CN110940205B

CN110940205B - 卧式高压加热器运行效率实时控制系统及方法

Info

Publication number: CN110940205B
Application number: CN201911295215.XA
Authority: CN
Inventors: 文立斌
Original assignee: Electric Power Research Institute of Guangxi Power Grid Co Ltd
Current assignee: Electric Power Research Institute of Guangxi Power Grid Co Ltd
Priority date: 2019-12-16
Filing date: 2019-12-16
Publication date: 2021-04-13
Anticipated expiration: 2039-12-16
Also published as: CN110940205A

Abstract

本发明公开了一种卧式高压加热器运行效率实时控制系统及方法，通过在卧式高压加热器的相应管道上安装流量测量装置、压力测量装置、温度测量装置和阀门，以及数据采集与控制系统，来获取相应的流量、压力和温度，以此来计算出卧式高压加热器换热效率，并通过控制阀门开度以调节液位来不断调节卧式高压加热器换热效率以获取合适的换热效率并实现卧式高压加热器运行效率控制。本发明能够实时调整、控制卧式高压加热器效率，有助于及时调整卧式高压加热器运行状态，对节能降耗、增效创收具有显著作用。

Description

卧式高压加热器运行效率实时控制系统及方法

技术领域

本发明涉及加热器技术领域，尤其涉及卧式高压加热器运行效率实时控制系统及方法。

背景技术

汽轮发电机组热力循环采用从汽轮机缸内抽汽对锅炉给水进行加热，达到提高机组循环热效率的作用，卧式高压加热器是常用的抽汽回热装置，其效率的高低直接影响到整个汽轮发电机组的经济性。汽轮机抽汽进入卧式高压加热器凝结后需保持一定水位，防止抽汽未充分凝结直接从疏水管道流出而造成抽汽回热能量未充分回收利用，水位的高低对卧式高压加热器换热效率有着直接影响，当高压加热器长时处于低效状态下运行时，造成了很大的浪费，因此，需要对高压加热器的运行效率进行实时控制，以节能增效。

发明内容

针对以上不足，本发明提供一种卧式高压加热器运行效率实时控制系统、方法，用以实现卧式高压加热器效率的实时控制。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种卧式高压加热器运行效率实时控制系统，包括有：

安装在卧式高压加热器入口给水管上的卧式高压加热器入口给水流量测量装置、卧式高压加热器入口给水温度测量装置和卧式高压加热器入口给水压力测量装置；

安装在卧式高压加热器出口给水管上的卧式高压加热器出口给水温度测量装置和卧式高压加热器出口给水压力测量装置；

安装在抽汽管上的抽汽进卧式高压加热器入口流量测量装置、抽汽进卧式高压加热器入口温度测量装置和抽汽进卧式高压加热器入口压力测量装置；

安装在卧式高压加热器疏水管上的卧式高压加热器疏水流量测量装置、卧式高压加热器疏水温度测量装置、卧式高压加热器疏水压力测量装置和卧式高压加热器疏水调节阀；

安装在上级加热器疏水管上的上级加热器疏水入口流量测量装置、上级加热器疏水入口温度测量装置和上级加热器疏水入口压力测量装置；

数据采集与控制系统，其分别与卧式高压加热器入口给水流量测量装置、卧式高压加热器入口给水温度测量装置、卧式高压加热器入口给水压力测量装置、卧式高压加热器出口给水温度测量装置、卧式高压加热器出口给水压力测量装置、抽汽进卧式高压加热器入口流量测量装置、抽汽进卧式高压加热器入口温度测量装置、抽汽进卧式高压加热器入口压力测量装置、卧式高压加热器疏水流量测量装置、卧式高压加热器疏水温度测量装置、卧式高压加热器疏水压力测量装置、上级加热器疏水入口流量测量装置、上级加热器疏水入口温度测量装置、上级加热器疏水入口压力测量装置和卧式高压加热器疏水调节阀相连接，接收测量数据并计算出卧式高压加热器换热效率，并根据计算出的换热效率控制卧式高压加热器疏水调节阀以调节卧式高压加热器液位来不断调节卧式高压加热器换热效率以获取合适的换热效率并实现卧式高压加热器运行效率控制。

进一步地，所述卧式高压加热器入口给水流量测量装置包括有卧式高压加热器入口给水流量喷嘴和卧式高压加热器入口给水流量测试仪；所述抽汽进卧式高压加热器入口流量测量装置包括抽汽进卧式高压加热器入口流量节流孔板和抽汽进卧式高压加热器入口流量测试仪；所述卧式高压加热器疏水流量测量装置包括有卧式高压加热器疏水流量孔板和卧式高压加热器疏水流量测试仪；所述上级加热器疏水入口流量测量装置包括有上级加热器疏水入口流量孔板和上级加热器疏水入口流量测试仪。

进一步地，还包括有大气压力测量装置，其与所述数据采集与控制系统相连，用以校准卧式高压加热器入口给水压力测量装置、卧式高压加热器出口给水压力测量装置、抽汽进卧式高压加热器入口压力测量装置、卧式高压加热器疏水压力测量装置和上级加热器疏水入口压力测量装置所测的压力值。

进一步地，所述卧式高压加热器入口给水流量喷嘴采用高精度合金钢喷嘴。

进一步地，所述卧式高压加热器入口给水流量测试仪、抽汽进卧式高压加热器入口流量测试仪、上级加热器疏水入口流量测试仪和卧式高压加热器疏水流量测试仪采用差压变送器，分别安装于水平直管段上，取样口处于同一水平面。

进一步地，所述抽汽进卧式高压加热器入口流量节流孔板、卧式高压加热器疏水流量孔板和上级加热器疏水入口流量孔板采用角接取压或法兰取压标准孔板。

进一步地，所述卧式高压加热器入口给水温度测量装置、卧式高压加热器出口给水温度测量装置、抽汽进卧式高压加热器入口温度测量装置、上级加热器疏水入口温度测量装置和卧式高压加热器疏水温度测量装置采用铂电阻温度传感器或高精度E型热电偶。

进一步地，所述卧式高压加热器入口给水压力测量装置、卧式高压加热器出口给水压力测量装置、抽汽进卧式高压加热器入口压力测量装置、上级加热器疏水入口压力测量装置和卧式高压加热器疏水压力测量装置采用压力变送器。

进一步地，还包括有安装在卧式高压加热器本体上的卧式高压加热器液位测量装置，其与数据采集与控制系统相连接，用以测量卧式高压加热器本体的液位。

本发明还提供一种卧式高压加热器效率实时在线监测方法，使用上述的卧式高压加热器运行效率实时控制系统，包括：

获得卧式高压加热器给水有效吸收热量的精确值W_给水；

获得抽汽进卧式高压加热器热量的精确值W_抽汽；

获得上级加热器疏水进入卧式高压加热器热量的精确值W_上疏；

获得疏水从卧式高压加热器带走热量的精确值W_疏；

通过上述值计算出卧式高压加热器换热效率η，其中，η＝W_给水/(W_抽汽+W_上疏-W_疏)；

调节卧式高压加热器液位，根据不断计算出的新的换热效率η来调节卧式高压加热器液位，来不断调节换热效率以获取合适的换热效率并实现卧式高压加热器运行效率控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明能够实时调整、控制卧式高压加热器效率，有助于及时调整卧式高压加热器运行状态，对节能降耗、增效创收具有显著作用；

2、实现对卧式高压加热器液位的实时测量与调节，不仅可以实时调节卧式高压加热器使其处于换热效率最佳运行状态，而且可防止水位过低导致卧式高压加热器管板过热损坏或降低使用寿命，以及防止卧式高压加热器水位过高导致汽轮机汽缸进水造成事故。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，以下将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明的一种实施示意图。

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作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。

请参照图1，本发明优选的实施例提供一种卧式高压加热器换热效率在线监测系统，包括有安装在卧式高压加热器入口给水管1上的卧式高压加热器入口给水流量测量装置、卧式高压加热器入口给水温度测量装置4和卧式高压加热器入口给水压力测量装置5；安装在卧式高压加热器出口给水管6上的卧式高压加热器出口给水温度测量装置7和卧式高压加热器出口给水压力测量装置8；安装在抽汽管14上的抽汽进卧式高压加热器入口流量测量装置、抽汽进卧式高压加热器入口温度测量装置10和抽汽进卧式高压加热器入口压力测量装置11；安装在卧式高压加热器疏水管29上的卧式高压加热器疏水流量测量装置、卧式高压加热器疏水温度测量装置22、卧式高压加热器疏水压力测量装置21和卧式高压加热器疏水调节阀25；安装在上级加热器疏水管19上的上级加热器疏水入口流量测量装置、上级加热器疏水入口温度测量装置15和上级加热器疏水入口压力测量装置16；以及数据采集与控制系统28。

其中，卧式高压加热器入口给水流量测量装置包括有卧式高压加热器入口给水流量喷嘴2和卧式高压加热器入口给水流量测试仪3，卧式高压加热器入口给水流量喷嘴2安装在卧式高压加热器入口给水管1的水平直管段上，卧式高压加热器入口给水流量测试仪3通过两个取压管分别与卧式高压加热器入口给水流量喷嘴2的上、下游水平取压口相连接；

抽汽进卧式高压加热器入口流量测量装置包括抽汽进卧式高压加热器入口流量节流孔板13和抽汽进卧式高压加热器入口流量测试仪12，抽汽进卧式高压加热器入口流量节流孔板13安装在抽汽管14的水平直管段上，抽汽进卧式高压加热器入口流量测试仪12通过两个取压管分别与抽汽进卧式高压加热器入口流量节流孔板13的上、下游水平取压口相连接；

卧式高压加热器疏水流量测量装置包括有卧式高压加热器疏水流量孔板24和卧式高压加热器疏水流量测试仪23，卧式高压加热器疏水流量孔板24安装在卧式高压加热器疏水管29的水平直管段上，卧式高压加热器疏水流量测试仪23通过两个取压管分别与卧式高压加热器疏水流量孔板22的上、下游水平取压口相连接；

上级加热器疏水入口流量测量装置包括有上级加热器疏水入口流量孔板18和上级加热器疏水入口流量测试仪17，上级加热器疏水入口流量孔板18安装在上级加热器疏水管19的水平直管段上，上级加热器疏水入口流量测试仪17通过两个取压管分别与上级加热器疏水入口流量孔板18的上、下游水平取压口相连接。

请参照图1，卧式高压加热器包括有卧式高压加热器本体26，卧式高压加热器本体26上设有卧式高压加热器入口给水管1、卧式高压加热器出口给水管6、抽汽管14、上级加热器疏水管19、卧式高压加热器疏水管29，以及位于内部的卧式高压加热器U型换热管9，其中，卧式高压加热器U型换热管9一端与卧式高压加热器入口给水管1相连通，另一端与卧式高压加热器出口给水管6相连通。

卧式高压加热器入口给水流量喷嘴2采用的是高精度合金钢喷嘴(如1Cr13高精度合金钢喷嘴或1Cr18Ni9Ti高精度合金钢喷嘴)。

卧式高压加热器入口给水流量测试仪3、抽汽进卧式高压加热器入口流量测试仪12、上级加热器疏水入口流量测试仪17和卧式高压加热器疏水流量测试仪23采用流量差压变送器(如EJA系列差压变送器、或Rosemount 3051差压变送器)，实现流量差压信号向电信号的转换，其分别安装于水平直管段上，各个流量差压变送器的两个取样口处于同一水平面。

抽汽进卧式高压加热器入口流量节流孔板13、卧式高压加热器疏水流量孔板24和上级加热器疏水入口流量孔板18采用角接取压或法兰取压标准孔板。

卧式高压加热器疏水调节阀25为电动阀，其与数据采集与控制系统28相连接，并根据数据采集与控制系统28指令，受数据采集与控制系统28控制开启、关闭或调节开，通过卧式高压加热器疏水调节阀25的开启、关闭或开度的调节来实现卧式高压加热器本体26的液位控制，从而可以调整运行效率。

卧式高压加热器入口给水温度测量装置4、卧式高压加热器出口给水温度测量装置7、抽汽进卧式高压加热器入口温度测量装置10、上级加热器疏水入口温度测量装置15和卧式高压加热器疏水温度测量装置22采用铂电阻温度传感器或高精度E型热电偶，通过铠装套管安装于相应管道上，防止高温高压汽水泄漏，实现温度信号向电信号的转换。

卧式高压加热器入口给水压力测量装置5、卧式高压加热器出口给水压力测量装置8、抽汽进卧式高压加热器入口压力测量装置11、上级加热器疏水入口压力测量装置16和卧式高压加热器疏水压力测量装置21采用压力变送器(如EJA系统压力变送器)；其分别安装在取样口的下方，压力变送器通过取样管连接到取样口，压力变送器与取样口之间的取样管不能高于取样口、从取样口逐渐向下，实现对流体压力信号的测试，压力变送器安装前将取样管注满水，防止取样管内存在残留空气对测量精度的影响。

在优选的实施例中，请参照图1，为消除压力测量装置取样管水柱压强对实时测试值的影响，采用标有最小刻度为mm的钢尺测量取样口与压力测量装置的垂直高度差，将各取样管水柱压强值输入到数据采集与控制系统28中进行修定计算，同时卧式高压加热器换热效率在线监测系统包括有大气压力测量装置27，大气压力测量装置27与数据采集与控制系统28相连，大气压力测量装置采用压力变送器，用以校准卧式高压加热器入口给水压力测量装置5、卧式高压加热器出口给水压力测量装置8、抽汽进卧式高压加热器入口压力测量装置11、卧式高压加热器疏水压力测量装置21和上级加热器疏水入口压力测量装置16所测蒸汽的压力值。测试系统配备大气压力测量装置27，通过测试的大气压力值对压力变送器测量值(表压值)进行修定，即压力变送器测量值(表压值)+大气压力测量值-压力测量装置取样管水柱压强，从而准确获得压力变送器测量装置所测流体精确的压力绝压值，进一步提测试精度。在优选的实施例中，用于进行卧式高压加热器换热效率实时计算的压力值是考虑了大气压力和取样管水柱影响的真实压力值，进一步提效率实时精度。

数据采集与控制系统28采用OVATION分散控制系统，数据采集与控制系统28与卧式高压加热器入口给水流量测试仪3、卧式高压加热器入口给水温度测量装置4、卧式高压加热器入口给水压力测量装置5、卧式高压加热器出口给水温度测量装置7、卧式高压加热器出口给水压力测量装置8、抽汽进卧式高压加热器入口流量测试仪12、抽汽进卧式高压加热器入口温度测量装置10、抽汽进卧式高压加热器入口压力测量装置11、上级加热器疏水入口流量测试仪17、上级加热器疏水入口温度测量装置15、上级加热器疏水入口压力测量装置16、卧式高压加热器疏水流量测试仪23、卧式高压加热器疏水温度测量装置22、卧式高压加热器疏水压力测量装置21、大气压力测量装置27和卧式高压加热器疏水调节阀25等通过信号线进行连接，实现现场数据的在线实时传输，接收测量数据并计算出卧式高压加热器换热效率，并根据计算出的换热效率控制卧式高压加热器疏水调节阀25以调节卧式高压加热器液位来不断调节卧式高压加热器换热效率以获取合适的换热效率并实现卧式高压加热器运行效率控制。

在优选的实施例中，还设置有卧式高压加热器液位测量装置20，卧式高压加热器液位测量装置20设置在卧式高压加热器本体26上，其与数据采集与控制系统28相连接，用以测量卧式高压加热器本体26的液位，从而可以读取相应端差下的卧式高压加热器本体26的液位，也可以防止卧式高压加热器本体26水位过低导致卧式高压加热器过热损坏，水位过高导致汽轮机汽缸进水造成事故。

本优选的实施例提供一种卧式高压加热器效率实时在线监测方法，使用上述卧式高压加热器换热效率在线监测系统，方法包括：

获得卧式高压加热器给水有效吸收热量的精确值W_给水；

获得抽汽进卧式高压加热器热量的精确值W_抽汽；

获得疏水从卧式高压加热器带走热量的精确值W_疏；

其中，获得卧式高压加热器给水有效吸收热量的精确值W_给水、获得抽汽进卧式高压加热器热量的精确值W_抽汽、获得上级加热器疏水进入卧式高压加热器热量的精确值W_上疏、获得疏水从卧式高压加热器带走热量的精确值W_疏同时进行。

卧式高压加热器入口给水流量喷嘴2和卧式高压加热器入口给水流量测试仪3实现精确测试流经卧式高压加热器入口给水体积流量的功能，再通过卧式高压加热器入口给水温度测量装置4、卧式高压加热器入口给水压力测量装置5、卧式高压加热器出口给水温度测量装置7、卧式高压加热器出口给水压力测量装置8等，可获得卧式高压加热器给水有效吸收热量的精确值W_给水，W_给水由下式获得：

W_给水＝Q_给水ρ_给水(H_给水出-H_给水入)

其中，卧式高压加热器入口给水体积流量Q_给水由卧式高压加热器入口给水流量喷嘴2和卧式高压加热器入口给水流量测试仪3获得，卧式高压加热器入口给水温度测量装置4测试卧式高压加热器入口给水温度T_给水入，卧式高压加热器入口给水压力测量装置5测试卧式高压加热器入口给水压力P'_给水入，卧式高压加热器出口给水温度测量装置7测试卧式高压加热器出口给水温度T_给水出，卧式高压加热器出口给水压力测量装置8测试卧式高压加热器出口给水压力P'_给水出。

大气压力测量装置27测试大气压力P₀，单位为MPa。

卧式高压加热器入口给水压力测量装置5的取样管水柱高度通过标有最小刻度为mm的钢尺测量，即测量取样口与卧式高压加热器入口给水压力测量装置5的垂直高度差，获得的取样管水柱压强记为P'_给水入h。

卧式高压加热器入口给水计算压力P_给水入计算公式为：

P_给水入＝P'_给水入+P₀-P'_给水入h

卧式高压加热器出口给水压力测量装置8的取样管水柱高度通过标有最小刻度为mm的钢尺测量，即测量取样口与卧式高压加热器出口给水压力测量装置8的垂直高度差，获得的取样管水柱压强记为P'_给水出h。

卧式高压加热器入口给水计算压力P_给水出计算公式为：

P_给水出＝P'_给水出+P₀-P'_给水出h

其中，卧式高压加热器入口给水密度ρ_给水入由公式ρ_给水入＝f_gsrm(P_给水入,T_给水入)获得；卧式高压加热器入口给水焓H_给水入由公式H_给水入＝f_gsrh(P_给水入,T_给水入)获得；卧式高压加热器出口给水焓H_给水出由公式H_给水出＝f_gsch(P_给水出,T_给水出)获得。

抽汽进卧式高压加热器入口流量节流孔板13和抽汽进卧式高压加热器入口流量测试仪12实现精确测试抽汽进卧式高压加热器入口蒸汽体积流量的功能，再通过抽汽进卧式高压加热器入口温度测量装置10、抽汽进卧式高压加热器入口压力测量装置11，可获得抽汽进卧式高压加热器热量的精确值W_抽汽，W_抽汽由下式获得：

W_抽汽＝Q_抽汽ρ_抽汽H_抽汽

其中，抽汽进卧式高压加热器入口蒸汽体积流量Q_抽汽由抽汽进卧式高压加热器入口流量节流孔板13和抽汽进卧式高压加热器入口流量测试仪12获得，抽汽进卧式高压加热器入口温度测量装置10测试抽汽进卧式高压加热器入口温度T_抽汽，抽汽进卧式高压加热器入口压力测量装置11测试抽汽进卧式高压加热器入口压力P'_抽汽。

抽汽进卧式高压加热器入口压力测量装置11的取样管水柱高度通过标有最小刻度为mm的钢尺测量，即测量取样口与抽汽进卧式高压加热器入口压力测量装置11的垂直高度差，获得的取样管水柱压强记为P'_抽汽h。

抽汽进卧式高压加热器入口计算压力P_抽汽计算公式为：

P_抽汽＝P’_抽汽+P₀-P’_抽汽h

其中，抽汽进卧式高压加热器蒸汽密度ρ_抽汽由公式ρ_抽汽＝f_cm(P_抽汽,T_抽汽)获得；抽汽进卧式高压加热器蒸汽焓H_抽汽由公式H_抽汽＝f_ch(P_抽汽,T_抽汽)获得。

值得注意的是，本发明考虑了上级卧式高压加热器疏水逐级流入本级卧式高压加热器的情形，通过计算出上级疏水流流量与焓值，从而精确获取上级疏水进入卧式高压加热器的能量；如无上级疏水则取上级疏水流流量为零，因而本发明也适用于无上级疏水的情形。

上级加热器疏水入口流量孔板18和上级加热器疏水入口流量测试仪17实现精确测试上级加热器疏水进入卧式高压加热器体积流量的功能，再通过上级加热器疏水入口温度测量装置15、上级加热器疏水入口压力测量装置16可获得上级加热器疏水进入卧式高压加热器热量的精确值W_上疏，W_上疏由下式获得：

W_上疏＝Q_上疏ρ_上疏H_上疏

其中，上级加热器疏水入口体积流量Q_上疏由上级加热器疏水入口流量孔板18和上级加热器疏水入口流量测试仪17获得，上级加热器疏水入口温度测量装置15测试上级加热器疏水入口温度T_上疏，上级加热器疏水入口压力测量装置16测试上级加热器疏水入口压力P'_上疏。

上级加热器疏水入口压力测量装置16的取样管水柱高度通过标有最小刻度为mm的钢尺测量，即测量取样口与上级加热器疏水入口压力测量装置16的垂直高度差，获得的取样管水柱压强记为P'_上疏h。

上级加热器疏水入口计算压力P_上疏计算公式为：

P_上疏＝P’_上疏+P₀-P’_上疏h

其中，上级加热器疏水密度ρ_上疏由公式ρ_上疏＝f_ssm1(P_上疏,T_上疏)获得，上级加热器疏水焓H_上疏由公式H_上疏＝f_ssh(P_上疏,T_上疏)获得。

卧式高压加热器疏水流量孔板24和卧式高压加热器疏水流量测试仪23实现精确测试从卧式高压加热器疏水流出体积流量的功能，再通过卧式高压加热器疏水温度测量装置22、卧式高压加热器疏水压力测量装置21可获得疏水从卧式高压加热器带走热量的精确值W_疏，W_疏由下式获得：

W_疏＝Q_疏ρ_疏H_疏

其中，卧式高压加热器疏水流量Q_疏由卧式高压加热器疏水流量孔板24和卧式高压加热器疏水流量测试仪23获得，卧式高压加热器疏水温度测量装置22测试卧式高压加热器疏水温度T_疏，卧式高压加热器疏水压力测量装置21测试卧式高压加热器疏水压力P'_疏。

卧式高压加热器疏水压力测量装置21的取样管水柱高度通过标有最小刻度为mm的钢尺测量，即测量取样口与卧式高压加热器疏水压力测量装置21的垂直高度差，获得的取样管水柱压强记为P'_疏h。

高压加热器疏水计算压力P_疏计算公式为：

P_疏＝P’_疏+P₀-P’_疏h

其中，卧式高压加热器疏水密度ρ_疏由公式ρ_疏＝f_sm(P_疏,T_疏)获得，卧式高压加热器疏水焓H_疏由公式H_疏＝f_sh(P_疏,T_疏)获得。

卧式高压加热器入口给水密度ρ_给水入的计算公式ρ_给水入＝f_gsrm(P_给水入,T_给水入)具体如式(2)，令P＝P_给水入,T＝T_给水入，则ρ_给水入＝f_gsrm(P_给水入,T_给水入)＝f_ρ(P,T)；卧式高压加热器入口给水焓H_给水入的计算公式H_给水入＝f_gsrh(P_给水入,T_给水入)具体如式(1)，令P＝P_给水入,T＝T_给水入，则H_给水入＝f_gsrh(P_给水入,T_给水入)＝f_h(P,T)。

卧式高压加热器出口给水焓H_给水出的计算公式H_给水出＝f_gsch(P_给水出,T_给水出)具体如式(1)，令P＝P_给水出,T＝T_给水出，则H_给水出＝f_gsch(P_给水出,T_给水出)＝f_h(P,T)。

上级加热器疏水密度ρ_上疏的计算公式ρ_上疏＝f_ssm1(P_上疏,T_上疏)具体如式(2)，令P＝P_上疏,T＝T_上疏，则ρ_上疏＝f_ssm1(P_上疏,T_上疏)＝f_ρ(P,T)；上级加热器疏水焓H_上疏的计算公式H_上疏＝f_ssh(P_上疏,T_上疏)具体如式(1)，令P＝P_上疏,T＝T_上疏，则H_上疏＝f_ssh(P_上疏,T_上疏)＝f_h(P,T)。

卧式高压加热器疏水密度ρ_疏的计算公式ρ_疏＝f_sm(P_疏,T_疏)具体如式(2)，令P＝P_疏,T＝T_疏，则ρ_疏＝f_sm(P_疏,T_疏)＝f_ρ(P,T)，卧式高压加热器疏水焓H_疏的计算公式H_疏＝f_sh(P_疏,T_疏)具体如式(1)，令P＝P_疏,T＝T_疏，则H_疏＝f_sh(P_疏,T_疏)＝f_h(P,T)。

f_ρ(P,T)＝1/f_v(P,T) (2)

其中：

式中：

T_K＝T+273.15，

T₁＝T_K/T₀，

P₁＝P/P₀，

T₀＝1386，

P₀＝16.53；

A(1)＝0，B(1)＝-2，C(1)＝0.14632971213167；

A(2)＝0，B(2)＝-1，C(2)＝-0.84548187169114；

A(3)＝0，B(3)＝0，C(3)＝-3.756360367204；

A(4)＝0，B(4)＝1，C(4)＝3.3855169168385；

A(5)＝0，B(5)＝2，C(5)＝-0.95791963387872；

A(6)＝0，B(6)＝3，C(6)＝0.15772038513228；

A(7)＝0，B(7)＝4，C(7)＝-0.016616417199501；

A(8)＝0，B(8)＝5，C(8)＝8.1214629983568E-04；

A(9)＝1，B(9)＝-9，C(9)＝2.8319080123804E-04；

A(10)＝1，B(10)＝-7，C(10)＝-6.0706301565874E-04；

A(11)＝1，B(11)＝-1，C(11)＝-0.018990068218419；

A(12)＝1，B(12)＝0，C(12)＝-0.032529748770505；

A(13)＝1，B(13)＝1，C(13)＝-0.021841717175414；

A(14)＝1，B(14)＝3，C(14)＝-5.283835796993E-05；

A(15)＝2，B(15)＝-3，C(15)＝-4.7184321073267E-04；

A(16)＝2，B(16)＝0，C(16)＝-3.0001780793026E-04；

A(17)＝2，B(17)＝1，C(17)＝4.766139390687E-05；

A(18)＝2，B(18)＝3，C(18)＝-4.4141845330846E-06；

A(19)＝2，B(19)＝17，C(19)＝-7.2694996297594E-16；

A(20)＝3，B(20)＝-4，C(20)＝-3.1679644845054E-05；

A(21)＝3，B(21)＝0，C(21)＝-2.8270797985312E-06；

A(22)＝3，B(22)＝6，C(22)＝-8.5205128120103E-10；

A(23)＝4，B(23)＝-5，C(23)＝-2.2425281908E-06；

A(24)＝4，B(24)＝-2，C(24)＝-6.5171222895601E-07；

A(25)＝4，B(25)＝10，C(25)＝-1.4341729937924E-13；

A(26)＝5，B(26)＝-8，C(26)＝-4.0516996860117E-07；

A(27)＝8，B(27)＝-11，C(27)＝-1.2734301741641E-09；

A(28)＝8，B(28)＝-6，C(28)＝-1.7424871230634E-10；

A(29)＝21，B(29)＝-29，C(29)＝-6.8762131295531E-19；

A(30)＝23，B(30)＝-31，C(30)＝1.4478307828521E-20；

A(31)＝29，B(31)＝-38，C(31)＝2.6335781662795E-23；

A(32)＝30，B(32)＝-39，C(32)＝-1.1947622640071E-23；

A(33)＝31，B(33)＝-40，C(33)＝1.8228094581404E-24；

A(34)＝32，B(34)＝-41，C(34)＝-9.3537087292458E-26。

抽汽进卧式高压加热器蒸汽密度ρ_抽汽的计算公式ρ_抽汽＝f_cm(P_抽汽,T_抽汽具体如式(4)，令P＝P_抽汽,T＝T_抽汽，则ρ_抽汽＝f_cm(P_抽汽,T_抽汽)＝f_ρ(P,T)；抽汽进卧式高压加热器蒸汽焓H_抽汽的计算公式H_抽汽＝f_ch(P_抽汽,T_抽汽)具体如式(3)，令P＝P_抽汽,T＝T_抽汽，则H_抽汽＝f_ch(P_抽汽,T_抽汽)＝f_h(P,T)。

其中：

f_ρ(P,T)＝1/f_v(P,T) (4)

其中：

式中：

T_K＝T+273.15，

T₁＝T_K/T₀，

P₁＝P/P₀，

T₀＝540，

P₀＝1；

E1(1)＝0，F1(1)＝-9.6927686500217；

E1(2)＝1，F1(2)＝10.086655968018；

E1(3)＝-5，F1(3)＝-0.005608791128302；

E1(4)＝-4，F1(4)＝0.071452738081455；

E1(5)＝-3，F1(5)＝-0.40710498223928；

E1(6)＝-2，F1(6)＝1.4240819171444；

E1(7)＝-1，F1(7)＝-4.383951131945；

E1(8)＝2，F1(8)＝-0.28408632460772；

E1(9)＝3，F1(9)＝0.021268463753307；

D2(1)＝1，E2(1)＝0，F2(1)＝-1.7731742473213E-03；

D2(2)＝1，E2(2)＝1，F2(2)＝-0.017834862292358；

D2(3)＝1，E2(3)＝2，F2(3)＝-0.045996013696365；

D2(4)＝1，E2(4)＝3，F2(4)＝-0.057581259083432；

D2(5)＝1，E2(5)＝6，F2(5)＝-0.05032527872793；

D2(6)＝2，E2(6)＝1，F2(6)＝-3.3032641670203E-05；

D2(7)＝2，E2(7)＝2，F2(7)＝-1.8948987516315E-04；

D2(8)＝2，E2(8)＝4，F2(8)＝-3.9392777243355E-03；

D2(9)＝2，E2(9)＝7，F2(9)＝-0.043797295650573；

D2(10)＝2，E2(10)＝36，F2(10)＝-2.6674547914087E-05；

D2(11)＝3，E2(11)＝0，F2(11)＝2.0481737692309E-08；

D2(12)＝3，E2(12)＝1，F2(12)＝4.3870667284435E-07；

D2(13)＝3，E2(13)＝3，F2(13)＝-3.227767723857E-05；

D2(14)＝3，E2(14)＝6，F2(14)＝-1.5033924542148E-03；

D2(15)＝3，E2(15)＝35，F2(15)＝-0.040668253562649；

D2(16)＝4，E2(16)＝1，F2(16)＝-7.8847309559367E-10；

D2(17)＝4，E2(17)＝2，F2(17)＝1.2790717852285E-08；

D2(18)＝4，E2(18)＝3，F2(18)＝4.8225372718507E-07；

D2(19)＝5，E2(19)＝7，F2(19)＝2.2922076337661E-06；

D2(20)＝6，E2(20)＝3，F2(20)＝-1.6714766451061E-11；

D2(21)＝6，E2(21)＝16，F2(21)＝-2.1171472321355E-03；

D2(22)＝6，E2(22)＝35，F2(22)＝-23.895741934104；

D2(23)＝7，E2(23)＝0，F2(23)＝-5.905956432427E-18；

D2(24)＝7，E2(24)＝11，F2(24)＝-1.2621808899101E-06；

D2(25)＝7，E2(25)＝25，F2(25)＝-0.038946842435739；

D2(26)＝8，E2(26)＝8，F2(26)＝1.1256211360459E-11；

D2(27)＝8，E2(27)＝36，F2(27)＝-8.2311340897998；

D2(28)＝9，E2(28)＝13，F2(28)＝1.9809712802088E-08；

D2(29)＝10，E2(29)＝4，F2(29)＝1.0406965210174E-19；

D2(30)＝10，E2(30)＝10，F2(30)＝-1.0234747095929E-13；

D2(31)＝10，E2(31)＝14，F2(31)＝-1.0018179379511E-09；

D2(32)＝16，E2(32)＝29，F2(32)＝-8.0882908646985E-11；

D2(33)＝16，E2(33)＝50，F2(33)＝0.10693031879409；

D2(34)＝18，E2(34)＝57，F2(34)＝-0.33662250574171；

D2(35)＝20，E2(35)＝20，F2(35)＝8.9185845355421E-25；

D2(36)＝20，E2(36)＝35，F2(36)＝3.0629316876232E-13；

D2(37)＝20，E2(37)＝48，F2(37)＝-4.2002467698208E-06；

D2(38)＝21，E2(38)＝21，F2(38)＝-5.9056029685639E-26；

D2(39)＝22，E2(39)＝53，F2(39)＝3.7826947613457E-06；

D2(40)＝23，E2(40)＝39，F2(40)＝-1.276808934681E-15；

D2(41)＝24，E2(41)＝26，F2(41)＝7.3087610595061E-29；

D2(42)＝24，E2(42)＝40，F2(42)＝5.5414715350778E-17；

D2(43)＝24，E2(43)＝58，F2(43)＝-9.436970724121E-07。

通过获得上述各测量值，计算出获得卧式高压加热器给水有效吸收热量的精确值W_给水、获得抽汽进卧式高压加热器热量的精确值W_抽汽、获得上级加热器疏水进入卧式高压加热器热量的精确值W_上疏以及获得疏水从卧式高压加热器带走热量的精确值W_疏并通过上述值计算出卧式高压加热器换热效率η，计算由数据采集与控制系统28完成，也即，通过对应的器件测量得出的数据传输给数据采集与控制系统28，数据采集与控制系统28接收测量数据并依据相应公式计算出卧式高压加热器换热效率；数据采集与控制系统28发出指令，控制卧式高压加热器疏水调节阀25开度，通过调节卧式高压加热器疏水调节阀25使卧式高压加热器本体26液位发生变化，随着液位的变化，卧式高压加热器疏水温度T_疏随之发生变化，卧式高压加热器换热效率也相应发生改变，工况稳定后对应每一个卧式高压加热器液位均会计算出一个换热效率，逐步改变卧式高压加热器液位即可准确获取卧式高压加热器液位与换热效率之间的变化关系，并根据换热效率的变化不断调整液位(往理想的换热效率趋势去调整液位)，当换热效率基本达到最佳极值且趋稳时，相应的卧式高压加热器液位即为理想的长期运行液位，通过上述方式即可实现卧式高压加热器运行效率的实时控制。

更为具体的，以某300MW级机组工程为例，采用本发明的卧式高压加热器最佳运行效率实时控制系统与方法，运行效率结果如表1所示，表中压力值是考虑了大气压力和取样管水柱影响的真实压力值，为最绝对压力值，从表1的数据结果可以看出卧式高压加热器运行在635mm水位附近卧式高压加热器效率84.1％，相对较高，635mm水位可实现相对经济节能效果。

表1卧式高压加热器最佳运行效率实时控制结果

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种卧式高压加热器效率实时在线监测方法，其特征在于，使用卧式高压加热器运行效率实时控制系统，所述卧式高压加热器运行效率实时控制系统包括有：

安装在卧式高压加热器给水入口管(1)上的卧式高压加热器入口给水流量测量装置、卧式高压加热器入口给水温度测量装置(4)和卧式高压加热器入口给水压力测量装置(5)；

安装在卧式高压加热器出口给水管(6)上的卧式高压加热器出口给水温度测量装置(7)和卧式高压加热器出口给水压力测量装置(8)；

安装在抽汽管(14)上的抽汽进卧式高压加热器入口流量测量装置、抽汽进卧式高压加热器入口温度测量装置(10)和抽汽进卧式高压加热器入口压力测量装置(11)；

安装在卧式高压加热器疏水管(29)上的卧式高压加热器疏水流量测量装置、卧式高压加热器疏水温度测量装置(22)、卧式高压加热器疏水压力测量装置(21)和卧式高压加热器疏水调节阀(25)；

安装在上级加热器疏水管(19)上的上级加热器疏水入口流量测量装置、上级加热器疏水入口温度测量装置(15)和上级加热器疏水入口压力测量装置(16)；

数据采集与控制系统(28)，其分别与卧式高压加热器入口给水流量测量装置、卧式高压加热器入口给水温度测量装置(4)、卧式高压加热器入口给水压力测量装置(5)、卧式高压加热器出口给水温度测量装置(7)、卧式高压加热器出口给水压力测量装置(8)、抽汽进卧式高压加热器入口流量测量装置、抽汽进卧式高压加热器入口温度测量装置(10)、抽汽进卧式高压加热器入口压力测量装置(11)、卧式高压加热器疏水流量测量装置、卧式高压加热器疏水温度测量装置(22)、卧式高压加热器疏水压力测量装置(21)、上级加热器疏水入口流量测量装置、上级加热器疏水入口温度测量装置(15)、上级加热器疏水入口压力测量装置(16)和卧式高压加热器疏水调节阀(25)相连接，接收测量数据并计算出卧式高压加热器换热效率，并根据计算出的换热效率控制卧式高压加热器疏水调节阀(25)以调节卧式高压加热器液位来不断调节卧式高压加热器换热效率以获取合适的换热效率并实现卧式高压加热器运行效率控制；

步骤包括：

获得卧式高压加热器给水有效吸收热量的精确值W_给水；

获得抽汽进卧式高压加热器热量的精确值W_抽汽；

获得疏水从卧式高压加热器带走热量的精确值W_疏；

2.根据权利要求1所述的卧式高压加热器效率实时在线监测方法，其特征在于，所述卧式高压加热器入口给水流量测量装置包括有卧式高压加热器入口给水流量喷嘴(2)和卧式高压加热器入口给水流量测试仪(3)；所述抽汽进卧式高压加热器入口流量测量装置包括抽汽进卧式高压加热器入口流量节流孔板(13)和抽汽进卧式高压加热器入口流量测试仪(12)；所述卧式高压加热器疏水流量测量装置包括有卧式高压加热器疏水流量孔板(24)和卧式高压加热器疏水流量测试仪(23)；所述上级加热器疏水入口流量测量装置包括有上级加热器疏水入口流量孔板(18)和上级加热器疏水入口流量测试仪(17)。

3.根据权利要求1所述的卧式高压加热器效率实时在线监测方法，其特征在于，所述卧式高压加热器运行效率实时控制系统还包括有大气压力测量装置(27)，其与所述数据采集与控制系统(28)相连，用以校准卧式高压加热器入口给水压力测量装置(5)、卧式高压加热器出口给水压力测量装置(8)、抽汽进卧式高压加热器入口压力测量装置(11)、卧式高压加热器疏水压力测量装置(21)和上级加热器疏水入口压力测量装置(16)所测的压力值。

4.根据权利要求2所述的卧式高压加热器效率实时在线监测方法，其特征在于，所述卧式高压加热器入口给水流量喷嘴(2)采用高精度合金钢喷嘴。

5.根据权利要求2所述的卧式高压加热器效率实时在线监测方法，其特征在于，所述卧式高压加热器入口给水流量测试仪(3)、抽汽进卧式高压加热器入口流量测试仪(12)、上级加热器疏水入口流量测试仪(17)和卧式高压加热器疏水流量测试仪(23)采用差压变送器，分别安装于水平直管段上，取样口处于同一水平面。

6.根据权利要求2所述的卧式高压加热器效率实时在线监测方法，其特征在于，所述抽汽进卧式高压加热器入口流量节流孔板(13)、卧式高压加热器疏水流量孔板(24)和上级加热器疏水入口流量孔板(18)采用角接取压或法兰取压标准孔板。

7.根据权利要求1所述的卧式高压加热器效率实时在线监测方法，其特征在于，所述卧式高压加热器入口给水温度测量装置(4)、卧式高压加热器出口给水温度测量装置(7)、抽汽进卧式高压加热器入口温度测量装置(10)、上级加热器疏水入口温度测量装置(15)和卧式高压加热器疏水温度测量装置(22)采用铂电阻温度传感器或高精度E型热电偶。

8.根据权利要求1所述的卧式高压加热器效率实时在线监测方法，其特征在于，所述卧式高压加热器入口给水压力测量装置(5)、卧式高压加热器出口给水压力测量装置(8)、抽汽进卧式高压加热器入口压力测量装置(11)、上级加热器疏水入口压力测量装置(16)和卧式高压加热器疏水压力测量装置(21)采用压力变送器。

9.根据权利要求1所述的卧式高压加热器效率实时在线监测方法，其特征在于，所述卧式高压加热器运行效率实时控制系统还包括有安装在卧式高压加热器本体(26)上的卧式高压加热器液位测量装置(20)，其与数据采集与控制系统(28)相连接，用以测量卧式高压加热器本体(26)的液位。