CN109611814A - 管阀布置疏水系统热能损失的测量方法及测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管阀布置疏水系统热能损失的测量方法及测量系统，该测量方法包括：步骤S1：从关闭疏水阀后开始检测预设的测温点的温度变化情况，其中，测温点设置于已调整为合理疏水管道的待测疏水管道上，且测温点位于理论相变面的后方且位于待测疏水管道疏水阀的前方；步骤S2：根据温度变化情况计算待测疏水管道的最大冷却能力，最大冷却能力为关闭疏水阀后的初始时刻待测疏水管道的散热能力。该方法利用将管阀布置不合理的疏水管道调整为管阀布置合理的疏水管道，并利用合理疏水管道的初始时刻散热能力衡量管阀布置不合理的疏水管道损失热能的能力，可以将热量的浪费量化，能够更加有效地衡量热量损失。

Description

管阀布置疏水系统热能损失的测量方法及测量系统

技术领域

本发明涉及热力系统技术领域，特别涉及一种管阀布置疏水系统热能损失的测量方法及测量系统。

背景技术

火电厂是能源生产或转化企业，生产过程中的能源浪费是重点关注的方面。

在热力系统中，对于管阀布置合理的疏水管道，如图2和图3所示，不管疏水阀是水平布置还是垂直布置(其中，疏水阀水平布置为疏水阀设置在水平的疏水管道上，如图3；疏水阀垂直布置为疏水阀设置在垂直于水平面的疏水管道上，如图2)，只要疏水阀不内漏，都会出现如下情况：

1、在疏水阀关闭后，疏水阀前管道内的蒸汽会被冷却凝结成水，温度也会逐渐冷却接近室温；

2、在离母管约0.25—0.35米之间的疏水管道内一定会出现一个蒸汽和凝结水的分界的液面，本申请定义该液面为相变面，相变面的温度就是该蒸汽压力下的对应饱和蒸汽温度；

3、在离母管不到一米的疏水管道外壁(保温层)的温升完全可以降到小于5℃(温升指管壁上测到的温度减去环境温度)，这时后面的疏水管道尽管有保温层，也基本不再向环境散发热量。

4、疏水管道从母管向下不到一米长度的疏水管道与环境的进行的热交换不仅微调着相变面的高度，也是热能的一种浪费，但这是无法解决的，是热力发电过程中的无法改变的一种热能损耗，就像主蒸汽管道在工作中也会向外散发热量一样，减少热能损耗的办法只能是将保温层的质量做好。

这就是我们所说的合理的热力系统管阀布置，疏水阀门关闭后，疏水管道仅与母管连接的不到一米长度的疏水管道有与环境有热交换现象出现，而后面的管道不管多长，基本上与环境没有热能交换。

而在管阀布置不合理的热力系统中，如图1所示，在该系统中，

当主汽门前疏水一次门01(简称阀01)、主汽门后疏水一次门02(简称阀02)、主汽门前后疏水总门03(简称阀03)打开时，这是标准的疏水系统，因阀01、阀02门前都是还没有进汽轮机做功新蒸汽，压力、温度都是最高的，阀03的后部是凝结器06，里面是真空，管道中的所有的水与蒸汽(刚开机时还有空气)都会快速流入凝结器04，完成疏水过程。

但是，当阀03关闭后且并不内漏时(因正常状态下阀01、阀02均应在开启状态，这也是电厂规程的规定)，这时的疏水管道变成了主汽门05的旁路，不断有蒸汽从主蒸汽母管04沿着A→B→C→阀01→D→阀02→E，回到主蒸汽母管04的E段中。但是，这个旁路是热力系统并不需要的，在疏水工作完成后(阀03关闭后)，这时这个回路客观地成了主蒸汽母管上的一个旁路。

在疏水工作完成后，这个旁路的存在实际上是相当于在主蒸汽母管04上装了一个散热器，其作用变成了不断地冷却主蒸汽的温度，造成本应去做功的高温高压蒸汽温度下降，热能的大量浪费。具体在这个案例中，该旁路管道的长度达到了近26米以上，保温也不算太好，前面说过，合理的管阀布置中，只有不到一米的疏水管道与环境有热交换，而这整个主汽门疏水管道全部与环境有热交换，这种布置的疏水管道热能浪费是相当严重。本文中，定义这种形式的热能浪费为“散热器形式”的热能损失。

可以看出，如果利用图2或图3的方式来布局这个疏水系统，就不会出现这种形式的热能损失。因此，严格来讲，这就是管阀布置不合理造成的热能损失。实际上，该热力系统因管阀布置不合理造成的热能损失不止以上所述。

综上可知，对于管阀布置不合理的热力系统中，存在一些疏水管道，在疏水阀关闭后本应该凉下来，但是始终凉不下来，因而存在热能的浪费。

出于管道改进等原因，需要对热量损失进行衡量。然而，目前还没有切实可行的方法对热量损失进行衡量。

因此，如何对热量损失进行有效衡量，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种管阀布置疏水系统热能损失的测量方法，能够有效对热能损失进行衡量。本发明的另一目的是提供一种包括上述管阀布置疏水系统热能损失的测量系统，能够有效对热能损失进行衡量。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种管阀布置疏水系统热能损失的测量方法，包括：

步骤S1：从关闭疏水阀后开始检测预设的测温点的温度变化情况，其中，所述测温点设置于已调整为合理疏水管道的待测疏水管道上，且所述测温点位于理论相变面的后方且位于所述待测疏水管道疏水阀的前方；

步骤S2：根据所述温度变化情况计算所述待测疏水管道的最大冷却能力，所述最大冷却能力为关闭所述疏水阀后的初始时刻所述待测疏水管道的散热能力。

优选地，所述从关闭疏水阀后开始检测预设的测温点的温度变化情况，具体包括：

关闭所述疏水阀后，每间隔相同预设时长存储一次所述测温点的温度T_i，直至所述测温点的温度达到所述饱和蒸汽温度T_B，0≤i≤N且i为正整数，T_N＝T_B。

优选地，所述步骤S2具体包括：

步骤S21：按照如下公式计算过热蒸汽变成凝结水的总冷却能力E：

E＝L×V，其中，L为所述疏水阀与所述测温点之间的直线距离，V为所述待测疏水管道的单位长度的体积；

步骤S22：根据如下公式计算所述最大冷却能力P_max：

其中，T₀为t₀时刻测得的温度，T_B为饱和蒸汽温度，T_i为t_i时刻测得的温度，Δt为所述预设时长，0≤i≤N且i为正整数。

优选地，还包括:

判断已调整为合理疏水管道的所述待测疏水管道上的所述疏水阀是否内漏，若不是，则执行所述步骤S1。

优选地，所述疏水阀水平布置的情况下，所述步骤S2中，所述测温点设于所述待测疏水管道上的竖直管道与水平管道之间的转折处。

一种管阀布置疏水系统热能损失的测量系统，包括：

存储装置，用于从关闭疏水阀后开始检测预设的测温点的温度变化情况，其中，所述测温点设置于已调整为合理疏水管道的待测疏水管道上，且所述测温点位于理论相变面的后方且位于所述待测疏水管道疏水阀的前方；

连接于所述存储装置的计算装置，用于根据所述温度变化情况计算所述待测疏水管道的最大冷却能力，所述最大冷却能力为关闭所述疏水阀后的初始时刻所述待测疏水管道的散热能力。

优选地，所述从关闭疏水阀后开始检测预设的测温点的温度变化情况，具体包括：

关闭所述疏水阀后，每间隔相同预设时长存储一次所述测温点的温度T_i，直至所述测温点的温度达到所述饱和蒸汽温度T_B，0≤i≤N且i为正整数，T_N＝T_B。

优选地，所述计算装置包括：

第一计算单元，用于按照如下公式计算过热蒸汽变成凝结水的总冷却能力E：

E＝L×V，其中，L为所述疏水阀与所述测温点之间的直线距离，V为所述待测疏水管道的单位长度的体积；

连接于所述第一计算单元的第二计算单元，用于根据如下公式计算所述最大冷却能力P_max：

其中，T₀为t₀时刻测得的温度，T_B为饱和蒸汽温度，T_i为t_i时刻测得的温度，Δt为所述预设时长，0≤i≤N且i为正整数。

本发明提供的方法以及系统，利用将管阀布置不合理的疏水管道调整为管阀布置合理的疏水管道，并利用合理疏水管道的初始时刻散热能力衡量管阀布置不合理的疏水管道损失热能的能力，可以将热量的浪费量化，能够更加有效地衡量热量损失。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中一种管阀布置不合理的疏水系统的示意图；

图2为疏水阀垂直布置的合理疏水系统的示意图；

图3为疏水阀水平布置的合理疏水系统的示意图；

图4为疏水阀水平布置的管阀布置合理的疏水系统在相变面运动至理论相变面时的示意图；

图5为将图1中的疏水系统在调整为合理疏水系统后的示意图；

图6为疏水阀垂直布置的合理疏水系统在测试时的温度传感器布置图；

图7为疏水阀水平布置的合理疏水系统在测试时的温度传感器布置图；

图8为对一种合理疏水系统进行测试时得到的时间—温度分布曲线；

图9为本发明所提供测量方法的流程图。

图1中：

主汽门前疏水一次门01，主汽门后疏水一次门02，主汽门前后疏水总门03，主蒸汽母管04，主汽门05，凝结器06；

图2至图7中：

电动主汽门前疏水一次门1，电动主汽门后疏水一次门2，电动主汽门前后疏水总门3，主蒸汽母管4，电动主汽门5，凝结器6，测温点7，主蒸汽管8，保温层9，饱和蒸汽10，相变面11，疏水管道12，凝结水13，疏水阀14，理论相变面15，温度传感器16。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种管阀布置疏水系统热能损失的测量方法，能够有效对热能损失进行衡量。本发明的另一核心是提供一种包括上述管阀布置疏水系统热能损失的测量系统，能够有效对热能损失进行衡量。

本发明所提供管阀布置疏水系统热能损失量的测量方法的一种具体实施例中，请参考图9，包括以下步骤：

步骤S1：从关闭疏水阀14后开始检测预设的测温点7的温度变化情况，其中，所述测温点7设置于已调整为合理疏水管道的待测疏水管道上，且所述测温点7位于理论相变面15的后方且位于所述待测疏水管道疏水阀14的前方，其中，该疏水阀14指的是需要被关闭以进行测量的疏水阀14，而不是疏水系统中其他疏水阀。

其中，合理疏水管道即管阀布置合理的疏水管道12。如图2和图3所示，在热力系统中，管阀布置合理的疏水管道12中，无论是疏水阀14水平布置的管道还是疏水阀14垂直布置的管道，在疏水阀14关闭后，在疏水阀14与主蒸汽母管4之间只存在一个通路。

以对图1中管阀布置不合理的疏水管道12进行调整为例，在应用本方法时，将图1按照图5进行调整，图5中，主汽门后疏水一次门设置为电动主汽门后疏水一次门2，且将电动主汽门后疏水一次门2的控制回路与电动主汽门前后疏水总门3并联，即，主汽门后疏水一次门2与电动主汽门前后疏水总门3的开关同步，在关闭电动主汽门前后疏水总门3时，主汽门后疏水一次门2也同时被关闭。

将管阀布置不合理的待测疏水管道12调整为管阀布置合理的疏水管道12后，该管道即会按照管阀布置合理的疏水管道12的冷凝规律进行冷凝。本申请中的测量与计算均是基于将待测疏水管道调整为合理疏水管道后进行的。

对于疏水阀14不内漏的合理疏水管道，在关闭疏水阀14后，疏水阀14前方的疏水管道12即会开始降温。其中，在合理疏水管道中，由疏水阀14朝向主蒸汽母管4的方向为向前的方向。在关闭疏水阀14之前，疏水阀14前方的疏水管道12内全为过热蒸汽。在疏水阀14关闭后，合理疏水管道内由疏水阀14向前过热蒸汽逐渐液化为凝结水13。由于该液化过程是由疏水阀14沿着合理疏水管道向前的方向逐渐进行的，在合理疏水管道内未达到热平衡状态之前，靠近疏水阀14的一侧为凝结水13，远离疏水阀14的一侧为蒸汽，蒸汽与凝结水13之间存在一个明显分界的液面，该液面称为相变面11。

从相变面11运动的角度来看，关闭疏水阀14后进行液化冷凝的过程可以看做是该相变面11逐渐远离疏水阀14运动的过程。对于疏水阀14不内漏的合理疏水管道，在合理疏水管道达到最终的热平衡状态时，相变面11运动到一个特定位置保持不动，该位置称为理论相变面15位置，如图4所示。

其中，在疏水管道12内，如图3所示，对于理论相变面15后方且在疏水阀14前方的任一位置，在关闭疏水阀14后，温度会逐渐降低，当降低到饱和蒸汽10温度T_B时，即说明该位置冷凝为凝结水13，相变面11运动至该位置，在这段时间内，释放的热量为该点至疏水阀14之间的蒸汽液化为冷凝水所释放的热量。在设置测温点7时，由于理论相变面15的前方不会存在相变面11的运动，始终为饱和蒸汽10，应将测温点7设置在理论相变面15的后方。

步骤S2：根据所述温度变化情况计算所述待测疏水管道的最大冷却能力，所述最大冷却能力为关闭所述疏水阀后的初始时刻所述待测疏水管道的散热能力。

在待测疏水管道处于管阀布置不合理的状态时，疏水阀14关闭后，管、阀的温度仍然与疏水阀14关闭前进行疏水工作时一样，应该凉下来的管、阀凉不下来，疏水管道12内为过热蒸汽，不会进行液化，疏水管道12内始终保持在原温度。

将待测疏水管道由管阀布置不合理的情况调整为管阀布置合理的合理疏水管道成为待测疏水管道后，则在疏水阀14关闭后，待测疏水管道按照合理疏水管道的变化规律。待测疏水管道的温度从初始时刻的温度逐渐降低，相应地，该段疏水管道12向外释放热能以液化。其中，该待测疏水管道初始时刻的温度相当于未调整为合理疏水管道时保持的原温度，此时，管道内外温差最大时，热能损失最大。将该疏水管道12调整为合理疏水管道后，以初始温度释放热能的能力可以看做关闭疏水阀前待测疏水管道的散热能力，也为该疏水管道12管阀布置不合理时，向周围环境中散失的热能的能力，也可以说是损失的热量。对于管阀布置不合理的疏水管道12，在疏水阀关闭后，由于仍然保持在原温度，会向环境中以该最大冷却能力对应的热量散发热量。

本实施例中，利用将管阀布置不合理的疏水管道12调整为管阀布置合理的疏水管道12，并利用合理疏水管道的初始时刻散热能力衡量管阀布置不合理的疏水管道12损失热能的能力，可以将热量的浪费量化，能够更加有效地衡量热量损失。

在上述实施例的基础上，步骤S1具体可以包括：

关闭所述疏水阀后，每间隔相同预设时长存储一次所述测温点的温度T_i，直至所述测温点的温度达到所述饱和蒸汽温度T_B，0≤i≤N且i为正整数，T_N＝T_B，即，测量到温度等于饱和蒸汽温度T_B后，可以不再进行测量。

其中，如图6和图7所示，测温点7的温度具体可以通过在测温点7上设置的温度传感器16进行测量，具体可以为贴片式热带偶或者其他温度检测部件。

本实施例中，采用间隔相同时长记录一次温度，便于操作。其中，预设时长具体的取值可以根据实际精度需要进行确定，可以为1秒，1分钟或者其他时长。

在上述实施例的基础上，步骤S2具体可以包括：

步骤S21：按照如下公式计算过热蒸汽变成凝结水的总冷却能力E：

E＝L×V，其中，L为所述疏水阀与所述测温点之间的直线距离，V为所述待测疏水管道的单位长度的体积；

步骤S22：根据如下公式计算所述最大冷却能力P_max：

其中，E为上述总冷却能力，T₀为t₀时刻测得的温度，T_B为饱和蒸汽温度，T_i为t_i时刻测得的温度，Δt为所述预设时长，0≤i≤N且i为正整数。

通过相变面11的运动可以定义疏水管的总冷却能力E。当相变面11从疏水阀14运动至测温点7时，说明在此段时间内，该合理疏水管道内由疏水阀14至测温点7这段长度内的过热蒸汽释放热能变成了凝结水13，进一步可以由此定义该疏水管道12的总冷却能力E，即，释放的总热量相当于将疏水阀至测温点之间的疏水管道中的过热蒸汽全部液化成凝结水13所释放的能量，具体可以得到如上所述计算总冷却能力E的公式。

在获得总冷却能力E后，可以根据该总冷却能力E计算最大冷却能力P_max，关于P_max计算公式的由来，为便于说明与理解，下文中会结合具体实例进行说明。另外，以上两公式的运用与计算具体可以人工完成，也可以计算机自动获得。另外，特定重量、压力、温度的的水加热到变成同样压力、另一个特定温度的水蒸汽，需要的热量在《水和水蒸汽热力性质图表》中可直接查到(每公斤)。根据本申请测得的P_max可以进一步得到实际上对应的热量。

在热力系统中，由于热力管道的保温层9质量的差异、不同管段保温层9质量的差异，热力管道所处的微环境的差异、不同管段的环境温度的差异、管阀物理布置的差异等原因，直接利用环境因素难以建模以衡量热量损失。

本实施例中，利用了水的饱和蒸汽压力与温度的相互关系这一亘古不变的物理性质，发现热力系统中蒸汽不再流动的管阀系统内在一定条件下定会出现汽、液二相的特点，并在技术方案中充分利用电厂DCS系统中时时刻刻都有的蒸汽压力信息，实现了在系统的管道中准确找到相变面的位置，提出本实施例中的测量方法，具体利用相变面11这一概念，依据相变面11升降速度来获取总冷却能力E与最大冷却能力P_max，将热量损失问题转化为冷凝水生成量的问题。

该方法避开了繁杂的热力学计算，无需确定与处理管道各处的空气流动系数、管道各处的环境温度等参量，可以简单有效地测量出不合理的管阀布置会造成能源多大的损失，从而针对不合理的管阀布置热力系统，可以用一种测量方式来获得每个管阀布置不合理的微系统中究竟造成了多少热能损失，间接向业内人士证明火电厂热力系统管阀布置存在着大量不合理现象，便于工作人员根据量化的热量值进一步判断该管阀布置不合理的疏水管道12是否会产生安全生产隐患以及引起的高温高压阀门内漏诊断混乱，根据计算结果可以做出热力系统热能损耗分析报告，或者做出热力系统节能管理系统以及热力系统经济性运行分析指导系统或仪器。

在上述实施例的基础上，该测量方法还可以包括：

步骤S0：判断已调整为合理疏水管道的所述待测疏水管道上的所述疏水阀是否内漏，若不是，则执行所述步骤S1。

检测疏水阀14是否内漏，优选可以应用授权公告号为CN106017808B、发明名称为“疏水阀内漏量的诊断方法”的专利文件。当然，也可以采用现有技术中的其他方式进行内漏检测。

该测量方法只有应用于疏水阀14不内漏的疏水管道12，才能得到准确的测试结果。在进行测试之初，可以先实际确定一下管阀设置不合理的疏水管道是否存在内漏情况，可以保证测量结果的准确性。

在上述任一实施例的基础上，所述疏水阀水平布置的情况下，所述步骤S2中，如图7所示，所述测温点设于所述待测疏水管道上的竖直管道与水平管道之间的转折处，可以避免转角的结构因素对测量结果的干扰。

其中，不管疏水阀14是水平布置还是垂直布置，获取疏水系统冷却能力的思路和方法相同。在疏水阀14垂直布置时，测温点的位置选择较为灵活。

结合一种具体应用过程为例，说明最大冷却能力P_max的计算公式的由来:

在一台300MW亚临界机组上进行测试，测试时过热汽压力在波动范围在16.8—17Mpa、温度为528—530℃之间，疏水管道水平段长L＝2.0M、直径为DN50，单位长度体积V＝1.963升，环境温度在37℃左右。采用了每分钟记录一次的方式(即预设时长为1分钟)，疏水管道为合理疏水管道且疏水阀不内漏，得到数据如下：

表1：在合理疏水管道上的测温点处测得的时间—温度关系表

其中：t—表示时间，单位为分钟；

T—表示温度传感器测得的温度，单位为℃，为计算方便，所测得的温度值对小数点后进行了四舍五入，并适度进行了调整。

利用表1中的数据，以时间t做横轴，以温度T为纵轴，可以得到图8所示的温度-时间曲线中的线A，另外，为便于比较，线B为饱和蒸汽温度，具体为T_B＝352℃，线C为环境温度，具体为37℃。

从图1中可以知道，疏水阀关闭大约30-31分钟后，测温点处测得饱和蒸汽温度T_B，说明整个水平管道内的过热蒸汽全部凝结成了水，同时也说明相变面刚好进入垂直管道，此时，这个疏水系统的平均冷却能力P为：

P＝L×V/(t_N-t₀)＝2x1.963x60/30＝7.852升/小时，平均每小时的冷却能力约是7.852升/小时，平均每分钟的冷却能力约是0.1309升/分钟。也就是说，这个由垂直管道、水平管道与疏水阀等组成的合理疏水微系统，在疏水阀关闭后的30分钟内，平均每分钟可将0.1309公斤的压力17MPa与温度530℃的过热蒸汽冷凝成压力17MPa与温度352℃左右的凝结水。

同时，疏水阀与测温点之间这段疏水管道在这段时间内总共冷凝出冷凝水的总量即为该段疏水管道的总冷却能力E，用总冷却能力E可以衡量释放的总热量。本实施例中，在30分钟内释放出来的热能E应当就是图1中线A和线B围成的面积，E＝L×V＝2x1.963＝3.926升。总冷却能力E实际上主要是在疏水阀关闭后，整个合理疏水微系统与环境进行热交换的结果。在疏水阀关闭前，整个合理疏水管道内全部是过热蒸汽，此时，合理疏水系统和环境的热交换能力是最大的，ΔT1＝管壁温度-环境温度，此状况下，管壁各处的ΔT1最大。当相变面与理论相变面一致时，水平管道与垂直管道的很大一部分管段的ΔT1几乎为零，丧失了与环境的热交换能力，这个合理疏水系统与环境的热交换能力最小。

其中，将3.962Kg、17MPa、352℃的水加热到变成17MPa、530℃的水蒸汽，需要的热量在《水和水蒸汽热力性质图表》中可直接查到(每公斤)，具体为3370.1Kj/Kg。

如果用函数T＝f(t)dt表示线A所代表的曲线，很明显，当t＝30时，f(t)dt＝3.926；t＝15(中值)时，f(t)dt≠3.926×1/2，这是因为线A受ΔT1等多因素影响，不是等比曲线。

需要说明的是，在函数T＝f(t)dt中，其函数关系肯定包含主蒸汽参数、管道参数、保温参数、环境参数及相互关系等，只是本申请不是用热力计算方法来求解最大冷却能力，因此不用去探讨各种参数是如何影响f(t)dt的。

函数T＝f(t)dt的曲线关系可以用温度记录仪得到，也可用定时测量的方法进行确定，所得结果只是精度上有差别而已，例如，本实施例是采用每分钟测量一次温度数据的方法。当N＝30时，测温点的温度达到对应饱和汽温度，说明此时水平管段内已经全部是对应饱和温度下的凝结水。

此时，下面的公式是成立的：

当N＝30时，

显然，从图8中可以看出，对于每分钟所释放出的热量，最大，温度最接近疏水阀关闭前的温度，可以近似看成是最大冷却能力。对于其他疏水阀不内漏的合理疏水管路，均可以得到与图8的变化趋势相同会相似的时间—温度曲线，因而，以下推导结果可以适用于任一种疏水阀不内漏的合理疏水管路。

对于每分钟一个温度数据的情况下，可以近似求得：

可进一步简化为：

其中，T₀为t₀时刻测得的温度，T₁为t₁时刻测得的温度，T_B为饱和蒸汽温度，T_i为t_i时刻测得的温度，0≤i≤N且i为正整数，Δt为所述预设时长。

更进一步地，在Δt→0(Δt＝t₁-t₀，Δt趋近于0)时，系统的冷却能力是最大的，最大冷却能力P_max由下式求得才最准确。

f(t)dt在时间t→0时，极限值为：

疏水系统的最大冷却能力的物理意义是:当疏水阀关闭前，单位时间内能将多少主蒸汽(过热蒸汽)冷凝成对应压力下的凝结水。

针对本实施例，N＝30，E＝3.926升：

最大冷却能力：

这说明这个具体的疏水系统，就是在正常疏水时，也能每小时将16.48公斤的压力17MPa、温度530℃的过热蒸汽，冷凝成压力17MPa、温度352℃的凝结水。如果热力系统的管阀布置不合理，造成疏水阀关闭后管、阀的温度仍然与在疏水工作时一样(管阀布置不合理，就是使该凉下来的管、阀凉不下来)，我们就可以知道这个不合理的系统，向环境散发的热量与每小时将重量16.48公斤、压力17MPa、温度352℃的水加热变成压力17MPa、温度530℃的过热蒸汽所需热量是相等的。

另外，上述计算中，是以测温的时间间隔为1分钟进行测试的，若时间间隔为2分钟，最大冷却能力：

可见，测量时，预设时长Δt的差别会对最大冷却能力P_max的计算值产生较大影响。预设时长Δt越短，得到的数据就越可靠。

综上所述，根据系统中管道某一特定位置找到的相变面及该管段从蒸汽不流动后到相变面形成所需要的时间，就可知道这个微系统的在这个特定状态下的平均冷却能力P，而本专利需要的是一个微系统最大冷却能力。因此就有一个将这个特定位置的冷却能力变成这个特定系统的最大冷却能力问题。在疏水系统中，依据最大冷却能力一定是这个系统管阀中充满与主蒸汽管温度压力相同的蒸汽(因这时管壁与环境的温差最大)状态时，当疏水阀关闭，温度最先下降的是系统最末端与疏水阀联接(管内凝结水最先汇集)处，因此要获得温度最大变化速率，必须将温度传感器布置在疏水阀前的某处管道上。

对上述温度传感器获得的“温度—时间”曲线进行数学运算与推导，再与得到的冷却体积相关联，我们就可以得到这个微系统的最大冷却能力P_max。

而本专利是依据上述装置与方法将这种热能损耗进行量化。简单地讲，可以把不合理管阀布置造成热量损失，用相当于将多少公斤该压力下饱和水变成该压力下一定温度的过热蒸汽所用热量的形式表示出来。

本发明所提供方法的一种应用实例如下：

如图5所示，进行测试的机组为300MW亚临界机组，主蒸汽温度约540℃，主蒸汽压力约在17Mpa左右，蒸发量在1000t/h以上，对这个系统热能浪费情况进行测试与分析。

(1)设备布置

图5中，主汽门后疏水一次门由原来的手动改为设置为电动主汽门后疏水一次门2，且将电动主汽门后疏水一次门2的控制回路与电动主汽门前后疏水总门3并联，即，电动主汽门后疏水一次门2与电动主汽门前后疏水总门3的开关同步，在关闭电动主汽门前后疏水总门3时，电动主汽门后疏水一次门2也同时被关闭，从而调整为合理疏水管道。

在图5所示，疏水管道包括垂直管道和连接于垂直管道底端的水平管道，在转折处设置温度传感器。

(2)测试方式及参数

机组运行中将电动主汽门前后疏水总门3开启一段时间，此时，电动主汽门后疏水一次门2也同时被开启，而电动主汽门前疏水一次门1一致是开启状态。然后，关闭电动主汽门前后疏水总门3，电动主汽门后疏水一次门2也同时被关闭，关闭的同时，温度传感器开始记录时间与温度，当温度降至饱和汽温T_B以下后停止测温并亮灯。

这个回路疏水管道用的是DN65管道(每米容积为3.317升)，L段长度在2.6米左右。主汽温度约为540℃，主蒸汽压力约在17Mpa左右，这个疏水系统由主蒸汽母管4到电动主汽门前后疏水总门3前的疏水管道(含电动主汽门前后疏水总门3)长度不小于26米。管道的保温状态一般。测试时的环境温度在38℃左右。

测试数据如下：

t	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
											T<sub>i</sub>	540	525	511	498	486	475	464	453	443	433
T<sub>i</sub>-T<sub>B</sub>	188	173	159	146	134	123	112	101	91	81
											t	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19
T<sub>i</sub>	423	413	404	395	386	378	370	363	357	352
											T<sub>i</sub>-T<sub>B</sub>	71	61	52	43	34	26	18	11	5	0

表2：测温点处测得的时间—温度关系表

其中：t—表示时间，单位为分钟；

T—表示温度传感器测得的温度，单位为℃，为计算方便，所测得的温度值对小数点后进行了四舍五入，并适度进行了调整。

(3)测试结果及分析

疏水管道的容积：3.317×2.6＝8.614公斤；

测试时饱和蒸汽温度：352.3℃；

测温点达到饱和蒸汽温度用时：19分钟；

最大冷却能力为：

实际上，这个系统的最大冷却能力还不止59.648公斤/小时，这是因为在电动主汽门前后疏水总门3关闭时也将电动主汽门后疏水一次门2关闭了，在冷却过程中电动主汽门后疏水一次门2以上管道内冷却形成的凝结水不能汇入水平管道中。

这个实例不但证明不合理的管阀布置会造成热能的损耗，还能给出热能损耗的量关系，对指导进行技术改造，对研究热力系统管阀布局与节能之间关系强也是一个有力的研究工具。

本发明所提供的测量方法中，对于调整为合理疏水管道的待测疏水管道，在热力系统疏水工作完成，在疏水阀关闭(疏水阀不内漏)后，整个疏水系统的管阀由于与环境的热交换，管道里面的过热蒸汽会开始冷却、并凝结成水，凝结水会流向系统的最低处，这时找到一段能准确计量体积的管道，可以得到该段管道的冷却能力E，再根据在特定测量点得到的温度与时间曲线，进行一些数学处理，就可得到这个系统的“最大冷却能力P_max”。另外，根据冷却体积和冷却速度，就可得到这个系统的“平均冷却能力”，也就是能够准确找到相变面(液面)位置，且又是凝结水体积相对最小的位置。

除了上述测量方法，本发明还提供了应用于以上任一实施例所提供的测量方法的测量系统，有益效果可以相应参考以上各个实施例，该系统具体包括：

存储装置，用于从关闭疏水阀后开始检测预设的测温点的温度变化情况，其中，所述测温点设置于已调整为合理疏水管道的待测疏水管道上，且所述测温点位于理论相变面的后方且位于所述待测疏水管道疏水阀的前方；

连接于所述存储装置的计算装置，用于根据所述温度变化情况计算所述待测疏水管道的最大冷却能力，所述最大冷却能力为关闭所述疏水阀后的初始时刻所述待测疏水管道的散热能力。

进一步地，所述从关闭疏水阀后开始检测预设的测温点的温度变化情况，具体包括：

关闭所述疏水阀后，每间隔相同预设时长存储一次所述测温点的温度T_i，直至所述测温点的温度达到所述饱和蒸汽温度T_B，0≤i≤N且i为正整数，T_N＝T_B。

进一步地，

所述计算装置包括：

第一计算单元，用于按照如下公式计算过热蒸汽变成凝结水的总冷却能力E：

E＝L×V，其中，L为所述疏水阀与所述测温点之间的直线距离，V为所述待测疏水管道的单位长度的体积；

连接于所述第一计算单元的第二计算单元，用于根据如下公式计算所述最大冷却能力P_max：

其中，T₀为t₀时刻测得的温度，T_B为饱和蒸汽温度，T_i为t_i时刻测得的温度，Δt为所述预设时长，0≤i≤N且i为正整数。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的管阀布置疏水系统热能损失的测量方法及系统进行了详细介绍。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 (8)

1.一种管阀布置疏水系统热能损失的测量方法，其特征在于，包括：

步骤S1：从关闭疏水阀后开始检测预设的测温点的温度变化情况，其中，所述测温点设置于已调整为合理疏水管道的待测疏水管道上，且所述测温点位于理论相变面的后方且位于所述待测疏水管道疏水阀的前方；

步骤S2：根据所述温度变化情况计算所述待测疏水管道的最大冷却能力，所述最大冷却能力为关闭所述疏水阀后的初始时刻所述待测疏水管道的散热能力。

2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述从关闭疏水阀后开始检测预设的测温点的温度变化情况，具体包括：

关闭所述疏水阀后，每间隔相同预设时长存储一次所述测温点的温度T_i，直至所述测温点的温度达到所述饱和蒸汽温度T_B，0≤i≤N且i为正整数，T_N＝T_B。

3.根据权利要求2所述的测量方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

步骤S21：按照如下公式计算过热蒸汽变成凝结水的总冷却能力E：

E＝L×V，其中，L为所述疏水阀与所述测温点之间的直线距离，V为所述待测疏水管道的单位长度的体积；

步骤S22：根据如下公式计算所述最大冷却能力P_max：

其中，T₀为t₀时刻测得的温度，T_B为饱和蒸汽温度，T_i为t_i时刻测得的温度，Δt为所述预设时长，0≤i≤N且i为正整数。

4.根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于，还包括:

判断已调整为合理疏水管道的所述待测疏水管道上的所述疏水阀是否内漏，若不是，则执行所述步骤S1。

5.根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于，所述疏水阀水平布置的情况下，所述步骤S2中，所述测温点设于所述待测疏水管道上的竖直管道与水平管道之间的转折处。

6.一种管阀布置疏水系统热能损失的测量系统，其特征在于，包括：

存储装置，用于从关闭疏水阀后开始检测预设的测温点的温度变化情况，其中，所述测温点设置于已调整为合理疏水管道的待测疏水管道上，且所述测温点位于理论相变面的后方且位于所述待测疏水管道疏水阀的前方；

连接于所述存储装置的计算装置，用于根据所述温度变化情况计算所述待测疏水管道的最大冷却能力，所述最大冷却能力为关闭所述疏水阀后的初始时刻所述待测疏水管道的散热能力。

7.根据权利要求6所述的测量系统，其特征在于，所述从关闭疏水阀后开始检测预设的测温点的温度变化情况，具体包括：

关闭所述疏水阀后，每间隔相同预设时长存储一次所述测温点的温度T_i，直至所述测温点的温度达到所述饱和蒸汽温度T_B，0≤i≤N且i为正整数，T_N＝T_B。

8.根据权利要求7所述的测量系统，其特征在于，所述极端装置包括：

第一计算单元，用于按照如下公式计算过热蒸汽变成凝结水的总冷却能力E：

E＝L×V，其中，L为所述疏水阀与所述测温点之间的直线距离，V为所述待测疏水管道的单位长度的体积；

连接于所述第一计算单元的第二计算单元，用于根据如下公式计算所述最大冷却能力P_max：

其中，T₀为t₀时刻测得的温度，T_B为饱和蒸汽温度，T_i为t_i时刻测得的温度，Δt为所述预设时长，0≤i≤N且i为正整数。