CN109211439B - 一种汽轮机低压缸排汽焓值在线监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种汽轮机低压缸排汽焓值在线监测系统及方法，该系统在低压缸排汽至凝汽器的蒸汽管道、轴加、四组低加对应设有传感器；本发明增加了对循环水流量和进出水温度的监测，从而可以间接的通过冷端系统来计算低压缸排汽的热量；对汽轮机热力系统的凝汽器建立热量平衡方程计算低压缸排汽热量时，将直接能够测量的循环水系统带走的热量引入热平衡方程，从而大大简化了热平衡方程的建立，避免了传统计算方法带来的累积误差；本发明监测系统中仅对低加系统参数和冷端系统的参数进行监测，最大限度的减少了计算的参数，这样可以有效的提高低压缸排汽焓值的计算精度。

Description

一种汽轮机低压缸排汽焓值在线监测系统及方法

技术领域

本发明涉及一种汽轮机低压缸排汽焓值在线监测系统及方法，属火力发电厂节能技术领域。

背景技术

汽轮机低压缸排汽焓值的在线监测对火电机组的在线经济性分析有着重要的作用。但是汽轮机低压缸排汽处于湿蒸汽区，其焓值不能根据压力和温度直接进行计算。而在线干度测量装置的测量技术目前还不够成熟可靠，常规循环迭代计算方法的在线计算速度又很难满足在线监测的需要，且所需参数太多。发明专利(申请号:201410156414.3)提出的汽轮机低压缸排汽焓值在线监测方法中将汽轮机末两级的抽汽流量当做了实时运行能够监测到的数值，而未考虑实际运行中末两级抽汽已处于湿蒸汽区，抽汽的焓值必须通过迭代计算的方法才能计算得出。

本发明主要依据高精度热力性能试验测试的有关低压缸内部的通流特性和反向热平衡法，设计出了一套汽轮机低压缸排汽焓值的在线监测系统及计算方法。该方法避开了传统方法的循环迭代计算，同时也避免了全面性热力系统计算带来的累积误差和繁琐计算，从而大大提高了在线监测系统的精度和在线计算速度。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供一种汽轮机低压缸排汽焓值在线监测系统及方法。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：

一种汽轮机低压缸排汽焓值在线监测系统，其中包括低压缸、凝汽器、凝结水泵、轴加和四组低压加热器，四组低压加热器分别为低加1、低加2、低加3、低加4；低压缸出口和凝汽器蒸汽入口通过低压缸排汽管道连接，凝结水泵、轴加、低加1、低加2、低加3和低加4沿水流方向依次设置于凝汽器凝结水出口与凝结水出水管道之间；低加1、低加2和低加3分别通过对应的蒸汽管道与低压缸连接；相邻两组低加还通过疏水管道连接，低加1和轴加分别通过疏水管道与凝汽器连接；低压缸排汽至凝汽器的蒸汽管道、轴加、低加1、低加2、低加3和低加4对应设有传感器，凝汽器的循环水管路中循环水进水管道设有流量传感器和温度传感器，循环水出水管道设有温度传感器，各传感器采集的数据传输给数据处理模块。

本发明的进一步设计在于：

低压缸排汽至凝汽器的蒸汽管道、轴加、低加1、低加2、低加3和低加4对应设有的传感器包括压力传感器、温度传感器和流量传感器；

压力传感器分别设置于各低加蒸汽入口、低加1至低加3对应的蒸汽管道抽汽口、低压缸排汽管道、凝汽器补水管道、凝结水入水管道和轴加进汽管道，用于采集各处的压力数据传输给数据处理模块；

温度传感器分别设置于低加3和低加4蒸汽入口、低加3蒸汽管道抽汽口、各低加出水处、轴加出水处、凝汽器出水处、凝结水入水管道、各低加疏水管道、循环水进水和出水管道、凝汽器补水管道、轴加疏水管道和轴加进汽管道，用于采集各处的温度数据传输给数据处理模块；

流量传感器分别设置于凝汽器补水管道、凝结水入水管道、凝汽器循环水管道中循环水进水管道，用于采集各处的流量数据传输给数据处理模块。

还包括终端显示模块，所述终端显示模块与数据处理模块连接，用于接收数据处理模块处理后数据并进行显示。

一种汽轮机低压缸排汽焓值在线监测方法，包括如下步骤：

1)实时运行数据采集：

采集当前汽轮机的实时运行数据，所述实时运行数据包括：轴加进汽压力、轴加出水和进水温度、循环水进水和出水温度、循环水进水流量、凝汽器补水压力、温度和流量、轴加疏水温度、轴加进汽温度、凝结水泵入口温度、凝结水压力和流量、低压缸排汽压力、各低加疏水温度、低加1-低加3抽汽压力、各低加进汽压力、低加3和低加4进汽温度、低加3抽汽温度和各低加出水温度；

2)低压缸排汽焓值的计算：

2.1)轴加疏水流量的计算：

通过对轴加建立热平衡方程计算轴加疏水流量，其中热平衡方程如公式(1)所示：

其中：h_zq＝f(p_z,t_zq)；h_zs＝f(p_z,t_zs)；h_zc＝f(p_c,t_zc)；h_zj＝f(p_c,t_zj)；f代表的是水和水蒸汽性质计算软件中根据压力和温度求取焓值的函数关系；

式中：D_zs为轴加疏水流量；D_c为凝结水流量；h_zq为轴加进汽焓值；h_zs为轴加疏水焓值；h_zc为轴加出水焓值；h_zj为轴加进水焓值；p_z为轴加进汽压力；t_zq为轴加进汽温度；t_zs为轴加疏水温度；p_c为凝结水压力；t_zc为轴加出水温度；t_zj为轴加进水温度；

2.2)低加疏水流量的计算：

首先按下式计算低加3抽汽至低加2抽汽的级间效率η_3-2与低加2抽汽至低加1抽汽的级间效率η_2-1：

其中：f₁代表的是水和水蒸汽性质计算软件中根据压力和熵值求取焓值的函数关系，f₂代表的是水和水蒸汽性质计算软件中根据压力和焓值求取熵值的函数关系；

式中：η_3-2为低加3抽汽至低加2抽汽的级间效率；η_2-1为低加2抽汽至低加1抽汽的级间效率；为低加3抽汽至低加2抽汽的低加2抽汽理想焓值；/>为低加2抽汽至低加1抽汽的低加1抽汽理想焓值；S_3t为汽轮机热力性能试验测试的低加3抽汽熵值；S_2t为汽轮机热力性能试验测试的低加2抽汽熵值；/>为汽轮机热力性能试验测试的低加3抽汽焓值；为汽轮机热力性能试验测试的低加2抽汽焓值；/>为汽轮机热力性能试验测试的低加1抽汽焓值；/>为汽轮机热力性能试验测试的低加3抽汽压力；/>为汽轮机热力性能试验测试的低加2抽汽压力；/>为汽轮机热力性能试验测试的低加1抽汽压力；

然后通过对各低压加热器建立热平衡方程依次计算低加4、低加3、低加2、低加1的蒸汽进汽流量，其中热平衡方程如公式(3)、公式(4)、公式(5)、公式(6)所示，并根据公式(2)计算低加1疏水流量：

D_1s＝D_4,q+D_3,q+D_2,q+D_1,q 公式(2)

其中：h_4,c＝f(p_c,t_4,c)；h_4,j＝f(p_c,t_4,j)；h_4,q＝f(p_4,q,t_4,q)；h_4,s＝f(p_4,q,t_4,s)；h_3,c＝f(p_c,t_3,c)；h_3,j＝f(p_c,t_3,j)；h_3,s＝f(p_3,q,t_3,s)；h_3,q＝f(p_3,q,t_3,q)；h_2,c＝f(p_c,t_2,c)；h_2,j＝f(p_c,t_2,j)；h_2,s＝f(p_2,q,t_2,s)；h_1,c＝f(p_c,t_1,c)；h_1,j＝f(p_c,t_1,j)；h_1,s＝f(p_1,q,t_1,s)； f代表的是水和水蒸汽性质计算软件中根据压力和温度求取焓值的函数关系；f₁代表的是水和水蒸汽性质计算软件中根据压力和熵值求取焓值的函数关系；f₂代表的是水和水蒸汽性质计算软件中根据压力和焓值求取熵值的函数关系；下一级加热器的进水温度等于上一级加热器的出水温度，即低加4进水温度等于低加3出水温度，低加3进水温度等于低加2出水温度，低加2进水温度等于低加1出水温度；

式中：D_1s为低加1疏水流量；D_4,q为低加4的蒸汽进汽流量；D_3,q为低加3的蒸汽进汽流量；D_2,q为低加2的蒸汽进汽流量；D_1,q为低加1的蒸汽进汽流量；D_c为凝结水流量；h_4,c为低加4出水焓值；h_4,j为低加4进水焓值；h_4,q为低加4进汽焓值；h_4,s为低加4疏水焓值；h_3,c为低加3出水焓值；h_3,j为低加3进水焓值；h_3,q为低加3进汽焓值；h_3,s为低加3疏水焓值；h_2,c为低加2出水焓值；h_2,j为低加2进水焓值；h_2,q为低加2进汽焓值；h_2,s为低加2疏水焓值；h_1,c为低加1出水焓值；h_1,j为低加1进水焓值；h_1,q为低加1进汽焓值；h_1,s为低加1疏水焓值；p_c为凝结水压力；t_4,c为低加4的出水温度；t_4,j为低加4的进水温度；p_4,q为低加4的进汽压力；t_4,q为低加4的进汽温度；t_4,s为低加4的疏水温度；t_3,c为低加3的出水温度；t_3,j为低加3的进水温度；t_3,s为低加3的疏水温度；p_3,q为低加3的进汽压力；t_3,q为低加3的进汽温度；t_2,c为低加2的出水温度；t_2,j为低加2的进水温度；t_2,s为低加2的疏水温度；p_2,q为低加2的进汽压力；t_1,c为低加1的出水温度；t_1,j为低加1的进水温度；t_1,s为低加1的疏水温度；p_1,q为低加1的进汽压力；η_2-1为低加2抽汽至低加1抽汽的级间效率；η_3-2为低加3抽汽至低加2抽汽的级间效率；为低加2抽汽至低加1抽汽的低加1抽汽理想焓值；/>为低加3抽汽至低加2抽汽的低加2抽汽理想焓值；/>为低加1的抽汽压力；/>为低加2的抽汽压力；/>为低加3的抽汽压力；S₂为低加2的抽汽熵值；S₃为低加3的抽汽熵值；

2.3)低压缸排汽量的计算：

通过对凝汽器建立流量平衡方程计算汽轮机低压缸排汽流量，其中流量平衡方程如公式(7)所示：

D_LE＝D_c-D_m-D_zs-D_1s 公式(7)

式中：D_LE为汽轮机低压缸排汽流量；D_c为凝结水流量；D_m为凝汽器补水水量；D_zs为轴加疏水流量；D_1s为低加1疏水流量；

2.4)低压缸排汽热量的计算：

通过对凝汽器建立热量平衡方程计算汽轮机低压缸排汽热量，其中热量平衡方程如公式(8)所示：

Q_LE＝[4.2D_w(t_wc-t_wj)+D_ch_c-D_1sh_1s-D_zsh_zs-D_mh_m]/3.6 公式(8)

其中，h_c＝f(p_e,t_c)；h_m＝f(P_m,t_m)；f代表的是水和水蒸汽性质计算软件中根据压力和温度求取焓值的函数关系；

式中：Q_LE为汽轮机低压缸排汽热量；D_w为循环水流量；t_wc为循环水出水温度；t_wj为循环水进水温度；D_c为凝结水流量，t/h；h_c为凝结水焓值；D_1s为低加1疏水流量；h_1s为低加1疏水焓值；D_zs为轴加疏水流量；h_zs为轴加疏水焓值；D_m为凝汽器补水水量；h_m为凝汽器补水焓值，p_e为汽轮机低压缸排汽压力；t_c为凝结水泵入口温度；P_m为凝汽器补水压力；t_m为凝汽器补水温度；

2.5)按下式计算汽轮机低压缸排汽焓值：

式中：h_LE为汽轮机低压缸排汽焓值；Q_LE为低压缸排汽热量；D_LE为低压缸排汽流量；

3)终端显示：

将得到的低压缸排汽焓值在终端显示模块中显示。

本发明相比现有技术具有如下有益效果：

(1)本发明的在线监测系统中，增加了对循环水流量和进出水温度的进行了监测，从而可以间接的通过冷端系统来计算低压缸排汽的热量；对汽轮机热力系统中的凝汽器建立热量平衡方程计算低压缸排汽热量时，将直接能够测量的循环水系统带走的热量引入热平衡方程，从而大大简化了热平衡方程的建立，避免了传统计算方法带来的累积误差；

(2)本发明监测系统中仅对低加系统参数和冷端系统的参数进行监测，最大限度的减少了计算的参数，这样可以有效的提高低压缸排汽焓值的计算精度；

(3)本发明主要依据高精度热力性能试验测试的有关低压缸内部的通流特性和反向热平衡法，设计出了一种汽轮机低压缸排汽焓值的计算方法，解决了现有在线监测系统无法快捷有效的实时监测汽轮机低压缸排汽焓值的问题。由于低加1、低加2的抽汽属于湿蒸汽区，无法直接通过监测压力和温度得到其焓值，故本发明中将低加3至低加2的级间效率、低加2至低加1的级间效率当做常数引用到监测系统中，同时为了与实际状态接近，引用了汽轮机热力性能试验测试计算的低加3、低加2、低加1的抽汽参数，然后引入本监测系统的计算模型中，这样就避免了繁琐的迭代计算，而直接通过级间效率即可计算出低加2和低加1的抽汽焓值，因此本发明的在线监测系统能够更快捷的计算出结果，大大提高了在线监测系统的精度和在线计算速度，且精度能够完全满足工程应用需求。

附图说明

图1为实施例一中在线数据采集系统示意图，也作摘要附图；

图2为实施例三中在线监测流程示意图；

其中1-低压缸进汽管道；2-低压缸；3-低加3蒸汽管道；4-低加2蒸汽管道；5-低加1蒸汽管道；6-低加4蒸汽管道；7-低压缸排汽管道；8-凝汽器补水管道；9-循环水进水管道；10-循环水出水管道；11-凝汽器；12-凝结水泵；13-凝结水入水管道；14-轴加疏水管道；15-轴加进汽管道；16-轴加；17-低加1疏水管道；18-低加1；19-低加2；20-低加3；21-低加4；22-凝结水出水管道；23-低加4疏水管道；24-低加3疏水管道；25-低加2疏水管道；

P代表压力传感器；T代表温度传感器；F代表流量传感器。

具体实施方式

实施例一：

下面结合附图以及具体实施例对本发明进行详细说明。

如图1所示，本实施例的汽轮机低压缸排汽焓值在线监测系统，其中包括低压缸2、凝汽器11、凝结水泵12、轴加16、四组低压加热器，四组低压加热器分别为低加1(18)、低加2(19)、低加3(20)、低加4(21)；低压缸2出口和凝汽器11蒸汽入口通过低压缸排汽管道7连接，凝结水泵12、轴加16、低加1(18)、低加2(19)、低加3(20)和低加4(21)沿水流方向依次设置于凝汽器11凝结水出口与凝结水出水管道22之间；低加1(18)、低加2(19)和低加3(20)分别通过对应的蒸汽管道，即低加1蒸汽管道5、低加2蒸汽管道4和低加3蒸汽管道3分别与低压缸连接；相邻两组低加还通过疏水管道连接，即低加4(21)与低加3(20)通过低加4疏水管道23连接，低加3(20)与低加2(19)通过低加3疏水管道24连接，低加2(19)与低加1(18)通过低加2疏水管道25连接，低加1和轴加16分别通过低加1疏水管道17和轴加疏水管道14与凝汽器11连接；低压缸2排汽至凝汽器11的蒸汽管道、轴加16、低加1(18)、低加2(19)、低加3(20)、低加4(21)对应设有传感器，凝汽器的循环水管路中循环水进水管道9设有流量传感器和温度传感器，循环水出水管道10设有温度传感器，各传感器采集的数据传输给数据处理模块。

低压缸2排汽至凝汽器的蒸汽管道、轴加16、低加1(18)、低加2(19)、低加3(20)、低加4(21)对应设有的传感器包括压力传感器、温度传感器和流量传感器；

压力传感器分别设置于各低加蒸汽入口、低加1至低加3对应的蒸汽管道抽汽口、低压缸排汽管道7、凝汽器补水管道8、凝结水入水管道和轴加进汽管道，用于采集各处的压力数据传输给数据处理模块；

温度传感器分别设置于低加3和低加4蒸汽入口、低加3蒸汽管道抽汽口、各低加出水处、轴加出水处、凝汽器出水处、凝结水入水管道13、各低加疏水管道、循环水进水和出水管道、凝汽器补水管道8、轴加疏水管道14和轴加进汽管道15，用于采集各处的温度数据传输给数据处理模块；

流量传感器分别设置于凝汽器补水管道8、凝结水入水管道13、凝汽器循环水管道中循环水进水管道9，用于采集各处的流量数据传输给数据处理模块。

数据处理模块用于对采集到的数据进行计算分析得到汽轮机低压缸排汽焓值；

实施例二：

本实施例的汽轮机低压缸排汽焓值在线监测系统，在实施例一的基础上，增加了终端显示模块；终端显示模块与数据处理模块连接，用于接收数据处理模块处理后数据并进行显示。

实施例三：

本实施例对于实施例二的汽轮机低压缸排汽焓值在线监测系统，其监测方法，如图2所示，包括如下步骤：

1)实时数据采集；

1.1)原始数据采集：

汽轮机低压缸排汽焓值在线监测系统各传感器采集各项数据并传输至数据处理模块，需要采集的数据如下：

表1原始数据采集表

名称	单位	符号	名称	单位	符号
						低加4进汽压力	MPa	P4,q	轴加进汽温度	℃	tzq
低加4进汽温度	℃	t4,q	凝结水流量	t/h	Dc
						低加3抽汽压力	MPa	Pc 3,q	低加4疏水温度	℃	t4,s
低加3抽汽温度	℃	tc 3,q	低加3疏水温度	℃	t3,s
						低加3进汽压力	MPa	P3,q	低加2疏水温度	℃	t2,s
低加3进汽温度	℃	t3,q	低加1疏水温度	℃	t1,s
						低加2抽汽压力	MPa	Pc 2,q	轴加疏水温度	℃	tzs
低加2进汽压力	MPa	P2,q	凝结水泵入口温度	℃	tc
						低加1抽汽压力	MPa	Pc 1,q	凝结水压力	MPa	Pc
低加1进汽压力	MPa	P1,q	低压缸排汽压力	MPa	Pe
						低加4出水温度	℃	t4,c	凝汽器补水流量	t/h	Dm
低加3出水温度	℃	t3,c	凝汽器补水压力	MPa	Pm
						低加2出水温度	℃	t2,c	凝汽器补水温度	℃	tm
低加1出水温度	℃	t1,c	循环水进水流量	t/h	Dw
						轴加出水温度	℃	tzc	循环水进水温度	℃	twj
轴加进水温度	℃	tzj	循环水出水温度	℃	twc
						轴加进汽压力	MPa	Pz

2)低压缸排气焓值计算：

汽轮机低压缸排汽焓值是汽轮机低压缸排汽热量和排汽流量的比值，因此如何精确的测量和计算汽轮机低压缸排汽热量和排汽流量就成为确定汽轮机低压缸排汽焓值的关键。

其中，对汽轮机热力系统中的凝汽器建立质量平衡方程计算低压缸排汽流量时，低压缸最后两段抽汽由于处于湿蒸汽区而无法直接计算最后两段抽汽的焓值，因此增加了确定汽轮机低压缸排汽流量的难度。而通过大量性能试验测试数据可以分析出，汽轮机变工况运行过程中倒数第三段抽汽至倒数第二段抽汽间的级间效率以及倒数第二段抽汽和倒数第一段抽汽的级间效率变化非常小，因而完全能够用一个常数来代替，而这个常数可以通过高精度的汽轮机热力性能试验得出。因此本发明在处理低压缸最末两段抽汽焓值时直接依据热力性能试验测试的级间效率来外推处于湿蒸汽区的最末两段抽汽的焓值，从而避免了繁琐的迭代计算。

2.1)轴加疏水流量的计算

通过对轴加建立热平衡方程可得轴加疏水流量，其中热平衡方程如公式(1)所示：

其中：h_zq＝f(p_z,t_zq)；h_zs＝f(p_z,t_zs)；h_zc＝f(p_c,t_zc)；h_zj＝f(p_c,t_zj)；f代表的是水和水蒸汽性质计算软件中根据压力和温度求取焓值的函数关系；

式中：D_zs为轴加疏水流量，t/h；D_c为凝结水流量，t/h；h_zq为轴加进汽焓值，kJ/kg；h_zs为轴加疏水焓值，kJ/kg；h_zc为轴加出水焓值，kJ/kg；h_zj为轴加进水焓值，kJ/kg；p_z为轴加进汽压力，MPa；t_zq为轴加进汽温度，℃；t_zs为轴加疏水温度，℃；p_c为凝结水压力，MPa；t_zc为轴加出水温度，℃；t_zj为轴加进水温度，℃。

2.2)低加疏水流量的计算：

首先按下式计算低加3抽汽至低加2抽汽的级间效率η_3-2与低加2抽汽至低加1抽汽的级间效率η_2-1：

其中：f₁代表的是水和水蒸汽性质计算软件中根据压力和熵值求取焓值的函数关系，f₂代表的是水和水蒸汽性质计算软件中根据压力和焓值求取熵值的函数关系；

低加3抽汽至低加2抽汽的低加2抽汽理想焓值是根据汽轮机热力性能试验测试的低加2抽汽压力和低加3抽汽熵值，通过水和水蒸汽性质计算软件计算得到；

低加2抽汽至低加1抽汽的低加1抽汽理想焓值是根据汽轮机热力性能试验测试的低加1抽汽压力和低加2抽汽熵值，通过水和水蒸汽性质计算软件计算得到；

低加3抽汽熵值是通过汽轮机热力性能试验测试的低加3抽汽压力和低加3抽汽焓值，通过水和水蒸汽性质计算软件计算得到；

低加2抽汽熵值是通过汽轮机热力性能试验测试的低加2抽汽压力和低加2抽汽焓值，通过水和水蒸汽性质计算软件计算得到；

式中：η_3-2为低加3抽汽至低加2抽汽的级间效率，％；η_2-1为低加2抽汽至低加1抽汽的级间效率，％；为低加3抽汽至低加2抽汽的低加2抽汽理想焓值，kJ/kg；/>为低加2抽汽至低加1抽汽的低加1抽汽理想焓值，kJ/kg；S_3t为汽轮机热力性能试验测试的低加3抽汽熵值，kJ/(kg·℃)；S_2t为汽轮机热力性能试验测试的低加2抽汽熵值，kJ/(kg·℃)；/>为汽轮机热力性能试验测试的低加3抽汽焓值，kJ/kg；/>为汽轮机热力性能试验测试的低加2抽汽焓值，kJ/kg；/>为汽轮机热力性能试验测试的低加1抽汽焓值，kJ/kg；/>为汽轮机热力性能试验测试的低加3抽汽压力，MPa；/>为汽轮机热力性能试验测试的低加2抽汽压力，MPa；/>为汽轮机热力性能试验测试的低加1抽汽压力，MPa；

汽轮机组热力性能试验属于火电厂常规工作，汽轮机组投运初期或者检修后都需要进行汽轮机热力性能试验，通过试验可以得到汽轮机组的各个运行参数如低加1、低加2和低加3的抽汽压力及低加1、低加2和低加3的抽汽焓值/>

然后通过对各低压加热器建立热平衡方程依次计算低加4、低加3、低加2、低加1的蒸汽进汽流量，其中热平衡方程如公式(3)、公式(4)、公式(5)、公式(6)所示，在此基础上根据公式(2)计算低加1疏水流量。

D_1s＝D_4,q+D_3,q+D_2,q+D_1,q 公式(2)

式中：

其中：h_4,c＝f(p_c,t_4,c)；h_4,j＝f(p_c,t_4,j)；h_4,q＝f(p_4,q,t_4,q)；h_4,s＝f(p_4,q,t_4,s)；h_3,c＝f(p_c,t_3,c)；h_3,j＝f(p_c,t_3,j)；h_3,s＝f(p_3,q,t_3,s)；h_3,q＝f(p_3,q,t_3,q)；h_2,c＝f(p_c,t_2,c)；h_2,j＝f(p_c,t_2,j)；h_2,s＝f(p_2,q,t_2,s)；h_1,c＝f(p_c,t_1,c)；h_1,j＝f(p_c,t_1,j)；h_1,s＝f(p_1,q,t_1,s)；

f代表的是水和水蒸汽性质计算软件中根据压力和温度求取焓值的函数关系；f₁代表的是水和水蒸汽性质计算软件中根据压力和熵值求取焓值的函数关系；f₂代表的是水和水蒸汽性质计算软件中根据压力和焓值求取熵值的函数关系；

在计算过程中，下一级加热器的进水温度等于上一级加热器的出水温度，即低加4进水温度等于低加3出水温度，低加3进水温度等于低加2出水温度，低加2进水温度等于低加1出水温度；轴加出水温度等于低加1的进水温度；

式中：D_1s为低加1疏水流量，t/h；D_4,q为低加4的蒸汽进汽流量，t/h；D_3,q为低加3的蒸汽进汽流量t/h；D_2,q为低加2的蒸汽进汽流量，t/h；D_1,q为低加1的蒸汽进汽流量t/h；D_c为凝结水流量t/h；h_4,c为低加4出水焓值，kJ/kg；h_4,j为低加4进水焓值，kJ/kg；h_4,q为低加4进汽焓值，kJ/kg；h_4,s为低加4疏水焓值，kJ/kg；h_3,c为低加3出水焓值，kJ/kg；h_3,j为低加3进水焓值，kJ/kg；h_3,q为低加3进汽焓值，kJ/kg；h_3,s为低加3疏水焓值，kJ/kg；h_2,c为低加2出水焓值，kJ/kg；h_2,j为低加2进水焓值，kJ/kg；h_2,q为低加2进汽焓值，kJ/kg；h_2,s为低加2疏水焓值，kJ/kg；h_1,c为低加1出水焓值，kJ/kg；h_1,j为低加1进水焓值，kJ/kg；h_1,q为低加1进汽焓值，kJ/kg；h_1,s为低加1疏水焓值，kJ/kg；p_c为凝结水压力，kJ/kg；t_4,c为低加4的出水温度，℃；t_4,j为低加4的进水温度，℃；p_4,q为低加4的进汽压力，MPa；t_4,q为低加4的进汽温度，℃；t_4,s为低加4的疏水温度，℃；t_3,c为低加3的出水温度，℃；t_3,j为低加3的进水温度，℃；t_3,s为低加3的疏水温度，℃；p_3,q为低加3的进汽压力，MPa；t_3,q为低加3的进汽温度，℃；t_2,c为低加2的出水温度，℃；t_2,j为低加2的进水温度，℃；t_2,s为低加2的疏水温度，℃；p_2,q为低加2的进汽压力，MPa；t_1,c为低加1的出水温度，℃；t_1,j为低加1的进水温度，℃；t_1,s为低加1的疏水温度，℃；p_1,q为低加1的进汽压力，MPa；η_2-1为低加2抽汽至低加1抽汽的级间效率；η_3-2为低加3抽汽至低加2抽汽的级间效率；为低加2抽汽至低加1抽汽的低加1抽汽理想焓值，kJ/kg；为低加3抽汽至低加2抽汽的低加2抽汽理想焓值，kJ/kg；/>为低加1的抽汽压力，MPa；为低加2的抽汽压力，MPa；/>为低加3的抽汽压力，MPa；S₂为低加2的抽汽熵值，kJ/kg；S₃为低加3的抽汽熵值，kJ/kg。

2.3)低压缸排汽量的计算：

通过对凝汽器建立流量平衡方程计算汽轮机低压缸排汽流量，其中流量平衡方程如公式(7)所示：

D_LE＝D_c-D_m-D_zs-D_1s 公式(7)

式中：D_LE为汽轮机低压缸排汽流量，t/h；D_c为凝结水流量，t/h；D_m为凝汽器补水水量，t/h；D_zs为轴加疏水流量，t/h；D_1s为低加1疏水流量，t/h；

2.4)低压缸排汽热量的计算：

通过对凝汽器建立热量平衡方程计算汽轮机低压缸排汽热量，其中热量平衡方程如公式(8)所示：

Q_LE＝[4.2D_w(t_wc-t_wj)+D_ch_c-D_1sh_1s-D_zsh_zs-D_mh_m]/3.6 公式(8)

其中，h_c＝f(p_e,t_c)，h_m＝f(P_m,t_m)，f代表的是水和水蒸汽性质计算软件中根据压力和温度求取焓值的函数关系；

式中：Q_LE为汽轮机低压缸排汽热量，kW；D_w为循环水流量，kW；t_wc为循环水出水温度，℃；t_wj为循环水进水温度，℃；D_c为凝结水流量，t/h；h_c为凝结水焓值，kJ/kg；D_1s为低加1疏水流量，t/h；h_1s为低加1疏水焓值，kJ/kg；D_zs为轴加疏水流量，t/h；h_zs为轴加疏水焓值，t/h；D_m为凝汽器补水水量，t/h；h_m为凝汽器补水焓值，kJ/kg，p_e为汽轮机低压缸排汽压力，MPa；t_c为凝结水泵入口温度℃；P_m为凝汽器补水压力，MPa；t_m为凝汽器补水温度，℃；

2.5)按下式计算汽轮机低压缸排汽焓值：

式中：h_LE为汽轮机低压缸排汽焓值，kJ/kg；Q_LE为低压缸排汽热量，kW；D_LE为低压缸排汽流量，t/h；

3)终端显示：

将得到的低压缸排汽焓值在终端显示模块中显示。

Claims (2)

1.一种汽轮机低压缸排汽焓值在线监测方法，其特征在于：该方法所采用的在线监测系统包括低压缸、凝汽器、凝结水泵、轴加、四组低压加热器和终端显示模块，四组低压加热器分别为低加1、低加2、低加3、低加4；低压缸出口和凝汽器蒸汽入口通过低压缸排汽管道连接，凝结水泵、轴加、低加1、低加2、低加3和低加4沿水流方向依次设置于凝汽器凝结水出口与凝结水出水管道之间；低加1、低加2和低加3分别通过对应的蒸汽管道与低压缸连接；相邻两组低加还通过疏水管道连接，低加1和轴加分别通过疏水管道与凝汽器连接；低压缸排汽至凝汽器的蒸汽管道、轴加、低加1、低加2、低加3和低加4对应设有传感器，凝汽器的循环水管路中循环水进水管道设有流量传感器和温度传感器，循环水出水管道设有温度传感器，各传感器采集的数据传输给数据处理模块；所述终端显示模块与数据处理模块连接，用于接收数据处理模块处理后数据并进行显示；

该方法包括如下步骤：

1)实时运行数据采集：

采集当前汽轮机的实时运行数据，所述实时运行数据包括：轴加进汽压力、轴加出水和进水温度、循环水进水和出水温度、循环水进水流量、凝汽器补水压力、温度和流量、轴加疏水温度、轴加进汽温度、凝结水泵入口温度、凝结水压力和流量、低压缸排汽压力、各低加疏水温度、低加1-低加3抽汽压力、各低加进汽压力、低加3和低加4进汽温度、低加3抽汽温度和各低加出水温度；

2)低压缸排汽焓值的计算：

2.1)轴加疏水流量的计算：

通过对轴加建立热平衡方程计算轴加疏水流量，其中热平衡方程如公式(1)所示：

其中：h_zq＝f(p_z,t_zq)；h_zs＝f(p_z,t_zs)；h_zc＝f(p_c,t_zc)；h_zj＝f(p_c,t_zj)；f代表的是水和水蒸汽性质计算软件中根据压力和温度求取焓值的函数关系；

式中：D_zs为轴加疏水流量；D_c为凝结水流量；h_zq为轴加进汽焓值；h_zs为轴加疏水焓值；h_zc为轴加出水焓值；h_zj为轴加进水焓值；p_z为轴加进汽压力；t_zq为轴加进汽温度；t_zs为轴加疏水温度；p_c为凝结水压力；t_zc为轴加出水温度；t_zj为轴加进水温度；

2.2)低加疏水流量的计算：

首先按下式计算低加3抽汽至低加2抽汽的级间效率η_3-2与低加2抽汽至低加1抽汽的级间效率η_2-1：

其中：f₁代表的是水和水蒸汽性质计算软件中根据压力和熵值求取焓值的函数关系，f₂代表的是水和水蒸汽性质计算软件中根据压力和焓值求取熵值的函数关系；

式中：η_3-2为低加3抽汽至低加2抽汽的级间效率；η_2-1为低加2抽汽至低加1抽汽的级间效率；为低加3抽汽至低加2抽汽的低加2抽汽理想焓值；/>为低加2抽汽至低加1抽汽的低加1抽汽理想焓值；S_3t为汽轮机热力性能试验测试的低加3抽汽熵值；S_2t为汽轮机热力性能试验测试的低加2抽汽熵值；/>为汽轮机热力性能试验测试的低加3抽汽焓值；/>为汽轮机热力性能试验测试的低加2抽汽焓值；/>为汽轮机热力性能试验测试的低加1抽汽焓值；/>为汽轮机热力性能试验测试的低加3抽汽压力；/>为汽轮机热力性能试验测试的低加2抽汽压力；/>为汽轮机热力性能试验测试的低加1抽汽压力；

然后通过对各低压加热器建立热平衡方程依次计算低加4、低加3、低加2、低加1的蒸汽进汽流量，其中热平衡方程如公式(3)、公式(4)、公式(5)、公式(6)所示，并根据公式(2)计算低加1疏水流量：

D_1s＝D_4,q+D_3,q+D_2,q+D_1,q 公式(2)

其中：h_4,c＝f(p_c,t_4,c)；h_4,j＝f(p_c,t_4,j)；h_4,q＝f(p_4,q,t_4,q)；h_4,s＝f(p_4,q,t_4,s)；h_3,c＝f(p_c,t_3,c)；h_3,j＝f(p_c,t_3,j)；h_3,s＝f(p_3,q,t_3,s)；h_3,q＝f(p_3,q,t_3,q)；h_2,c＝f(p_c,t_2,c)；h_2,j＝f(p_c,t_2,j)；h_2,s＝f(p_2,q,t_2,s)；h_1,c＝f(p_c,t_1,c)；h_1,j＝f(p_c,t_1,j)；h_1,s＝f(p_1,q,t_1,s)；

t_1,j＝t_zc；f代表的是水和水蒸汽性质计算软件中根据压力和温度求取焓值的函数关系；f₁代表的是水和水蒸汽性质计算软件中根据压力和熵值求取焓值的函数关系；f₂代表的是水和水蒸汽性质计算软件中根据压力和焓值求取熵值的函数关系；下一级加热器的进水温度等于上一级加热器的出水温度，即低加4进水温度等于低加3出水温度，低加3进水温度等于低加2出水温度，低加2进水温度等于低加1出水温度；

式中：D_1s为低加1疏水流量；D_4,q为低加4的蒸汽进汽流量；D_3,q为低加3的蒸汽进汽流量；D_2,q为低加2的蒸汽进汽流量；D_1,q为低加1的蒸汽进汽流量；D_c为凝结水流量；h_4,c为低加4出水焓值；h_4,j为低加4进水焓值；h_4,q为低加4进汽焓值；h_4,s为低加4疏水焓值；h_3,c为低加3出水焓值；h_3,j为低加3进水焓值；h_3,q为低加3进汽焓值；h_3,s为低加3疏水焓值；h_2,c为低加2出水焓值；h_2,j为低加2进水焓值；h_2,q为低加2进汽焓值；h_2,s为低加2疏水焓值；h_1,c为低加1出水焓值；h_1,j为低加1进水焓值；h_1,q为低加1进汽焓值；h_1,s为低加1疏水焓值；p_c为凝结水压力；t_4,c为低加4的出水温度；t_4,j为低加4的进水温度；p_4,q为低加4的进汽压力；t_4,q为低加4的进汽温度；t_4,s为低加4的疏水温度；t_3,c为低加3的出水温度；t_3,j为低加3的进水温度；t_3,s为低加3的疏水温度；p_3,q为低加3的进汽压力；t_3,q为低加3的进汽温度；t_2,c为低加2的出水温度；t_2,j为低加2的进水温度；t_2,s为低加2的疏水温度；p_2,q为低加2的进汽压力；t_1,c为低加1的出水温度；t_1,j为低加1的进水温度；t_1,s为低加1的疏水温度；p_1,q为低加1的进汽压力；η_2-1为低加2抽汽至低加1抽汽的级间效率；η_3-2为低加3抽汽至低加2抽汽的级间效率；为低加2抽汽至低加1抽汽的低加1抽汽理想焓值；/>为低加3抽汽至低加2抽汽的低加2抽汽理想焓值；/>为低加1的抽汽压力；/>为低加2的抽汽压力；/>为低加3的抽汽压力；S₂为低加2的抽汽熵值；S₃为低加3的抽汽熵值；

2.3)低压缸排汽量的计算：

通过对凝汽器建立流量平衡方程计算汽轮机低压缸排汽流量，其中流量平衡方程如公式(7)所示：

D_LE＝D_c-D_m-D_zs-D_1s 公式(7)

式中：D_LE为汽轮机低压缸排汽流量；D_c为凝结水流量；D_m为凝汽器补水水量；D_zs为轴加疏水流量；D_1s为低加1疏水流量；

2.4)低压缸排汽热量的计算：

通过对凝汽器建立热量平衡方程计算汽轮机低压缸排汽热量，其中热量平衡方程如公式(8)所示：

Q_LE＝[4.2D_w(t_wc-t_wj)+D_ch_c-D_1sh_1s-D_zsh_zs-D_mh_m]/3.6 公式(8)

其中，h_c＝f(p_e,t_c)；h_m＝f(P_m,t_m)；f代表的是水和水蒸汽性质计算软件中根据压力和温度求取焓值的函数关系；

式中：Q_LE为汽轮机低压缸排汽热量；D_w为循环水流量；t_wc为循环水出水温度；t_wj为循环水进水温度；D_c为凝结水流量，t/h；h_c为凝结水焓值；D_1s为低加1疏水流量；h_1s为低加1疏水焓值；D_zs为轴加疏水流量；h_zs为轴加疏水焓值；D_m为凝汽器补水水量；h_m为凝汽器补水焓值，p_e为汽轮机低压缸排汽压力；t_c为凝结水泵入口温度；P_m为凝汽器补水压力；t_m为凝汽器补水温度；

2.5)按下式计算汽轮机低压缸排汽焓值：

式中：h_LE为汽轮机低压缸排汽焓值；Q_LE为低压缸排汽热量；D_LE为低压缸排汽流量；

3)终端显示：将得到的低压缸排汽焓值在终端显示模块中显示。

2.根据权利要求1所述的汽轮机低压缸排汽焓值在线监测方法，其特征在于：低压缸排汽至凝汽器的蒸汽管道、轴加、低加1、低加2、低加3和低加4对应设有的传感器包括压力传感器、温度传感器和流量传感器；

压力传感器分别设置于各低加蒸汽入口、低加1至低加3对应的蒸汽管道抽汽口、低压缸排汽管道、凝汽器补水管道、凝结水入水管道和轴加进汽管道，用于采集各处的压力数据传输给数据处理模块；

温度传感器分别设置于低加3和低加4蒸汽入口、低加3蒸汽管道抽汽口、各低加出水处、轴加出水处、凝汽器出水处、凝结水入水管道、各低加疏水管道、循环水进水和出水管道、凝汽器补水管道、轴加疏水管道和轴加进汽管道，用于采集各处的温度数据传输给数据处理模块；

流量传感器分别设置于凝汽器补水管道、凝结水入水管道、凝汽器循环水管道中循环水进水管道，用于采集各处的流量数据传输给数据处理模块。