CN110940206A - 含疏水冷却区的低压加热器端差实时控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含疏水冷却区的低压加热器端差实时控制系统及其方法，涉及加热器技术领域，通过设置温度测量装置、压力测量装置、疏水调节阀以及数据采集与控制系统等，来进行端差计算并通过阀门调节液位以实现端差控制。本发明实时控制含疏水冷却区的低压加热器端差，使低压加热器在较小端差下运行，对节能降耗、增效创收作用显著；对低压加热器端差进行实时监测与控制所需的信号测点少，测量装置的安装与实施简单易行，投入成本低、节能效果明显。

Description

含疏水冷却区的低压加热器端差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，尤其涉及一种含疏水冷却区的低压加热器端差实时控制系统、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来自凝汽器的凝结水进行加热，达到提高机组循环热效率的作用。对来自汽轮机低压缸的抽汽其压力和温度均较低，蒸汽处于过热度较小状态、甚至是湿蒸汽状态，低压加热器出口的凝结水受热后温度达到进汽压力下的饱和温度是极限，从低压加热器出口方面考虑充分吸收抽汽凝结潜热有瓶颈制约，即降低低压加热器出口的凝结水温度与进汽压力下的饱和温度之差值(上端差)受限。而低压加热器疏水温度往往比低压加热器进口凝结水温高很多，即低压加热器下端差较大，仍有进一步充分吸收低压加热器疏水热量、提高凝结水温度潜能。然而现有的使用中，对这部分潜能的进一步利用的关注不大，也没有有效的方法来有效地实时控制端差以进一步提高效率。
发明内容
针对以上不足，本发明提供一种含疏水冷却区的低压加热器端差实时控制系统及方法，能够实时控制含疏水冷却区的低压加热器端差。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种含疏水冷却区的低压加热器端差实时控制系统，包括有：安装在低压加热器凝结水入口管上的低压加热器给水入口温度测量装置；安装在低压加热器给水出口管上的低压加热器给水出口温度测量装置；安装在抽汽管上的抽汽进低压加热器入口压力测量装置；安装在低压加热器疏水管上的低压加热器疏水温度测量装置和低压加热器疏水调节阀；数据采集与控制系统，其分别与所述低压加热器给水入口温度测量装置、低压加热器给水出口温度测量装置、抽汽进低压加热器入口压力测量装置、低压加热器疏水温度测量装置和低压加热器疏水调节阀相连接，接收测量数据，计算出端差，并根据计算出的端差控制低压加热器疏水调节阀以调节低压加热器液位来不断调节端差以获取合适的端差并实现端差控制。
进一步地，还包括有大气压力测量装置，其与数据采集与控制系统相连接，用以校准抽汽进低压加热器入口压力测量装置所测蒸汽的压力值。
进一步地，还包括有安装在低压加热器本体上的低压加热器液位测量装置，其与数据采集与控制系统相连接，用以测量低压加热器本体的液位。
进一步地，所述低压加热器给水入口温度测量装置、低压加热器给水出口温度测量装置和低压加热器疏水温度测量装置采用铂电阻温度传感器。
进一步地，所述抽汽进低压加热器入口压力测量装置采用压力变送器。
进一步地，所述抽汽进低压加热器入口压力测量装置安装在取样口的下方，通过取样管连接到取样口，取样管不高于取样口，并从取样口水平引出垂直向下。
进一步地，所述抽汽进低压加热器入口压力测量装置连接的取样管内注满水。
本发明还提供一种含疏水冷却区的低压加热器端差实时控制方法，使用上述的含疏水冷却区的低压加热器端差实时控制系统，包括：
获得低压加热器给水入口温度T入；
获得低压加热器给水出口温度T出；
获得低压加热器疏水温度T疏；
获得抽汽进低压加热器入口压力P抽汽，并根据抽汽进低压加热器入口压力P抽汽计算出低压加热器蒸汽压力对应的饱和温度T饱和；
通过上述值计算低压加热器上端差△T上和低压加热器下端差△T下，其中，
△T上＝T饱和-T出，
△T下＝T疏-T入；
调节低压加热器液位，根据不断计算出的新的低压加热器上端差△T上和低压加热器下端差△T下来调节低压加热器液位，来不断调节端差以获取合适的端差并实现端差控制。
进一步地，所述根据抽汽进低压加热器入口压力P抽汽计算出低压加热器蒸汽压力对应的饱和温度T饱和中，
T饱和＝f(P抽汽)，
其中，f(P抽汽)＝(A(10)+D-((A(10)+D)2-4×(A(9)+A(10)×D))0.5)/2-273.15，
D＝2×G/(-F-(F2-4×E×G)0.5)，
E＝M2+A(3)×M+A(6)，
F＝A(1)×M2+A(4)×M+A(7)，
G＝A(2)×M2+A(5)×M+A(8)，
M＝(P抽汽)0.25；
其中，
A(1)＝1167.0521452767，
A(2)＝-724213.16703206，
A(3)＝-17.073846940092，
A(4)＝12020.82470247，
A(5)＝-3232555.0322333，
A(6)＝14.91510861353，
A(7)＝-4823.2657361591，
A(8)＝405113.40542057，
A(9)＝-0.23855557567849，
A(10)＝650.17534844798。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、实时控制含疏水冷却区的低压加热器端差，使低压加热器在较小端差下运行，对节能降耗、增效创收作用显著；
2、对低压加热器端差进行实时监测与控制所需的信号测点少，测量装置的安装与实施简单易行，投入成本低、节能效果明显；
3、通过抽汽进低压加热器蒸汽压力计算获取对应的饱和温度，以及少数几个测点数据实现对低压加热器端差的实时监测与调控，达到了充分吸收汽轮机抽汽回热的效果，且对当前在运行汽轮发电机组测点普遍偏少的低压加热器系统适用性强。
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；
图2为本申请优选的实施例中低压加热器液位高度与低压加热器上端差、低压加热器下端差的相互关系曲线图。
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含疏水冷却区的低压加热器端差实时控制系统，包括有：安装在低压加热器凝结水入口管7上的低压加热器给水入口温度测量装置6，安装在低压加热器给水出口管5上的低压加热器给水出口温度测量装置4，安装在抽汽管1上的抽汽进低压加热器入口压力测量装置2，安装在低压加热器疏水管15上的低压加热器疏水温度测量装置8和低压加热器疏水调节阀9，以及数据采集与控制系统12。
请参照图1，含疏水冷却区的低压加热器包括有低压加热器本体11，低压加热器本体11上设有低压加热器凝结水入口管7、低压加热器给水出口管5、抽汽管1、低压加热器疏水管15、上级低压加热器疏水管13，以及位于内部的低压加热器U型换热管束3和低压加热器疏水冷却区10，其为现有技术，不再做详细的解释和介绍。
低压加热器给水入口温度测量装置6、低压加热器给水出口温度测量装置4和低压加热器疏水温度测量装置8采用铂电阻温度传感器，通过铠装套管安装于相应管道上，防止汽水泄漏，实现温度信号向电信号的转换。
低压加热器疏水调节阀9为电动阀，其与数据采集与控制系统12相连接，并根据数据采集与控制系统12指令，受数据采集与控制系统12控制开启、关闭或调节开，通过低压加热器疏水调节阀9的开启、关闭或开度的调节来实现低压加热器本体11的液位控制，从而可以调整端差。
抽汽进低压加热器入口压力测量装置2采用压力变送器(如EJA系统压力变送器、或Rosemount 3051绝对压力变送器)；压力变送器安装在取样口的上方约150-300mm，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高于取样口、从取样口向上引出、中部无向下弯曲管段，实现对抽汽进低压加热器入口压力信号的精确测量，压力变送器安装前将取样管内积水排净，防止取样管内存在残留水柱对测量精度的影响。
数据采集与控制系统12采用OVATION分散控制系统，分别与低压加热器给水入口温度测量装置6、低压加热器给水出口温度测量装置4、抽汽进低压加热器入口压力测量装置2、低压加热器疏水温度测量装置8和低压加热器疏水调节阀9相连接，接收测量数据，计算出端差，并根据计算出的端差控制低压加热器疏水调节阀9以调节低压加热器液位来不断调节端差以获取合适的端差并实现端差控制。
在优选的实施例中，还设置有低压加热器液位测量装置14，低压加热器液位测量装置14设置在低压加热器本体11上，其与数据采集与控制系统12相连接，用以测量低压加热器本体11的液位，从而可以读取相应端差下的低压加热器本体11的液位，也可以防止低压加热器本体11水位过低导致低压加热器过热损坏，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含疏水冷却区的低压加热器端差实时控制方法，使用上述含疏水冷却区的低压加热器端差实时控制系统，包括：
获得低压加热器给水入口温度T入；
获得低压加热器给水出口温度T出；
获得低压加热器疏水温度T疏；
获得抽汽进低压加热器入口压力P抽汽，并根据抽汽进低压加热器入口压力P抽汽计算出低压加热器蒸汽压力对应的饱和温度T饱和；
通过上述值计算低压加热器上端差△T上和低压加热器下端差△T下，其中，
△T上＝T饱和-T出，
△T下＝T疏-T入；
调节低压加热器液位，根据不断计算出的新的低压加热器上端差△T上和低压加热器下端差△T下来调节低压加热器液位，来不断调节端差以获取合适的端差并实现端差控制。
其中，低压加热器给水入口温度测量装置6测试低压加热器给水入口温度T入，单位为℃；低压加热器给水出口温度测量装置4测试低压加热器给水出口温度T出，单位为℃；低压加热器疏水温度测量装置8测试低压加热器疏水温度T疏，单位为℃。
抽汽进低压加热器入口压力测量装置2测试抽汽进低压加热器入口压力P抽汽，单位为MPa。
其中，低压加热器蒸汽压力对应的饱和温度T饱和根据抽汽进低压加热器入口压力P抽汽计算得出，
T饱和＝f(P抽汽)，
其中，f(P抽汽)＝(A(10)+D-((A(10)+D)2-4×(A(9)+A(10)×D))0.5)/2-273.15，
D＝2×G/(-F-(F2-4×E×G)0.5)，
E＝M2+A(3)×M+A(6)，
F＝A(1)×M2+A(4)×M+A(7)，
G＝A(2)×M2+A(5)×M+A(8)，
M＝(P抽汽)0.25；
其中，
A(1)＝1167.0521452767，
A(2)＝-724213.16703206，
A(3)＝-17.073846940092，
A(4)＝12020.82470247，
A(5)＝-3232555.0322333，
A(6)＝14.91510861353，
A(7)＝-4823.2657361591，
A(8)＝405113.40542057，
A(9)＝-0.23855557567849，
A(10)＝650.17534844798。
通过获得低压加热器给水入口温度T入、获得低压加热器给水出口温度T出、获得低压加热器疏水温度T疏、获得抽汽进低压加热器入口压力P抽汽等，并通过汽进低压加热器入口压力P抽汽计算出低压加热器蒸汽压力对应的饱和温度T饱和，然后根据△T上＝T饱和-T出以及△T下＝T疏-T入，分别计算出低压加热器上端差△T上和低压加热器下端差△T下，计算由数据采集与控制系统12完成；数据采集与控制系统12发出指令，控制低压加热器疏水调节阀9开度，通过调节低压加热器疏水调节阀9使低压加热器本体11液位发生变化，液位变化会影响到低压加热器疏水温度T疏和低压加热器给水出口温度T出，随着液位的变化，低压加热器液位发生变化后上端差△T上和低压加热器下端差△T下会发生改变，工况稳定后对应每一个低压加热器液位均会计算出一个低压加热器上端差△T上和低压加热器下端差△T下，逐步改变低压加热器液位即可准确获取低压加热器液位与低压加热器上端差△T上、低压加热器下端差△T下之间的变化关系，并根据端差的变化不断调整液位(往理想的端差趋势去调整液位)，当低压加热器上端差△T上、低压加热器下端差△T下基本达到最佳极值且趋稳时，相应的低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低压加热器端差的实时控制。
更为具体的，以某300MW级机组工程为例，采用本发明的低压加热器端差实时控制系统与方法，通过低压加热器疏水调节阀9开度大小调节低压加热器液位高度，获得低压加热器液位高度与低压加热器上端差△T上、低压加热器下端差△T下的相互关系，从而将低压加热器端差控制在理想状态，结果如表1所示。表1中压力值为最绝对压力值。将表1的低压加热器液位高度与低压加热器上端差△T上、低压加热器下端差△T下的相互关系以图表示如图2所示，图2中曲线1为低压加热器下端差△T下、2为低压加热器上端差△T上，从图2可见低压加热器运行在650mm水位附近时低压加热器上端差△T上、低压加热器下端差△T下基本达到极值且趋稳，通过本发明的低压加热器端差实时控制系统和方法，使得低压加热器运行在650mm水位，可达到低压加热器实现充分吸收汽轮机抽汽回热效果。
表1低压加热器端差实时调控数据
Figure BDA0002320689190000081
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 (8)

1.一种含疏水冷却区的低压加热器端差实时控制系统，其特征在于，包括有：
安装在低压加热器凝结水入口管(7)上的低压加热器给水入口温度测量装置(6)；
安装在低压加热器给水出口管(5)上的低压加热器给水出口温度测量装置(4)；
安装在抽汽管(1)上的抽汽进低压加热器入口压力测量装置(2)；
安装在低压加热器疏水管(15)上的低压加热器疏水温度测量装置(8)和低压加热器疏水调节阀(9)；
数据采集与控制系统(12)，其分别与所述低压加热器给水入口温度测量装置(6)、低压加热器给水出口温度测量装置(4)、抽汽进低压加热器入口压力测量装置(2)、低压加热器疏水温度测量装置(8)和低压加热器疏水调节阀(9)相连接，接收测量数据，计算出端差，并根据计算出的端差控制低压加热器疏水调节阀(9)以调节低压加热器液位来不断调节端差以获取合适的端差并实现端差控制。
2.根据权利要求1所述的含疏水冷却区的低压加热器端差实时控制系统，其特征在于，还包括有安装在低压加热器本体(11)上的低压加热器液位测量装置(14)，其与数据采集与控制系统(12)相连接，用以测量低压加热器本体(11)的液位。
3.根据权利要求1所述的含疏水冷却区的低压加热器端差实时控制系统，其特征在于，所述低压加热器给水入口温度测量装置(6)、低压加热器给水出口温度测量装置(4)和低压加热器疏水温度测量装置(8)采用铂电阻温度传感器。
4.根据权利要求1所述的含疏水冷却区的低压加热器端差实时控制系统，其特征在于，所述抽汽进低压加热器入口压力测量装置(2)采用压力变送器。
5.根据权利要求4所述的含疏水冷却区的低压加热器端差实时控制系统，其特征在于，所述抽汽进低压加热器入口压力测量装置(2)安装在取样口的下方，通过取样管连接到取样口，取样管不高于取样口，并从取样口水平引出垂直向下。
6.根据权利要求5所述的含疏水冷却区的低压加热器端差实时控制系统，其特征在于，所述抽汽进低压加热器入口压力测量装置(2)连接的取样管内注满水。
7.一种含疏水冷却区的低压加热器端差实时控制方法，其特征在于，使用权利要求1至6任一项所述的含疏水冷却区的低压加热器端差实时控制系统，包括：
获得低压加热器给水入口温度T入；
获得低压加热器给水出口温度T出；
获得低压加热器疏水温度T疏；
获得抽汽进低压加热器入口压力P抽汽，并根据抽汽进低压加热器入口压力P抽汽计算出低压加热器蒸汽压力对应的饱和温度T饱和；
通过上述值计算低压加热器上端差△T上和低压加热器下端差△T下，其中，
△T上＝T饱和-T出，
△T下＝T疏-T入；
调节低压加热器液位，根据不断计算出的新的低压加热器上端差△T上和低压加热器下端差△T下来调节低压加热器液位，来不断调节端差以获取合适的端差并实现端差控制。
8.根据权利要求7所述的含疏水冷却区的低压加热器端差实时控制方法，其特征在于，所述根据抽汽进低压加热器入口压力P抽汽计算出低压加热器蒸汽压力对应的饱和温度T饱和中，
T饱和＝f(P抽汽)，
其中，f(P抽汽)＝(A(10)+D-((A(10)+D)2-4×(A(9)+A(10)×D))0.5)/2-273.15，
D＝2×G/(-F-(F2-4×E×G)0.5)，
E＝M2+A(3)×M+A(6)，
F＝A(1)×M2+A(4)×M+A(7)，
G＝A(2)×M2+A(5)×M+A(8)，
M＝(P抽汽)0.25；
其中，
A(1)＝1167.0521452767，
A(2)＝-724213.16703206，
A(3)＝-17.073846940092，
A(4)＝12020.82470247，
A(5)＝-3232555.0322333，
A(6)＝14.91510861353，
A(7)＝-4823.2657361591，
A(8)＝405113.40542057，
A(9)＝-0.23855557567849，
A(10)＝650.17534844798。
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