后，即可将二次降温水送入凝汽器3内实现高温水的循环。
以上对本发明所提供的测量汽轮机低压缸排汽焓值的方法及装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (11)
1.一种测量汽轮机低压缸排汽焓值的方法，其特征在于，将汽轮机低压缸的排汽以流量q依次通入第一换热器(1)和第二换热器(2)的蒸汽流路；将高温水以流量Q依次通入第一换热器(1)和第二换热器(2)的水流路，所述排汽在所述第一换热器(1)处被所述高温水加热为一次过热蒸汽，所述一次过热蒸汽在所述第二换热器(2)处被加热为二次过热蒸汽；经过所述第一换热器(1)后的所述高温水放热形成一次降温水，经过所述第二换热器(2)后的所述一次降温水放热形成二次降温水；
所述排汽的焓值为h1，测量所述一次过热蒸汽的焓值h2，测量所述二次过热蒸汽的焓值h3；测量所述高温水的焓值H1，测量所述一次降温水的焓值H2，测量所述二次降温水的焓值H3；
根据能量守恒原理计算得出：
2.根据权利要求1所述的测量汽轮机低压缸排汽焓值的方法，其特征在于，所述汽轮机低压缸的排汽由凝汽器(3)的喉部引出。
3.根据权利要求1所述的测量汽轮机低压缸排汽焓值的方法，其特征在于，所述高温水由低压加热器的出口引出。
4.根据权利要求1所述的测量汽轮机低压缸排汽焓值的方法，其特征在于，在所述排汽进入所述第一换热器(1)之前对所述排汽节流，以提高所述排汽的干度。
5.一种测量汽轮机低压缸排汽焓值的装置，其特征在于，包括：
第一换热器(1)，所述第一换热器(1)具有第一蒸汽入口、第一蒸汽出口、第一水流入口和第一水流出口，汽轮机低压缸的排汽由所述第一蒸汽入口进入所述第一换热器(1)；高温水由所述第一水流入口进入所述第一换热器(1)；
第二换热器(2)，所述第二换热器(2)具有第二蒸汽入口、第二蒸汽出口、第二水流入口和第二水流出口，所述第二蒸汽入口与所述第一蒸汽出口相连，所述第二水流入口与所述第一水流出口相连；
所述排汽在所述第一换热器(1)处被所述高温水加热为一次过热蒸汽，所述一次过热蒸汽在所述第二换热器(2)处被加热为二次过热蒸汽；经过所述第一换热器(1)后的所述高温水放热形成一次降温水，经过所述第二换热器(2)后的所述一次降温水放热形成二次降温水；
焓值测量装置，所述排汽的焓值为h1，所述焓值测量装置用于测量所述一次过热蒸汽的焓值h2，测量所述二次过热蒸汽的焓值h3；测量所述高温水的焓值H1，测量所述一次降温水的焓值H2，测量所述二次降温水的焓值H3；
根据能量守恒原理计算得出：
6.根据权利要求5所述的测量汽轮机低压缸排汽焓值的装置，其特征在于，还包括用于收集所述汽轮机低压缸的排汽的蒸汽收集装置，所述蒸汽收集装置包括一个或多个蒸汽收集单元，任意一所述蒸汽收集单元均包括多根收集支管(4)和一根汇流管(5)，其中，所述汇流管(5)一端与所述收集支管(4)相连，另一端与所述第一蒸汽入口相连；所述收集支管(4)用于分布在凝汽器(3)喉部的横截面处，任意一根所述收集支管(4)上均开设有多个蒸汽收集孔(12)，且每个所述蒸汽收集孔(12)的蒸汽流量相等。
7.根据权利要求6所述的测量汽轮机低压缸排汽焓值的装置，其特征在于，相邻两根所述收集支管(4)之间的间距相等。
8.根据权利要求6所述的测量汽轮机低压缸排汽焓值的装置，其特征在于，所述蒸汽收集装置包括多个所述蒸汽收集单元，多个所述蒸汽收集单元中的所述汇流管(5)均与蒸汽总管(6)相连，所述蒸汽总管(6)直接与所述第一蒸汽入口相连。
9.根据权利要求8所述的测量汽轮机低压缸排汽焓值的装置，其特征在于，所述蒸汽总管(6)上还设置有节流阀门(7)。
10.根据权利要求5所述的测量汽轮机低压缸排汽焓值的装置，其特征在于，所述第二蒸汽出口与冷却设备(8)连接，所述冷却设备(8)的冷凝水出口与凝汽器(3)连接。
11.根据权利要求10所述的测量汽轮机低压缸排汽焓值的装置，其特征在于，所述第二水流出口与凝汽器连接，所述冷却设备(8)还设置有蒸汽排放口，所述蒸汽排放口通过真空泵(9)与凝汽器(3)连接。
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