CN114543724B - 一种凝汽器结垢厚度测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种凝汽器结垢厚度测试方法,包括下述步骤：S1、计算凝汽器的冷却管内流速；S2、计算凝汽器的进出水管流速；S3、计算凝汽器的水阻；S4、将凝汽器的水阻换算成压力差；S5、计算凝汽器的水垢厚度。本发明通过监测凝汽器的进出水温度、进出水压差及冷却水流量可以实时获得凝汽器水力特性的变化，相比传统测量方法，具有连续、省时省力，节约费用等优点。

Description

一种凝汽器结垢厚度测试方法
技术领域
本发明涉及凝汽器结垢厚度检测技术领域，具体是一种凝汽器结垢厚度测试方法。
背景技术
凝汽器是火力发电厂的重要组成部分，它是将汽轮机发电厂后乏汽冷却的装置。凝汽器的传热性能越好，汽轮机背压越低，机组发电效率就越高，凝汽器传热性能的好坏直接影响到机组出力和电厂效益。
随着电厂运行年限的增加，凝汽器冷凝管内的结垢厚度也随之增加，凝汽器的传热性能也会随之衰减，由于冷却管位于凝汽器内部，无法直接测量凝汽器冷却管内壁结构厚度，只有在停机检修时将凝汽器拆开进行测量，这种方法既耗时又耗费大量的人力物力，且无法连续获得凝汽器结垢厚度随时间的变化。
为实时获得凝汽器冷却管内壁结垢厚度的变化，有必要发明一种凝汽器冷却管内壁结垢厚度实时监测方法，为电厂凝汽器运行维护提供数据支持。
发明内容
针对上述现有技术，本发明提出一种凝汽器结垢厚度测试方法，通过监测凝汽器的进出水压差、进水温度和水量等反推出凝汽器的结垢厚度，从而实时获得凝汽器冷却管内壁结垢厚度的实时变化。
本发明提供的一种凝汽器结垢厚度测试方法，包括下述步骤：
S1、计算凝汽器的冷却管内流速，具体为：Vw＝Qw/Sn，其中，Vw为冷却管内流速(m/s)，Qw为冷却水流量(m3/s)；Sn＝N1*((Dn-2*HD-2*HG)/1000/2)2*3.14159/Mb/Lc，其中，Sn为冷却管过流面积(m2)，N1为冷却管根数，Dn为冷却管外径(mm)，HD为冷却管壁厚(mm)，HG为冷却管内壁结垢厚度(mm)，Mb为冷却管背压数，Lc为冷却管流程数；
S2、计算凝汽器的进出水管流速，具体为：Vc＝Qw/Sc，其中，Vc为进出水管流速(m/s)，Qw为冷却水流量(m3/s)；Sc＝Nc*(Dc/1000/2)2*3.14159，其中，Sc为进出水管过流面积(m2)，Nc为进出水管根数，Dc为进出水管内径(mm)；
S3、计算凝汽器的水阻，将凝汽器的水阻分为三部分来分别计算：一是冷却水在冷却管内的沿程损失，它取决于冷却管内流速、冷却水流经冷却管的长度和冷却管外径；二是冷却水自水室空间流入冷却管及自冷却管流入水室空间的局部水损(简称管端损失，主要取决于冷却管内流速)；三是冷却水自进水管流入水室空间以及自水室空间流入出水管时产生的水损(分别称为水室进口损失和水室出口损失)，具体为：hN＝LT*RT*R1+∑RE,RT＝(2.925*vw 1.75)/(Dn-2*HD-2*HG)1.25,其中，hN为凝汽器水阻(m)，LT为全流程冷却管长度(m)，RT为单位长度冷却管水阻，R1为水温修正系数，∑RE为凝汽器水室及管端水阻，vw为计算管端水阻时采用冷却管内平均流速，计算水室入口水阻时采用进水管流速，计算水室出口水阻时采用出水管流速(m/s)；
S4、将凝汽器的水阻换算成压力差，具体为：△p＝ρw*g*hN,其中,△p为凝汽器压降(Pa)，ρw为水密度(kg/m3)，hN同前；
S5、计算凝汽器的水垢厚度，具体为：假定不同的结垢厚度，按照步骤1-4计算不同结垢厚度下的凝汽器压降，并与凝汽器的进出水压差测量结果进行对比，即可获得当前凝汽器的冷却管内壁结垢厚度。
优选地，S1中，所述进水温度通过布置在凝汽器的进水管道上的第一温度计测得，所述第一温度计的等级至少为0.05℃。
优选地，S1中，所述出水温度通过布置在凝汽器的出水管道上的第二温度计测得，所述第二温度计的等级至少为0.05℃。
优选地，S1中，所述进出水压差通过分别布置在凝汽器的进水口和出水口上的差压变送器测得；所述绝压变送器的数字精度为±0.05％，所述绝压变送器的模拟精度为±0.1％。
优选地，所述冷却水流量通过布置在凝汽器的进水管道上的超声波流量计测得。
优选地，所述超声波流量计的精度为±1％。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：本发明通过监测凝汽器的进出水温度、进出水压差及冷却水流量可以实时获得凝汽器水力特性的变化，相比传统测量方法，具有连续、省时省力，节约费用等优点。电厂运行人员可根据凝汽器的冷却管内结垢厚度的变化决定何时需要对凝汽器清洗和维护，为电厂凝汽器运行维护提供了依据。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为本发明实施例中凝汽器水温修正系数图。
图3为本发明实施例中单流程凝汽器水室及管端水阻。
图4为本发明实施例中双流程凝汽器水室及管端水阻。
其中，1、凝汽器；2、锅炉；3、汽轮机；4、发电机；5、冷却塔；6、循环水泵；7、冷却水流量测点；8、进水温度测点；9、出水温度测点；10、进水压力测点；11、出水压力测点。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
实施例
一种凝汽器结垢厚度测试方法，参照图1，凝汽器1依次与锅炉2和汽轮机3循环连接，汽轮机3还与发电机4连接，冷却塔5的出口通过进水管道与凝汽器1的进水口连接，凝汽器1的出水口通过出水管道与冷却塔5的进口连接，所述进水管道上还设有循环水泵6，在所述进水管道上布置冷却水流量测点7、进水温度测点8，在所述出水管道上布置出水温度测点9，在凝汽器1的进水口和出水口分别布置进水压力测点10和出水压力测点11。冷却水流量测点7处安装超声波流量计，精度为±1％；进水温度测点8处安装第一温度计，等级为0.05℃；出水温度测点9处安装第二温度计，等级为0.05℃；进水压力测点10和出水压力测点11处均安装0.1精度等级的差压变送器。
首先获取凝汽器1的过流面积、冷却管根数、冷却管外径、冷却管壁厚、冷却管流程数和冷却管背压数，并测量凝汽器1的进水温度、出水温度、冷却水流量、进出水压差、进出水管内径、进出水管根数。
计算方法包括下述步骤：
S1、计算凝汽器的冷却管内流速，具体为：Vw＝Qw/Sn，其中，Vw为冷却管内流速(m/s)，Qw为冷却水流量(m3/s)；Sn＝N1*((Dn-2*HD-2*HG)/1000/2)2*3.14159/Mb/Lc，其中，Sn为冷却管过流面积(m2)，N1为冷却管根数，Dn为冷却管外径(mm)，HD为冷却管壁厚(mm)，HG为冷却管内壁结垢厚度(mm)，Mb为冷却管背压数，Lc为冷却管流程数；
S2、计算凝汽器的进出水管流速，具体为：Vc＝Qw/Sc，其中，Vc为进出水管流速(m/s)，Qw同前；Sc＝Nc*(Dc/1000/2)2*3.14159，其中，Sc为进出水管过流面积(m2)，Nc为进出水管根数，Dc为进出水管内径(mm)；
S3、计算凝汽器的水阻，将凝汽器的水阻分为三部分来分别计算：一是冷却水在冷却管内的沿程损失，它取决于冷却管内流速、冷却水流经冷却管的长度和冷却管外径；二是冷却水自水室空间流入冷却管及自冷却管流入水室空间的局部水损(简称管端损失，主要取决于冷却管内流速)；三是冷却水自进水管流入水室空间以及自水室空间流入出水管时产生的水损(分别称为水室进口损失和水室出口损失)，具体为：hN＝LT*RT*R1+∑RE,RT＝(2.925*vw 1.75)/(Dn-2*HD-2*HG)1.25,其中，hN为凝汽器水阻(m)，LT为全流程冷却管长度(m)，RT为单位长度冷却管水阻，R1为水温修正系数，参照图2，冷却管内冷却水温度取凝汽器进出水温度平均值，∑RE为凝汽器水室及管端水阻，参见图3、4，vw为计算管端水阻时采用冷却管内平均流速，计算水室入口水阻时采用进水管流速，计算水室出口水阻时采用出水管流速(m/s)；
S4、将凝汽器的水阻换算成压力差，具体为：△p＝ρw*g*hN,其中,△p为凝汽器压降(Pa)，ρw为水密度(kg/m3)，hN同前；
S5、计算凝汽器的水垢厚度，具体为：假定不同的结垢厚度，按照步骤1-4计算不同结垢厚度下的凝汽器压降，并与凝汽器的进出水压差测量结果进行对比，即可获得当前凝汽器的冷却管内壁结垢厚度，从而实现凝汽器冷却管内结垢厚度的测量。
本实施例通过监测凝汽器的进出水温度、进出水压差及冷却水流量可以实时获得凝汽器水力特性的变化，相比传统测量方法，具有连续、省时省力，节约费用等优点。电厂运行人员可根据凝汽器的冷却管内结垢厚度的变化决定何时需要对凝汽器清洗和维护，为电厂凝汽器运行维护提供了依据。
以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明的专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种凝汽器结垢厚度测试方法,其特征在于，包括下述步骤：
S1、计算凝汽器的冷却管内流速，具体为：Vw＝Qw/Sn，其中，Vw为冷却管内流速，Qw为冷却水流量；Sn＝N1*((Dn-2*HD-2*HG)/1000/2)2*3.14159/Mb/Lc，其中，Sn为冷却管过流面积，N1为冷却管根数，Dn为冷却管外径，HD为冷却管壁厚，HG为冷却管内壁结垢厚度，Mb为冷却管背压数，Lc为冷却管流程数；
S2、计算凝汽器的进出水管流速，具体为：Vc＝Qw/Sc，其中，Vc为进出水管流速，Qw为冷却水流量；Sc＝Nc*(Dc/1000/2)2*3.14159，其中，Sc为进出水管过流面积，Nc为进出水管根数，Dc为进出水管内径；
S3、计算凝汽器的水阻，具体为：hN＝LT*RT*R1+∑RE,RT＝(2.925*vw 1.75)/(Dn-2*HD-2*HG)1.25,其中，hN为凝汽器水阻，LT为全流程冷却管长度，RT为单位长度冷却管水阻，R1为水温修正系数，∑RE为凝汽器水室及管端水阻，vw为计算管端水阻时采用冷却管内平均流速，计算水室入口水阻时采用进水管流速，计算水室出口水阻时采用出水管流速；
S4、将凝汽器的水阻换算成压力差，具体为：△p＝ρw*g*hN,其中,△p为凝汽器压降，ρw为水密度，hN同前；
S5、计算凝汽器的水垢厚度，具体为：假定不同的结垢厚度，按照步骤1-4计算不同结垢厚度下的凝汽器压降，并与凝汽器的进出水压差测量结果进行对比，即可获得当前凝汽器的冷却管内壁结垢厚度。
2.如权利要求1所述的凝汽器结垢厚度测试方法，其特征在于，S1中，所述进水温度通过布置在凝汽器的进水管道上的第一温度计测得。
3.如权利要求2所述的凝汽器结垢厚度测试方法，其特征在于，所述第一温度计的等级至少为0.05℃。
4.如权利要求1所述的凝汽器结垢厚度测试方法，其特征在于，S1中，所述出水温度通过布置在凝汽器的出水管道上的第二温度计测得。
5.如权利要求4所述的凝汽器结垢厚度测试方法，其特征在于，所述第二温度计的等级至少为0.05℃。
6.如权利要求1所述的凝汽器结垢厚度测试方法，其特征在于，S1中，所述进出水压差通过分别布置在凝汽器的进水口和出水口上的差压变送器测得。
7.如权利要求6所述的凝汽器结垢厚度测试方法，其特征在于，S1中，所述差压变送器的数字精度为±0.05％。
8.如权利要求6所述的凝汽器结垢厚度测试方法，其特征在于，S1中，所述差压变送器的模拟精度为±0.1％。
9.如权利要求1所述的凝汽器结垢厚度测试方法，其特征在于，所述冷却水流量通过布置在凝汽器的进水管道上的超声波流量计测得。
10.如权利要求9所述的凝汽器结垢厚度测试方法，其特征在于，所述超声波流量计的精度为±1％。
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