CN112127958A - 一种确定核电汽轮机抽汽参数的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于核电汽轮机领域，具体涉及一种确定核电汽轮机抽汽参数的装置及方法。由于湿蒸汽的温度和压力是一一对应关系，从而无法确定核电汽轮机高压缸的热力性能状态。本方法包括：步骤一：确定核电汽轮机回热系统高压加热器抽汽参数；步骤二：确定核电汽轮机回热系统除氧器抽汽参数；步骤三：确定核电汽轮机回热系统低压加热器抽汽参数；步骤四：确定汽水分离再热器加热蒸汽、汽轮机排汽参数。通过本发明提供的方法和装置的输出值可确定核电汽轮机各级抽汽、进汽、排汽的状态参数，为核电汽轮机热力性能监测提供了技术保障。

Description

一种确定核电汽轮机抽汽参数的装置及方法
技术领域
本发明属于核电汽轮机领域，具体涉及一种确定核电汽轮机抽汽参数的装置及方法。
背景技术
核电汽轮机由于高压进汽为干度约99.5％左右的饱和蒸汽，在高压缸中蒸汽随着焓降湿度越来越大，一般高压缸排汽的干度在85％左右。由于湿蒸汽的温度和压力是一一对应关系，无法通过测量蒸汽的压力和温度来获得对应的比焓、比熵、比容等热力性能参数，从而无法确定核电汽轮机高压缸的热力性能状态。虽然可以采用示踪剂、热力学或光学等方法测量蒸汽的湿度，但由于种种原因，在核电汽轮机现场和试验中并未能长期有效使用。对于进行核电汽轮机性能在线监测，急需一种长期有效且具有一定精度保证的抽汽参数的确定方法。
发明内容
1.目的：
本发明要解决的技术问题是提供一种核电汽轮机抽汽参数确定方法和采用该方法的装置。
2.技术方案：
一种确定核电汽轮机抽汽参数的装置，包括：汽轮机高压缸，汽轮机中压缸、低压缸和发电机依次连接；汽轮高压缸输出至加热器，除氧器和汽水分离再热器；汽水分离再热器输出至汽轮机中压缸和低压缸。
所述的加热器、除氧器和汽水分离再热器传输信号至压力传感器、温度传感器和疏水流量传感器；压力传感器，温度传感器和疏水流量传感器均连接模数转换；所述的发电机输出至功率传感器，功率传感器和模数转换连接。
所述的模数转化连接均和数据采集系统相连；数据采集系统和接口，计算机，各抽汽参数显示依次连接。
所述的汽轮机高压缸由控制阀输入，控制阀连接蒸汽进口。
一种确定核电汽轮机抽汽参数的方法，包括：步骤一：确定核电汽轮机回热系统高压加热器抽汽参数；步骤二：确定核电汽轮机回热系统除氧器抽汽参数；步骤三：确定核电汽轮机回热系统低压加热器抽汽参数；步骤四：确定汽水分离再热器加热蒸汽、汽轮机排汽参数。
所述的步骤一：确定核电汽轮机回热系统高压加热器抽汽参数，具体步骤如下：
步骤1.1根据测得的加热器流出疏水压力和温度测点，获得流出疏水的比焓；
步骤1.2测量核电汽轮机回热系统高压加热器的流出疏水流量，测量流入核电汽轮机回热系统高压加热器的汽水分离再热器疏水流量；如有流入高压加热器的阀杆、端部轴封等辅助蒸汽，假设流量和比焓；
步骤1.3利用高压加热器的给水流量、给水进水比焓、给水出水比焓、流入疏水的流量、流入疏水的比焓、流出疏水的流量、流出疏水的比焓、流入辅助蒸汽的流量、流入辅助蒸汽的比焓，根据流量和能量平衡，获得进入加热器抽汽的比焓；
步骤1.4根据抽汽等焓减压关系，汽轮机抽汽口蒸汽比焓与高加抽汽进汽比焓相同，利用汽轮机抽汽口压力和汽轮机抽汽口蒸汽比焓确定汽轮机抽汽口蒸汽参数。
所述的步骤二：确定核电汽轮机回热系统除氧器抽汽参数，具体包括：
步骤2.1测量核电汽轮机回热系统除氧器的流入阀杆或端部轴封蒸汽流量；如有流入除氧器的阀杆、端部轴封等辅助蒸汽，假设其的流量和比焓；
步骤2.2利用进入除氧器的凝结水流量、进入除氧器的凝结水比焓、除氧器出水比焓、流入疏水的流量、流入疏水的比焓、流入辅助蒸汽的流量、流入辅助蒸汽的比焓，根据流量和能量平衡，计算获得进入除氧器抽汽的比焓；
步骤2.3根据抽汽等焓减压关系，汽轮机抽汽口蒸汽比焓与除氧器抽汽进汽比焓相同，利用汽轮机抽汽口压力和汽轮机抽汽口蒸汽比焓确定汽轮机抽汽口蒸汽参数。
所述的步骤三：确定核电汽轮机回热系统低压加热器抽汽参数，其具体步骤为：
步骤3.1根据测得的低压加热器流出疏水压力和温度测点，可以获得流出疏水的比焓；
步骤3.2测量核电汽轮机回热系统低压加热器的流出疏水流量；如有流入低压加热器的阀杆、端部轴封等辅助蒸汽，假设其的流量和比焓；
步骤3.3利用进入低压加热器的凝结水流量、低压加热器进水比焓、低压加热器出水比焓、流入疏水的流量、流入疏水的比焓、流出疏水的流量、流出疏水的比焓、流入辅助蒸汽的流量、流入辅助蒸汽的比焓，根据流量和能量平衡，计算获得进入低压加热器的抽汽的比焓；
步骤3.4根据抽汽等焓减压关系，汽轮机抽汽口蒸汽比焓与低压加热器抽汽进汽比焓相同，利用汽轮机抽汽口压力和汽轮机抽汽口蒸汽比焓确定汽轮机抽汽口蒸汽参数。
所述的步骤四：确定汽水分离再热器加热蒸汽、汽轮机排汽参数，其具体步骤为：
步骤4.1根据测得的汽水分离再热器流出疏水压力和温度，可以获得流出疏水的比焓；
步骤4.2根据测得的汽水分离再热器流出被加热为过热蒸汽的压力和温度，获得流出被加热蒸汽的比焓；
步骤4.3利用进入汽水分离再热器的高排蒸汽比焓、流出汽水分离再热器的被加热蒸汽的比焓、流出疏水的比焓，建立关于汽水分离再热器的流量和能量平衡方程组；
步骤4.4、根据汽轮机各个汽缸的进、出蒸汽的流量和比焓，汽轮发电机的电功率，建立关于汽轮机的流量和能量平衡方程组；
步骤4.5、联立或迭代求解关于汽水分离再热器和汽轮机的流量和能量平衡方程组，获得主汽比焓、汽水分离再热器一级加热蒸汽比焓、汽轮机排汽比焓。
如果迭代计算的主汽比焓、汽水分离再热器一级加热蒸汽比焓、汽轮机排汽比焓满足计算精度要求，停止计算返回计算结果；否则，将按比例修改流入高压加热器、除氧器、低压加热器的阀杆、端部轴封等辅助蒸汽的流量和比焓，重新从步骤一开始计算直到满足计算精度要求。
本发明提供的一种核电汽轮机抽汽参数确定方法利用增设的高精度疏水流量测量值作为补充的输入值，采用了核电汽轮机、汽水分离再热器、高压加热器、除氧器、低压加热器等设备流量和能量平衡来计算出核电汽轮机各级抽汽、进汽、排汽的比焓，从而确定蒸汽的状态参数。本发明提供的方法和装置针对了现有技术的不足，通过本发明提供的方法和装置的输出值可确定核电汽轮机各级抽汽、进汽、排汽的状态参数，为核电汽轮机热力性能监测提供了技术保障。
附图说明
图1为本发明提供的一种核电汽轮机回热系统简图；
图2为本发明提供的一种核电汽轮机抽汽参数确定方法的流程图；
图3为本发明提供的一种核电汽轮机抽汽参数确定装置的流程图；
具体实施方式
如图1、图3所示，一种确定核电汽轮机抽汽参数的装置，包括功率变送器、高精度疏水流量测量变送器、高精度温度变送器、高精度压力变送器，功率变送器用于测量汽轮发电机组电功率，高精度疏水流量测量变送器用于测量加热器、汽水分离再热器的疏水流量，高精度温度变送器用于测量蒸汽、水的温度，高精度压力变送器用于测量蒸汽、水的压力，计算机通过数据采集系统获取采集由功率变送器、高精度疏水流量测量变送器、高精度温度变送器、高精度压力变送器获取的汽轮发电机组电功率、加热器、汽水分离再热器疏水流量、蒸汽和水的温度和压力，再利用汽轮机、汽水分离再热器、加热器的流量和能量平衡方程组联立或采用迭代方法，求解获得核电汽轮机抽汽参数和进汽、排汽参数，参与到核电汽轮机热力性能监测系统。
如图2所示，步骤一：核电汽轮机回热系统高压加热器抽汽参数确定，其具体步骤为：
步骤1.1根据测得的加热器流出疏水压力和温度测点，可以获得流出疏水的比焓；
步骤1.2增设核电汽轮机回热系统高压加热器的流出疏水流量的测量，增设流入核电汽轮机回热系统高压加热器的汽水分离再热器疏水流量的测量。如有流入高压加热器的阀杆、端部轴封等辅助蒸汽，假设其的流量和比焓；
步骤1.3利用高压加热器的给水流量、给水进水比焓、给水出水比焓、流入疏水的流量、流入疏水的比焓、流出疏水的流量、流出疏水的比焓、流入辅助蒸汽的流量、流入辅助蒸汽的比焓，根据流量和能量平衡，可以计算获得进入加热器抽汽的比焓；
步骤1.4根据抽汽等焓减压关系，汽轮机抽汽口蒸汽比焓与高加抽汽进汽比焓相同，利用汽轮机抽汽口压力和汽轮机抽汽口蒸汽比焓确定汽轮机抽汽口蒸汽参数：
步骤二：核电汽轮机回热系统除氧器抽汽参数确定，其具体步骤为：
步骤2.1、增设核电汽轮机回热系统除氧器的流入阀杆或端部轴封蒸汽流量测量。如有流入除氧器的阀杆、端部轴封等辅助蒸汽，假设其的流量和比焓；
步骤2.2、利用进入除氧器的凝结水流量、进入除氧器的凝结水比焓、除氧器出水比焓、流入疏水的流量、流入疏水的比焓、流入辅助蒸汽的流量、流入辅助蒸汽的比焓，根据流量和能量平衡，可以计算获得进入除氧器抽汽的比焓；
步骤2.3、根据抽汽等焓减压关系，汽轮机抽汽口蒸汽比焓与除氧器抽汽进汽比焓相同，利用汽轮机抽汽口压力和汽轮机抽汽口蒸汽比焓确定汽轮机抽汽口蒸汽参数：
步骤三：核电汽轮机回热系统低压加热器抽汽参数确定，其具体步骤为：
步骤3.1根据测得的低压加热器流出疏水压力和温度测点，可以获得流出疏水的比焓；
步骤3.2增设核电汽轮机回热系统低压加热器的流出疏水流量测量。如有流入低压加热器的阀杆、端部轴封等辅助蒸汽，假设其的流量和比焓；
步骤3.3利用进入低压加热器的凝结水流量、低压加热器进水比焓、低压加热器出水比焓、流入疏水的流量、流入疏水的比焓、流出疏水的流量、流出疏水的比焓、流入辅助蒸汽的流量、流入辅助蒸汽的比焓，根据流量和能量平衡，可以计算获得进入低压加热器的抽汽的比焓；
步骤3.4根据抽汽等焓减压关系，汽轮机抽汽口蒸汽比焓与低压加热器抽汽进汽比焓相同，利用汽轮机抽汽口压力和汽轮机抽汽口蒸汽比焓确定汽轮机抽汽口蒸汽参数：
第四步汽水分离再热器(MSR)加热蒸汽、汽轮机排汽参数确定，其具体步骤为：
步骤4.1根据测得的汽水分离再热器流出疏水压力和温度，可以获得流出疏水的比焓；
步骤4.2根据测得的汽水分离再热器流出被加热为过热蒸汽的压力和温度，可以获得流出被加热蒸汽的比焓；
步骤4.3利用进入汽水分离再热器的高排蒸汽比焓、流出汽水分离再热器的被加热蒸汽的比焓、流出疏水的比焓，建立关于汽水分离再热器的流量和能量平衡方程组；
步骤4.4根据汽轮机各个汽缸的进、出蒸汽的流量和比焓，汽轮发电机的电功率，建立关于汽轮机的流量和能量平衡方程组；
步骤4.5联立或迭代求解关于汽水分离再热器和汽轮机的流量和能量平衡方程组，可以获得主汽比焓、汽水分离再热器一级加热蒸汽比焓、汽轮机排汽比焓。
步骤4.6如迭代计算的主汽比焓、汽水分离再热器一级加热蒸汽比焓、汽轮机排汽比焓满足计算精度要求，停止计算返回计算结果。否则，将按比例修改流入高压加热器、除氧器、低压加热器的阀杆、端部轴封等辅助蒸汽的流量和比焓，重新从第一步开始计算直到满足计算精度要求。
本发明的另一个技术方案是提供了一种采用上述核电汽轮机抽汽参数确定方法的装置，包括功率变送器和高精度疏水流量测量变送器。功率变送器用于测量核电汽轮发电机组电功率，高精度疏水流量测量变送器用于测量加热器和汽水分离再热器的疏水流量，计算机通过数据采集系统获取采集由功率变送器、高精度疏水流量测量变送器获取的汽轮发电机组电功率、加热器和汽水分离再热器的疏水流量，再利用上述的数据采用核电汽轮机、汽水分离再热器、高压加热器、除氧器、低压加热器等设备流量和能量平衡，计算出核电汽轮机各级抽汽、进汽、排汽的参数，进而开展核电汽轮机热力性能的分析和监测。

Claims (10)

1.一种确定核电汽轮机抽汽参数的装置，其特征在于：汽轮机高压缸，汽轮机中压缸、低压缸和发电机依次连接；汽轮高压缸输出至加热器，除氧器和汽水分离再热器；汽水分离再热器输出至汽轮机中压缸和低压缸。
2.根据权利要求1所述的一种确定核电汽轮机抽汽参数的装置，其特征在于：所述的加热器、除氧器和汽水分离再热器传输信号至压力传感器、温度传感器和疏水流量传感器；压力传感器，温度传感器和疏水流量传感器均连接模数转换；所述的发电机输出至功率传感器，功率传感器和模数转换连接。
3.根据权利要求2所述的一种确定核电汽轮机抽汽参数的装置，其特征在于：所述的模数转化连接均和数据采集系统相连；数据采集系统和接口，计算机，各抽汽参数显示依次连接。
4.根据权利要求2所述的一种确定核电汽轮机抽汽参数的装置，其特征在于：所述的汽轮机高压缸由控制阀输入，控制阀连接蒸汽进口。
5.一种确定核电汽轮机抽汽参数的方法，其特征在于：步骤一：确定核电汽轮机回热系统高压加热器抽汽参数；步骤二：确定核电汽轮机回热系统除氧器抽汽参数；步骤三：确定核电汽轮机回热系统低压加热器抽汽参数；步骤四：确定汽水分离再热器加热蒸汽、汽轮机排汽参数。
6.根据权利要求5所述的一种确定核电汽轮机抽汽参数的方法，其特征在于：步骤一：确定核电汽轮机回热系统高压加热器抽汽参数，具体步骤如下：
步骤1.1根据测得的加热器流出疏水压力和温度测点，获得流出疏水的比焓；
步骤1.2测量核电汽轮机回热系统高压加热器的流出疏水流量，测量流入核电汽轮机回热系统高压加热器的汽水分离再热器疏水流量；如有流入高压加热器的阀杆、端部轴封等辅助蒸汽，假设流量和比焓；
步骤1.3利用高压加热器的给水流量、给水进水比焓、给水出水比焓、流入疏水的流量、流入疏水的比焓、流出疏水的流量、流出疏水的比焓、流入辅助蒸汽的流量、流入辅助蒸汽的比焓，根据流量和能量平衡，获得进入加热器抽汽的比焓；
步骤1.4根据抽汽等焓减压关系，汽轮机抽汽口蒸汽比焓与高加抽汽进汽比焓相同，利用汽轮机抽汽口压力和汽轮机抽汽口蒸汽比焓确定汽轮机抽汽口蒸汽参数。
7.根据权利要求5所述的一种确定核电汽轮机抽汽参数的方法，其特征在于：步骤二：确定核电汽轮机回热系统除氧器抽汽参数，具体包括：
步骤2.1测量核电汽轮机回热系统除氧器的流入阀杆或端部轴封蒸汽流量；如有流入除氧器的阀杆、端部轴封等辅助蒸汽，假设其流量和比焓；
步骤2.2利用进入除氧器的凝结水流量、进入除氧器的凝结水比焓、除氧器出水比焓、流入疏水的流量、流入疏水的比焓、流入辅助蒸汽的流量、流入辅助蒸汽的比焓，根据流量和能量平衡，计算获得进入除氧器抽汽的比焓；
步骤2.3根据抽汽等焓减压关系，汽轮机抽汽口蒸汽比焓与除氧器抽汽进汽比焓相同，利用汽轮机抽汽口压力和汽轮机抽汽口蒸汽比焓确定汽轮机抽汽口蒸汽参数。
8.根据权利要求5所述的一种确定核电汽轮机抽汽参数的方法，其特征在于：步骤三：确定核电汽轮机回热系统低压加热器抽汽参数，其具体步骤为：
步骤3.1根据测得的低压加热器流出疏水压力和温度测点，可以获得流出疏水的比焓；
步骤3.2测量核电汽轮机回热系统低压加热器的流出疏水流量；如有流入低压加热器的阀杆、端部轴封等辅助蒸汽，假设其流量和比焓；
步骤3.3利用进入低压加热器的凝结水流量、低压加热器进水比焓、低压加热器出水比焓、流入疏水的流量、流入疏水的比焓、流出疏水的流量、流出疏水的比焓、流入辅助蒸汽的流量、流入辅助蒸汽的比焓，根据流量和能量平衡，计算获得进入低压加热器的抽汽的比焓；
步骤3.4根据抽汽等焓减压关系，汽轮机抽汽口蒸汽比焓与低压加热器抽汽进汽比焓相同，利用汽轮机抽汽口压力和汽轮机抽汽口蒸汽比焓确定汽轮机抽汽口蒸汽参数。
9.根据权利要求5所述的一种确定核电汽轮机抽汽参数的方法，其特征在于：步骤四：确定汽水分离再热器加热蒸汽、汽轮机排汽参数，其具体步骤为：
步骤4.1根据测得的汽水分离再热器流出疏水压力和温度，可以获得流出疏水的比焓；
步骤4.2根据测得的汽水分离再热器流出被加热为过热蒸汽的压力和温度，获得流出被加热蒸汽的比焓；
步骤4.3利用进入汽水分离再热器的高排蒸汽比焓、流出汽水分离再热器的被加热蒸汽的比焓、流出疏水的比焓，建立关于汽水分离再热器的流量和能量平衡方程组；
步骤4.4、根据汽轮机各个汽缸的进、出蒸汽的流量和比焓，汽轮发电机的电功率，建立关于汽轮机的流量和能量平衡方程组；
步骤4.5、联立或迭代求解关于汽水分离再热器和汽轮机的流量和能量平衡方程组，获得主汽比焓、汽水分离再热器一级加热蒸汽比焓、汽轮机排汽比焓。
10.根据权利要求9所述的一种确定核电汽轮机抽汽参数的方法，其特征在于：如果迭代计算的主汽比焓、汽水分离再热器一级加热蒸汽比焓、汽轮机排汽比焓满足计算精度要求，停止计算返回计算结果；否则，将按比例修改流入高压加热器、除氧器、低压加热器的阀杆、端部轴封等辅助蒸汽的流量和比焓，重新从步骤一开始计算直到满足计算精度要求。
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