CN112302964A - 一种独立凝汽式汽动给水泵效率的测定方法 - Google Patents

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Abstract

一种独立凝汽式汽动给水泵效率的测定方法，包括汽动给水泵、小汽轮机、凝汽器、温度测点、压力测点和流量测点等。本发明是把汽动给水泵、小汽轮机和凝汽器作为一个整体研究，基于热力学方法计算汽动给水泵的轴功率，进而求得汽动给水泵效率。所需要测量的参数少，测量成本低，测量误差对结果造成的影响较小，仅需测量：汽动给水泵进口流量、压力、温度，汽动给水泵出口压力、温度，小汽轮机进汽压力、温度，凝汽器循环水进水压力、温度、流量，凝汽器循环水出水压力、温度，热井凝结水温度、压力、流量。从而全面了解独立凝汽式汽动给水泵的性能，为指导汽动给水泵的经济、安全运行提供可靠的依据，为今后经济运行提出合理建议和改进方向。

Description

一种独立凝汽式汽动给水泵效率的测定方法
技术领域
本发明属于电站锅炉及汽轮机系统领域，具体涉及一种独立凝汽式汽动给水泵效率的测定方法。
背景技术
锅炉给水泵是发电机组的重要辅机，也是各发电单位厂用电的主要能耗设备。随着火电机组单机功率的逐渐增大，越来越多的机组采用小汽轮机驱动给水泵方式，以便降低厂用电率，增大上网供电量。因此，全面了解汽动给水泵的运行性能指标对于指导电厂经济安全运行具有重要意义。
独立凝汽式汽动给水泵效率检测方面，DL/T839-2003提出采用热力学方法测量给水泵效率，该方法简便易行，但在计算给水泵效率时存在一定问题。由于给水泵出口与入口的温差很小，而其测量精度对泵效率精度的影响又非常大，因此，要求采用高精度的温度传感器进行测量。即使在相同的效率精度下，对于不同的测试场合所要求的测量仪表精度也不同，有时甚至相差很大。这在一定程度上影响到给水泵效率的计算精度和汽动给水泵的经济性评价。
发明内容
本发明的目的在于提供一种独立凝汽式汽动给水泵效率的测定方法，该方法测量的参数非常少，测量成本低，测量误差对结果造成影响较小。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种独立凝汽式汽动给水泵效率的测定方法，该方法基于的系统包括凝汽器，以及同轴设置的小汽轮机和汽动给水泵；其中，小汽轮机的进汽口管道上设置有小汽轮机进汽压力变送器和小汽轮机进汽温度测量元件，小汽轮机的排汽口连通至凝汽器的进汽口，且小汽轮机的排汽口管道上设置有小汽轮机排汽绝对压力变送器，凝汽器的循环水出口管道上设置有凝汽器循环水出水压力变送器和凝汽器循环水出水温度测量元件，凝汽器的循环水进口管道上设置有凝汽器循环水进水孔板流量计、凝汽器循环水进水压力变送器和凝汽器循环水进水温度测量元件，凝汽器的凝结水出口管道上设置有热井凝结水压力变送器、热井凝结水孔板流量计和热井凝结水温度测量元件，汽动给水泵的进口管道上设置有汽动给水泵进水孔板流量计、汽动给水泵进水压力变送器和汽动给水泵进水温度测量元件，汽动给水泵的出口管道上设置有汽动给水泵出水压力变送器和汽动给水泵出水温度测量元件；
该方法包括以下步骤：
步骤1：利用汽动给水泵进水孔板流量计测得汽动给水泵进水流量差压Dp给水，根据孔板流量计的设计资料，计算汽动给水泵进水流量Q给水；
步骤2：利用汽动给水泵进水压力变送器、汽动给水泵出水压力变送器、汽动给水泵进水温度测量元件、汽动给水泵出水温度测量元件，分别测得汽动给水泵进水压力p给进、出水压力p给出、进水温度t给进、出水温度t给出，利用IFC-97工业用水和水蒸气热力性质模型计算得到汽动给水泵的进水密度ρ给进、出水密度ρ给出；
步骤3：利用热井凝结水孔板流量计测得热井凝结水流量差压Dp热井，根据孔板流量计的设计资料，计算出热井凝结水流量Q热井；
步骤4：利用小汽轮机进汽压力变送器、小汽轮机进汽温度测量元件分别测得小汽轮机进汽的压力p进汽、温度t进汽，利用IFC-97工业用水和水蒸气热力性质模型计算得到小汽轮机的进汽焓h进汽；
步骤5：利用热井凝结水压力变送器和热井凝结水温度测量元件分别测得热井凝结水的压力p热井、温度t热井，利用IFC-97工业用水和水蒸气热力性质模型计算得到热井凝结水焓h热井；
步骤6：利用凝汽器循环水进水压力变送器和凝汽器循环水出水压力变送器、凝汽器循环水进水温度测量元件、凝汽器循环水出水温度测量元件分别测得凝汽器循环水进水压力Pin、出水压力Pout、进水温度tw1和出水温度tw2，，利用IFC-97工业用水和水蒸气热力性质模型计算得到凝汽器循环水的定压比热容cp；
步骤7：利用凝汽器循环水孔板流量计测出凝汽器循环水进水流量差压Dp循，根据孔板资料计算出循环水质量流量Q循；
步骤8：根据质量守恒原理，小汽轮机排汽流量Q排汽＝热井凝结水流量Q热井＝小汽轮机进汽流量Q进汽-小汽轮机蒸汽泄漏量Q泄，小汽轮机蒸汽泄漏量Q泄可忽略不计，设小汽轮机排汽焓为h排汽，则
汽动给水泵效率
Figure BDA0002751800100000031
本发明进一步的改进在于，步骤8中，根据式(1)计算给水的平均密度ρ平均；
ρ平均＝(ρ给进+ρ给出)/2 (1)。
本发明进一步的改进在于，步骤8中，根据式(2)计算给水泵的有效功率Pu；
Pu＝Q给水×(p给出-p给进)/ρ平均＝(2)。
本发明进一步的改进在于，步骤8中，根据能量守恒原理得到
Q排汽×(h排汽-h热井)＝Cp×Q循×(tw2-tw1)
求得小汽轮机排汽焓
Figure BDA0002751800100000032
本发明进一步的改进在于，步骤8中，根据式(3)计算给水泵的轴功率Pa；
Pa＝Q进汽×(h进汽-h排汽) (3)。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明是把汽动给水泵、小汽轮机和凝汽器作为一个整体研究，基于热力学方法计算汽动给水泵的轴功率，进而求得汽动给水泵效率。所需要测量的参数少，测量成本低，测量误差对结果造成的影响较小，仅需测量：汽动给水泵进口流量、压力、温度，汽动给水泵出口压力、温度，小汽轮机进汽压力、温度，凝汽器循环水进水压力、温度、流量，凝汽器循环水出水压力、温度，热井凝结水温度、压力、流量，测量误差对结果造成影响较小。从而全面了解独立凝汽式汽动给水泵的性能，为指导汽动给水泵的经济、安全运行提供可靠的依据，为今后经济运行提出合理建议和改进方向。
附图说明
图1是本发明一种独立凝汽式汽动给水泵效率的测定方法示意图；
图中，1、小汽轮机进汽压力变送器，2、小汽轮机进汽温度测量元件，3、小汽轮机，4、汽动给水泵进水孔板流量计，5、小汽轮机排汽绝对压力变送器，6、凝汽器，7、凝汽器循环水出水压力变送器，8、凝汽器循环水出水温度测量元件，9、凝汽器循环水进水孔板流量计，10、凝汽器循环水进水压力变送器，11、凝汽器循环水进水温度测量元件，12、热井凝结水压力变送器，13、热井凝结水孔板流量计，14、热井凝结水温度测量元件，15、汽动给水泵进水压力变送器，16、汽动给水泵进水温度测量元件，17、汽动给水泵，18、汽动给水泵出水压力变送器，19、汽动给水泵出水温度测量元件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施示例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施示例1
如图1所示，本发明一种独立凝汽式汽动给水泵效率的测定方法，该方法基于的系统包括凝汽器6，以及同轴设置的小汽轮机3和汽动给水泵17；其中，小汽轮机3的进汽口管道上设置有小汽轮机进汽压力变送器1和小汽轮机进汽温度测量元件2，小汽轮机3的排汽口连通至凝汽器6的进汽口，且小汽轮机3的排汽口管道上设置有小汽轮机排汽绝对压力变送器5，凝汽器6的循环水出口管道上设置有凝汽器循环水出水压力变送器7和凝汽器循环水出水温度测量元件8，凝汽器6的循环水进口管道上设置有凝汽器循环水进水孔板流量计9、凝汽器循环水进水压力变送器10和凝汽器循环水进水温度测量元件11，凝汽器6的凝结水出口管道上设置有热井凝结水压力变送器12、热井凝结水孔板流量计13和热井凝结水温度测量元件14，汽动给水泵17的进口管道上设置有汽动给水泵进水孔板流量计4、汽动给水泵进水压力变送器15和汽动给水泵进水温度测量元件16，汽动给水泵17的出口管道上设置有汽动给水泵出水压力变送器18和汽动给水泵出水温度测量元件19。
该方法包括以下步骤：
步骤1：利用汽动给水泵进水孔板流量计4测得汽动给水泵进水流量差压Dp给水(Pa)，根据孔板流量计的设计资料，计算汽动给水泵进水流量Q给水(kg/h)；
步骤2：利用汽动给水泵进水压力变送器15、汽动给水泵出水压力变送器18、汽动给水泵进水温度测量元件16、汽动给水泵出水温度测量元件19，分别测得汽动给水泵进水压力p给进(Pa)、出水压力p给出(Pa)、进水温度t给进(℃)、出水温度t给出(℃)，利用IFC-97工业用水和水蒸气热力性质模型计算得到汽动给水泵的进水密度ρ给进(kg/m3)、出水密度ρ给出(kg/m3)；
步骤3：利用热井凝结水孔板流量计13测得热井凝结水流量差压Dp热井(Pa)，根据孔板流量计的设计资料，计算出热井凝结水流量Q热井(kg/h)；
步骤4：利用小汽轮机进汽压力变送器1、小汽轮机进汽温度测量元件2分别测得小汽轮机进汽的压力p进汽(Pa)、温度t进汽(℃)，利用IFC-97工业用水和水蒸气热力性质模型计算得到小汽轮机3的进汽焓h进汽(kJ/kg)；
步骤5：利用热井凝结水压力变送器12和热井凝结水温度测量元件14分别测得热井凝结水的压力p热井(Pa)、温度t热井(℃)，利用IFC-97工业用水和水蒸气热力性质模型计算得到热井凝结水焓h热井(kJ/kg)；
步骤6：利用凝汽器循环水进水压力变送器10和凝汽器循环水出水压力变送器7、凝汽器循环水进水温度测量元件11、凝汽器循环水出水温度测量元件8分别测得凝汽器循环水进水压力Pin(Pa)、出水压力Pout(Pa)、进水温度tw1(℃)和出水温度tw2(℃)，，利用IFC-97工业用水和水蒸气热力性质模型计算得到凝汽器循环水的定压比热容cp(kJ/(kg·℃))；
步骤7：利用凝汽器循环水孔板流量计9测出凝汽器循环水进水流量差压Dp循(Pa)，根据孔板资料计算出循环水质量流量Q循(kg/h)；
步骤8：根据质量守恒原理，小汽轮机排汽流量Q排汽＝热井凝结水流量Q热井＝小汽轮机进汽流量Q进汽-小汽轮机蒸汽泄漏量Q泄，小汽轮机蒸汽泄漏量Q泄可忽略不计，设小汽轮机排汽焓为h排汽(kJ/kg)，根据能量守恒原理得到
Q排汽×(h排汽-h热井)＝Cp×Q循×(tw2-tw1)
求得小汽轮机排汽焓
Figure BDA0002751800100000061
给水泵的有效功率Pu＝Q给水×(p给出-p给进)/ρ平均
汽动给水泵轴功率Pa＝Q进汽×(h进汽-h排汽)
汽动给水泵效率
Figure BDA0002751800100000062
本发明是把汽动给水泵、小汽轮机和凝汽器作为一个整体研究，基于热力学方法计算汽动给水泵的轴功率，进而求得汽动给水泵效率。所需要测量的参数少，测量成本低，测量误差对结果造成的影响较小，仅需测量：汽动给水泵进口流量、压力、温度，汽动给水泵出口压力、温度，小汽轮机进汽压力、温度，凝汽器循环水进水压力、温度、流量，凝汽器循环水出水压力、温度，热井凝结水温度、压力、流量，测量误差对结果造成影响较小。从而全面了解独立凝汽式汽动给水泵的性能，为指导汽动给水泵的经济、安全运行提供可靠的依据，为今后经济运行提出合理建议和改进方向。

Claims (6)

1.一种独立凝汽式汽动给水泵效率的测定方法，其特征在于，该方法基于的系统包括凝汽器(6)，以及同轴设置的小汽轮机(3)和汽动给水泵(17)；其中，小汽轮机(3)的进汽口管道上设置有小汽轮机进汽压力变送器(1)和小汽轮机进汽温度测量元件(2)，小汽轮机(3)的排汽口连通至凝汽器(6)的进汽口，且小汽轮机(3)的排汽口管道上设置有小汽轮机排汽绝对压力变送器(5)，凝汽器(6)的循环水出口管道上设置有凝汽器循环水出水压力变送器(7)和凝汽器循环水出水温度测量元件(8)，凝汽器(6)的循环水进口管道上设置有凝汽器循环水进水孔板流量计(9)、凝汽器循环水进水压力变送器(10)和凝汽器循环水进水温度测量元件(11)，凝汽器(6)的凝结水出口管道上设置有热井凝结水压力变送器(12)、热井凝结水孔板流量计(13)和热井凝结水温度测量元件(14)，汽动给水泵(17)的进口管道上设置有汽动给水泵进水孔板流量计(4)、汽动给水泵进水压力变送器(15)和汽动给水泵进水温度测量元件(16)，汽动给水泵(17)的出口管道上设置有汽动给水泵出水压力变送器(18)和汽动给水泵出水温度测量元件(19)；
该方法包括以下步骤：
步骤1：利用汽动给水泵进水孔板流量计(4)测得汽动给水泵进水流量差压Dp给水，根据孔板流量计的设计资料，计算汽动给水泵进水流量Q给水；
步骤2：利用汽动给水泵进水压力变送器(15)、汽动给水泵出水压力变送器(18)、汽动给水泵进水温度测量元件(16)、汽动给水泵出水温度测量元件(19)，分别测得汽动给水泵进水压力p给进、出水压力p给出、进水温度t给进、出水温度t给出，利用IFC-97工业用水和水蒸气热力性质模型计算得到汽动给水泵的进水密度ρ给进、出水密度ρ给出；
步骤3：利用热井凝结水孔板流量计(13)测得热井凝结水流量差压Dp热井，根据孔板流量计的设计资料，计算出热井凝结水流量Q热井；
步骤4：利用小汽轮机进汽压力变送器(1)、小汽轮机进汽温度测量元件(2)分别测得小汽轮机进汽的压力p进汽、温度t进汽，利用IFC-97工业用水和水蒸气热力性质模型计算得到小汽轮机(3)的进汽焓h进汽；
步骤5：利用热井凝结水压力变送器(12)和热井凝结水温度测量元件(14)分别测得热井凝结水的压力p热井、温度t热井，计算得到热井凝结水焓h热井；
步骤6：利用凝汽器循环水进水压力变送器(10)和凝汽器循环水出水压力变送器(7)、凝汽器循环水进水温度测量元件(11)、凝汽器循环水出水温度测量元件(8)分别测得凝汽器循环水进水压力Pin、出水压力Pout、进水温度tw1和出水温度tw2，利用IFC-97工业用水和水蒸气热力性质模型计算得到凝汽器循环水的定压比热容cp；
步骤7：利用凝汽器循环水孔板流量计(9)测出凝汽器循环水进水流量差压Dp循，根据孔板资料计算出循环水质量流量Q循；
步骤8：根据质量守恒原理，小汽轮机排汽流量Q排汽＝热井凝结水流量Q热井＝小汽轮机进汽流量Q进汽-小汽轮机蒸汽泄漏量Q泄，小汽轮机蒸汽泄漏量Q泄可忽略不计，设小汽轮机排汽焓为h排汽，则
汽动给水泵效率
Figure FDA0002751800090000021
2.根据权利要求1所述的一种独立凝汽式汽动给水泵效率的测定方法，其特征在于，步骤4中，利用IFC-97工业用水和水蒸气热力性质模型计算得到热井凝结水焓h热井。
3.根据权利要求1所述的一种独立凝汽式汽动给水泵效率的测定方法，其特征在于，步骤8中，根据式(1)计算给水的平均密度ρ平均；
ρ平均＝(ρ给进+ρ给出)/2 (1)。
4.根据权利要求1所述的一种独立凝汽式汽动给水泵效率的测定方法，其特征在于，步骤8中，根据式(2)计算给水泵的有效功率Pu；
Pu＝Q给水×(p给出-p给进)/ρ平均 (2)。
5.根据权利要求1所述的一种独立凝汽式汽动给水泵效率的测定方法，其特征在于，步骤8中，根据能量守恒原理得到
Q排汽×(h排汽-h热井)＝Cp×Q循×(tw2-tw1)
求得小汽轮机排汽焓
Figure FDA0002751800090000031
6.根据权利要求1所述的一种独立凝汽式汽动给水泵效率的测定方法，其特征在于，步骤8中，根据式(3)计算给水泵的轴功率Pa；
Pa＝Q进汽×(h进汽-h排汽) (3)。
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