CN112880761A

CN112880761A - 一种循环水流量的测量方法及系统

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Publication number: CN112880761A
Application number: CN202110127715.3A
Authority: CN
Inventors: 刘浩; 杨建柱; 部俊峰; 陈志新; 王子奇
Original assignee: Shandong Zhongshi Yitong Group Co Ltd
Current assignee: Shandong Zhongshi Yitong Group Co Ltd
Priority date: 2021-01-29
Filing date: 2021-01-29
Publication date: 2021-06-01
Anticipated expiration: 2041-01-29
Also published as: CN112880761B

Abstract

本公开公开的一种循环水流量的测量方法及系统，包括：获取除凝汽器出口循环水热量外的输入热力系的热量、除凝汽器入口循环水热量外的输出热力系的热量及凝汽器入口循环水温度、凝汽器出口循环水温度；根据能量平衡方程对输入回热系统的热量和输出回热系统的热量进行计算，获得被循环水带走的热量；根据被循环水带走的热量、凝汽器入口循环水温度及凝汽器出口循环水温度计算获得循环水流量。实现了对循环水流量的准确测量。

Description

一种循环水流量的测量方法及系统

技术领域

本发明涉及动力工程技术领域，尤其涉及一种循环水流量的测量方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

循环水流量的计算对火电机组冷却塔和凝汽器性能的在线监测和循环水泵运行方式优化有着重要意义，目前电厂循环水流量测量基本采用超声波流量的测量方法，超声波流量测量的主要问题有：现场的循环水直管段长度无法满足标准的要求；循环水管道内部状态较差，对超声波信号的发射和接收干扰较大，无法准确测量出循环水流量数据。

目前还有一种循环水流量在线软测量方法，通过采集机组DCS系统的实时运行数据，然后结合热耗率曲线获取当前机组运行热耗率，再计算当前凝汽器热负荷，最后根据凝汽器热负荷计算循环水流量。这种方法利用试验拟合的热耗率曲线估算出锅炉吸热量，有较大的计算误差，同时没有考虑其他热量输入及热量损失，从而获取的循环水流量不准确。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种循环水流量的测量方法及系统，通过热力系的能量平衡方程计算被循环水带走的热量，进而计算出循环水流量，实现了对循环水流量的准确测量。

为实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

第一方面，提出了一种循环水流量的测量方法，包括：

获取除凝汽器出口循环水热量外的输入热力系的热量、除凝汽器入口循环水热量外的输出热力系的热量及凝汽器入口循环水温度、凝汽器出口循环水温度；

根据能量平衡方程对输入回热系统的热量和输出回热系统的热量进行计算，获得被循环水带走的热量；

根据被循环水带走的热量、凝汽器入口循环水温度及凝汽器出口循环水温度计算获得循环水流量。

第二方面，提出了一种循环水流量的测量系统，包括：

数据获取模块，用于获取除凝汽器出口循环水热量外的输入热力系的热量、除凝汽器入口循环水热量外的输出热力系的热量及凝汽器入口循环水温度、凝汽器出口循环水温度；

被循环水带走的热量获取模块，用于根据能量平衡方程对输入回热系统的热量和输出回热系统的热量进行计算，获得被循环水带走的热量；

循环水流量获取模块，用于根据被循环水带走的热量、凝汽器入口循环水温度及凝汽器出口循环水温度计算获得循环水流量。

第三方面，提出了一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成一种循环水流量的测量方法所述的步骤。

第四方面，提出了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成一种循环水流量的测量方法所述的步骤。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

1、通过获取除凝汽器出口循环水热量外的输入热力系的热量和除凝汽器入口循环水热量外的输出热力系的热量，计算被循环水带走的热量，进而计算出循环水流量，实现了对循环水流量的准确测量。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本公开实施例1公开方法中涉及的汽轮机热力系统能流图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。

本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。

实施例1

为了实现对循环水流量的准确测量，在该实施例中公开了一种循环水流量的测量方法，包括：

进一步的，输入热力系的热量包括：凝汽器出口循环水热量、主蒸汽输入热量，再热蒸汽输入热量，给水泵加入系统热量，凝结水泵加入系统热量，低加疏水泵加入系统热量、进入系统的工艺蒸汽/水的热量；

输出热力系的热量包括：凝汽器入口循环水热量、去锅炉主给水输出热量、冷再蒸汽输出热量、再热减温水输出热量、发电机有功功率、发电机励磁功率、汽轮机机械损失、发电机损失、汽轮机散热损失、离开系统的工艺蒸汽/水的热量。

进一步的，采集汽轮机的主蒸汽流量计算主蒸汽输入热量；

采集再热蒸汽压力、再热蒸汽绝对温度，根据再热蒸汽压力、再热蒸汽绝对温度和设计工况下的再热蒸汽流量计算再热蒸汽流量，根据再热蒸汽流量计算再热蒸汽输入热量；

给水泵加入系统热量为0；

采集凝结水流量，根据凝结水流量计算凝结水泵加入系统热量；

低加疏水泵加入系统热量忽略不计；

采集进入系统的工艺蒸汽/水流量计算进入系统的工艺蒸汽/水的热量。

进一步的，获取去锅炉主给水流量计算去锅炉主给水输出热量；获取冷再蒸汽流量计算冷再蒸汽输出热量；获取高压缸排气流量计算再热减温水输出热量；获取离开系统的工艺蒸汽/水流量计算离开系统的工艺蒸汽/水的热量。

进一步的，高压缸排汽流量为再热蒸汽流量与再热器减温水流量之差。

进一步的，对采集的数据进行稳态筛选，剔除异常数据，将稳态筛选后的数据用于计算被循环水带走的热量。

进一步的，分别在凝汽器的入口和出口设置热电阻，通过热电阻测量凝汽器入口循环水温度及凝汽器出口循环水温度。

对本实施例公开的一种循环水流量的测量方法进行详细说明。

本实施例为针对现有循环水流量不能准确测量的问题，提出一种循环水流量的测量方法，该方法利用电厂热力参数的实时数据来计算循环水流量。该测量方法不必对低压缸排汽和漏汽进行计算,只需根据已知汽轮机组高压缸进排汽、中压缸进汽、给水回热系统的压力及温度，流过凝汽器的循环水进出口水温，发电机功率等热力参数就可准确计算循环水流量，计算简单、计算速度快。

本实施例的技术解决方案是将汽轮发电机组包括凝汽器在内的回热系统看作为一闭口热力系，在忽略了系统内工质储存能量变化时，外界加入回热系统的能量应等于回热系统向外界输出的能量，由能量平衡方程可求出在凝汽器内被循环水带走的热量，最后计算出流过凝汽器的循环水流量。

汽轮机热力系统能流图如附图1所示，该示意图简单说明了火电厂的热力过程，并定义了将被考虑的热力系的边界，虚线为被考虑的热力系的边界，虚线内被考虑的热力系。对于所研究的闭口热力系，回热抽汽和门杆、轴封漏汽所携带能量为系统内部能量循环，因此不必考虑该部分能量。

被循环水带走的热量定义如下：

Q_cond＝Q_{CW_O}-Q_{CW_I}＝Q_{HPT_I}-Q_{FW_0}+Q_{IPT_I}-Q_{HPT_O}-Q_{DS_O}+Q_{FWP_I}+Q_{CEP_I}+Q_{DRP_I}-P_{GEN_EL}-P_{GEN_Ex}-P_{MECH_L}-P_{GEN_L}-Q_RAD+Q_{PS_I}-Q_{PS_O} (1)

式中：

Q_COND为被循环水带走的热量，kJ/s；

Q_{CW_O}为凝汽器出口循环水热量，kJ/s；

Q_{CW_I}为凝汽器入口循环水热量，kJ/s；

Q_{HPT_I}为主蒸汽输入热量，kJ/s；

Q_{FW_O}为去锅炉主给水输出热量，kJ/s；

Q_{IPT_I}为再热蒸汽输入热量，kJ/s；

Q_{HPT_O}为冷再蒸汽输出热量，kJ/s；

Q_{DS_O}为再热减温水输出热量，kJ/s；

Q_{FWP_I}为给水泵加入系统热量，kJ/s；

Q_{CEP_I}为凝结水泵加入系统热量，kJ/s；

Q_{DRP_I}为低加疏水泵加入系统热量，kJ/s；

P_{GEN_EL}为发电机有功功率，kW；

P_{GEN_EX}为发电机励磁功率，kW；

P_{MECH_L}为汽轮机机械损失，kW；

P_{GEN_L}为发电机损失，kW；

Q_RAD为汽轮机散热损失，kJ/s；

Q_{PS_I}为进入系统的工艺蒸汽/水的热量，kJ/s；

Q_{PS_O}为离开系统的工艺蒸汽/水的热量，kJ/s。

另：Q_cond＝M_CW×Cp_CW×(T_CWO-TC_WI) (2)

式中：

M_CW为凝汽器循环水流量，kg/S；

Cp_CW为循环水比热，kJ/(kg.℃)；

T_CWO为循环水在凝汽器出口处温度，℃；

T_CWI为循环水在凝汽器入口处温度，℃。

以除氧器入口凝结水流量作为主流量，利用高压加热器和除氧器的质量和热量平衡方法计算出最终给水流量。汽轮机的主蒸汽流量近似等于给水流量，考虑0.1％的损失。

Q_{HPT_I}-Q_{FW_0}＝G_{HPT_I}h_{HPT_I}-G_{FW_o}h_{FW_O} (3)

式中，G_{HPT_I}为主蒸汽流量，kg/s；G_{FW_O}为去锅炉主给水流量，kg/s；H_{HPT_I}为主蒸汽比焓，kJ/kg；H_{FW_O}为去锅炉主给水比焓，kJ/kg。

汽轮机的主蒸汽流量近似等于给水流量，考虑0.1％的损失，给水流量以除氧器入口凝结水流量作为主流量，利用高压加热器和除氧器的质量和热量平衡方法计算获得，故通过采集除氧器入口凝结水流量计算获得汽轮机的主蒸汽流量，工质焓值可由相应的压力和温度根据IAPWS软件计算求得。

再热蒸汽流量G_IPT-I根据弗留格尔公式计算，公式如下：

式中，

为设计工况下再热蒸汽流量，kg/s；P、T分别为再热蒸汽压力(MPa)、再热蒸汽绝对温度(K)，上标e表示设计工况，用式(4)计算再热蒸汽流量，通过采集再热蒸汽压力、再热蒸汽绝对温度计算获得再热蒸汽流量。

采集再热器减温水流量，高压缸排汽流量G_{HPT_O}等于再热蒸汽流量与再热器减温水流量之差。

Q_{IPT_I}-Q_{HPT_O}-Q_{DS_O}＝G_{IPT_I}h_{IPT_I}-G_{HPT_O}h_{HPT_O}-G_{DS_O}h_{DS_O} (5)

给水泵加入系统热量是给水流量和给水通过给水泵时焓升的函数，对汽动给水泵，由于小汽轮机的进汽为汽轮机的抽汽，故给水泵加入系统热量为0。

凝结水泵加入系统热量是凝结水流量和凝结水通过凝结水泵时焓升的函数。

低加疏水泵加入系统热量由于数值偏小，可忽略不计。

Q_{PS_I}-Q_{PS_O}＝G_{PS_I}h_{PS_I}-G_{PS_O}h_{PS_O} (6)

式中，G、h分别为进入系统和离开系统工艺蒸汽/水的流量(kg/s)和比焓(kJ/kg)。流量可由表计直接获得，工质焓值可由相应的压力和温度根据IAPWS软件计算求得。

汽轮机散热损失Q_RAD取加入系统能量的0.15％，可根据设备实际状况有所增减。

发电机有功功率和发电机励磁功率可由表计直接获得。

汽轮机机械损失和发电机损失取设计效率值计算。

循环水比热Cp_CW在定压下是水温的函数，水温值可取测量的凝汽器循环水进出口温度T_CWI和T_CWO的平均值求得，然后根据IAPWS软件计算求得。

该方法的步骤如下：

S1：实时采集运行数据，采集的运行数据包括除氧器入口凝结水流量、主蒸汽温度、主蒸汽压力、去锅炉主给水流量、去锅炉主给水的温度和压力、再热蒸汽压力和温度、再热器减温水流量、高压缸排汽的温度和压力、进入系统和离开系统工艺蒸汽/水的流量、进入系统和离开系统工艺蒸汽/水的温度和压力、凝汽器入口处循环水温度与凝汽器出口处循环水温度；其中，在凝汽器进出口处设置热电阻测量，通过热电阻测量实时测量凝汽器入口处循环水温度与凝汽器出口处循环水温度；测量过程中，保持机组单元制运行，保持机组负荷稳定，运行数据保持稳定，停止向系统外排污、排水、排汽，其中，主要参数如主再热蒸汽参数、循环水温度等采用双测点。

S2：对采集的运行数据进行稳态筛选，剔除明显异常数据，避免影响计算结果的精度。

S4:利用处理过的数据，分别计算方程(1)、(3)、(4)、(5)、(6)中的系统输入输出热量，求出被循环水带走的热量。

S5：根据方程(2)，计算出通过凝汽器的循环水流量。

采用本实施例公开的一种循环水流量的测量方法，对某燃煤电厂一台660MW单元制运行机组进行实例计算，选取2018年3月15日至2019年12月30日机组正常运行共50多组数据，计算结果的相对标准偏差小于0.25％，证明该方法有较高的精度。使用该方法可以准确获得不同循环水泵运行方式下的循环水流量，对优化循环水泵运行方式，对火电机组冷却塔和凝汽器性能的诊断及分析，发挥积极作用。该方法通用性强，可适用于不同类型、不同负荷的汽轮机组。

实施例2

在该实施例中，公开了一种循环水流量的测量系统，包括：

实施例3

在该实施例中，公开了一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成实施例1公开的一种循环水流量的测量方法所述的步骤。

实施例4

在该实施例中，公开了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成实施例1公开的一种循环水流量的测量方法所述的步骤。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims

1.一种循环水流量的测量方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种循环水流量的测量方法，其特征在于，输入热力系的热量包括：凝汽器出口循环水热量、主蒸汽输入热量，再热蒸汽输入热量，给水泵加入系统热量，凝结水泵加入系统热量，低加疏水泵加入系统热量、进入系统的工艺蒸汽/水的热量；

3.如权利要求2所述的一种循环水流量的测量方法，其特征在于，采集汽轮机的主蒸汽流量计算主蒸汽输入热量；

给水泵加入系统热量为0；

低加疏水泵加入系统热量忽略不计；

4.如权利要求2所述的一种循环水流量的测量方法，其特征在于，获取去锅炉主给水流量计算去锅炉主给水输出热量；获取冷再蒸汽流量计算冷再蒸汽输出热量；获取高压缸排气流量计算再热减温水输出热量；获取离开系统的工艺蒸汽/水流量计算离开系统的工艺蒸汽/水的热量。

5.如权利要求4所述的一种循环水流量的测量方法，其特征在于，高压缸排汽流量为再热蒸汽流量与再热器减温水流量之差。

6.如权利要求1所述的一种循环水流量的测量方法，其特征在于，对采集的数据进行稳态筛选，剔除异常数据，将稳态筛选后的数据用于计算被循环水带走的热量。

7.如权利要求1所述的一种循环水流量的测量方法，其特征在于，分别在凝汽器的入口和出口设置热电阻，通过热电阻测量凝汽器入口循环水温度及凝汽器出口循环水温度。

8.一种循环水流量的测量系统，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成权利要求1-7任一项所述的一种循环水流量的测量方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成权利要求1-7任一项所述的一种循环水流量的测量方法方法的步骤。