CN114544210B - 一种凝汽器传热性能衰减测试方法 - Google Patents

一种凝汽器传热性能衰减测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种凝汽器传热性能衰减测试方法,包括下述步骤：S1、计算凝汽器的冷却水温差；S2、计算凝汽器的基本传热系数；S3、计算凝汽器的综合传热系数；S4、计算凝汽器的端差；S5、计算凝汽器的背压；S6、假定不同的基本传热系数修正系数，按照步骤1‑5可计算出不同的凝汽器背压，得到基本传热系数修正系数和凝汽器背压的关系曲线，再根据实测凝汽器背压，即可获得当前凝汽器基本传热修正系数；S7、按照步骤6连续获得不同时间的凝汽器基本传热系数修正系数，即可获得凝汽器传热性能随时间的衰减情况。本发明具有连续、省时省力，节约费用等优点。

Description

一种凝汽器传热性能衰减测试方法
技术领域
本发明涉及凝汽器性能测试技术领域，具体是一种凝汽器传热性能衰减测试方法。
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，凝汽器的传热性能也会随之衰减，目前电厂只是对凝汽器的背压及凝汽器进出水温度进行了监测，无法根据监测数据评价凝汽器传热性能的衰减程度，只有通过研究院所对凝汽器进行现场热力性能试验才能获得凝汽器的传热特性，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传热性能的变化，为实时获得凝汽器传热性能的变化，有必要发明一种凝汽器传热性能实时监测方法，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传热性能衰减测试方法，通过监测凝汽器背压、凝汽器进水温度、凝汽器水量，反推出凝汽器传热系数，从而实时获得凝汽器的传热性能的变化，再根据历史数据即可获得凝汽器传热性能的衰减变化。
本发明提供的一种凝汽器传热性能衰减测试方法，包括下述步骤：
S1、计算凝汽器的冷却水温差，具体为：△t＝t1-t2，其中，△t为冷却水温差(℃)，t1为凝汽器出水温度(℃),t2为凝汽器进水温度(℃)；
S2、计算凝汽器的基本传热系数，具体为：Vn＝Qw/Sn,其中，Vn为冷却管内流速(m/s)，Qw为冷却水流量(m3/s)；Sn＝N1*((Dn-2*HD)/1000/2)2*3.14159/Mb/Lc，其中，Sn为凝汽器过流面积(m2)，N1为冷却管根数，Dn为冷却管外径(mm)，HD为冷却管壁厚(mm)，Mb为冷却管背压数，Lc为冷却管流程数；
S3、计算凝汽器的综合传热系数，具体为：k＝k0*φ*βc*βt*βm，其中，k0为基本传热系数(W/(m2·℃))，φ为基本传热系数修正系数；βc为凝汽器冷却管的清洁系数，取0.85，βm为冷凝器管材和管厚度的修正系数，βt为冷却水进口温度修正系数；
S4、计算凝汽器的端差，具体为：
对于单背压凝汽器：
Figure BDA0003463872460000021
其中，δt为凝汽器端差(℃)，Fc为凝汽器冷却面积(m2)，Cw为水的比热(J/(kg·℃))；冷却管内冷却水温度取凝汽器进水温度，按照步骤3计算综合传热系数k；
对于双倍压凝汽器：
Figure BDA0003463872460000022
其中，δt1为凝汽器端差1(℃)，k1为综合传热系数(W/(m2·℃))；冷却管内冷却水温度取凝汽器进水温度，按照步骤3计算综合传热系数k1；
Figure BDA0003463872460000023
其中，δt2为凝汽器端差2(℃)，k2为综合传热系数(W/(m2·℃))；冷却管内冷却水温度取t2+△t/2，按照步骤3计算综合传热系数k2；
对于三倍压凝汽器：
Figure BDA0003463872460000031
其中，δt1为凝汽器端差1(℃)，k1为综合传热系数(W/(m2·℃))；冷却管内冷却水温度取凝汽器进水温度，按照步骤3计算综合传热系数k1；
Figure BDA0003463872460000032
其中，δt2为凝汽器端差2(℃)，k2为综合传热系数(W/(m2·℃))；冷却管内冷却水温度取t2+△t/3，按照步骤3计算综合传热系数k2；
Figure BDA0003463872460000033
其中，δt3为凝汽器端差3(℃)，k3为综合传热系数(W/(m2·℃))；冷却管内冷却水温度取t2+2△t/3，按照步骤3计算综合传热系数k3；
S5、计算凝汽器的背压，具体为：
Figure BDA0003463872460000034
T＝273.16+ts，其中，Pn为饱和蒸汽压力(kPa)，T为温度(K)，ts为凝结水温度(℃)；
其中，对于单背压凝汽器，凝结水温度取ts＝t2+△t+δt；对于双背压凝汽器，凝结水温度取ts1＝t2+△t/2+δt1，得到凝汽器背压1Pn 1，凝结水温度取ts2＝t2+△t+δt2，得到凝汽器背压2Pn 2，取(Pn 1+Pn 2)/2为双背压凝汽器的背压；对于三背压凝汽器，凝结水温度取ts1＝t2+△t/3+δt1，得到凝汽器背压1Pn 1，凝结水温度取ts2＝t2+2△t/3+δt2，得到凝汽器背压2Pn 2，凝结水温度取ts3＝t2+△t+δt3，得到凝汽器背压3Pn 3，取(Pn 1+Pn 2+Pn 3)/3为三背压凝汽器的背压；
S6、假定不同的基本传热系数修正系数，按照步骤1-5可计算出不同的凝汽器背压，得到基本传热系数修正系数和凝汽器背压的关系曲线，再根据实测凝汽器背压，即可获得当前凝汽器基本传热修正系数；
S7、按照步骤6连续获得不同时间的凝汽器基本传热系数修正系数，即可获得凝汽器传热性能随时间的衰减情况。
优选地，S1中，所述凝汽器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，所述凝汽器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，S2中，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％。
优选地，S6中，所述实测凝汽器背压通过布置在凝汽器各凝结区的各冷却管束上的绝压变送器测得；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％。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：本发明可以通过监测凝汽器进出水温度、凝汽器背压及冷却水流量实时获得凝汽器传热性能的变化，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传热性能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为本发明实施例中冷却水进口温度修正系数图。
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、凝汽器背压测点。
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
一种凝汽器传热性能衰减测试方法，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各凝结区的各冷却管束上布置凝汽器背压测点10，对于多背压凝汽器，在每个区增加一个背压测点，且在凝汽器进水管道上增加冷却水流量测点。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℃；凝汽器背压测点10处均安装0.1精度等级的绝压变送器。
首先获取凝汽器1的材质、面积、冷却管根数、冷却管外径、冷却管壁厚、冷却管背压数和冷却管流程数，并测量凝汽器1的进水温度、出水温度、冷却水流量、凝汽器背压。
计算方法包括下述步骤：
S1、计算凝汽器的冷却水温差，具体为：△t＝t1-t2，其中，△t为冷却水温差(℃)，t1为凝汽器出水温度(℃),t2为凝汽器进水温度(℃)；
S2、计算凝汽器的基本传热系数，具体为：Vn＝Qw/Sn,其中，Vn为冷却管内流速(m/s)，Qw为冷却水流量(m3/s)；Sn＝N1*((Dn-2*HD)/1000/2)2*3.14159/Mb/Lc，其中，Sn为凝汽器过流面积(m2)，N1为冷却管根数，Dn为冷却管外径(mm)，HD为冷却管壁厚(mm)，Mb为冷却管背压数，Lc为冷却管流程数；
S3、计算凝汽器的综合传热系数，具体为：k＝k0*φ*βc*βt*βm，其中，k0为基本传热系数(W/(m2·℃))，由冷却管外径和冷却管内流速，查表1获得基本传热系数k0，φ为基本传热系数修正系数，βc为凝汽器冷却管的清洁系数，取0.85，βm为冷凝器管材和管厚度的修正系数，其值见表2，βt为冷却水进口温度修正系数，按图2取值，图中冷却管内冷却水温度根据背压数不同取值不同；
S4、计算凝汽器的端差，具体为：
对于单背压凝汽器：
Figure BDA0003463872460000061
其中，δt为凝汽器端差(℃)，Fc为凝汽器冷却面积(m2)，Cw为水的比热(J/(kg·℃))；冷却管内冷却水温度取凝汽器进水温度，按照步骤3计算综合传热系数k；
对于双倍压凝汽器：
Figure BDA0003463872460000062
其中，δt1为凝汽器端差1(℃)，k1为综合传热系数(W/(m2·℃))；冷却管内冷却水温度取凝汽器进水温度，按照步骤3计算综合传热系数k1；
Figure BDA0003463872460000063
其中，δt2为凝汽器端差2(℃)，k2为综合传热系数(W/(m2·℃))；冷却管内冷却水温度取t2+△t/2，按照步骤3计算综合传热系数k2；
对于三倍压凝汽器：
Figure BDA0003463872460000071
其中，δt1为凝汽器端差1(℃)，k1为综合传热系数(W/(m2·℃))；冷却管内冷却水温度取凝汽器进水温度，按照步骤3计算综合传热系数k1；
Figure BDA0003463872460000072
其中，δt2为凝汽器端差2(℃)，k2为综合传热系数(W/(m2·℃))；冷却管内冷却水温度取t2+△t/3，按照步骤3计算综合传热系数k2；
Figure BDA0003463872460000073
其中，δt3为凝汽器端差3(℃)，k3为综合传热系数(W/(m2·℃))；冷却管内冷却水温度取t2+2△t/3，按照步骤3计算综合传热系数k3；
S5、计算凝汽器的背压，具体为：
Figure BDA0003463872460000074
T＝273.16+ts，其中，Pn为饱和蒸汽压力(kPa)，T为温度(K)，ts为凝结水温度(℃)；
其中，对于单背压凝汽器，凝结水温度取ts＝t2+△t+δt；对于双背压凝汽器，凝结水温度取ts1＝t2+△t/2+δt1，得到凝汽器背压1Pn 1，凝结水温度取ts2＝t2+△t+δt2，得到凝汽器背压2Pn 2，取(Pn 1+Pn 2)/2为双背压凝汽器的背压；对于三背压凝汽器，凝结水温度取ts1＝t2+△t/3+δt1，得到凝汽器背压1Pn 1，凝结水温度取ts2＝t2+2△t/3+δt2，得到凝汽器背压2Pn 2，凝结水温度取ts3＝t2+△t+δt3，得到凝汽器背压3Pn 3，取(Pn 1+Pn 2+Pn 3)/3为三背压凝汽器的背压；
S6、假定不同的基本传热系数修正系数，按照步骤1-5可计算出不同的凝汽器背压，得到基本传热系数修正系数和凝汽器背压的关系曲线，再根据实测凝汽器背压，即可获得当前凝汽器基本传热修正系数；
S7、按照步骤7连续获得不同时间的凝汽器基本传热系数修正系数，即可获得凝汽器传热性能随时间的衰减情况。
表1基本传热系数k0[W/(m2·℃)]
Figure BDA0003463872460000081
表2凝汽器冷凝管材与管厚度修正系数
Figure BDA0003463872460000091
本实施例可以通过监测凝汽器进出水温度、凝汽器背压及冷却水流量实时获得凝汽器传热性能的变化，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传热性能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)

1.一种凝汽器传热性能衰减测试方法,其特征在于，包括下述步骤：
S1、计算凝汽器的冷却水温差，具体为：△t＝t1-t2，其中，△t为冷却水温差，t1为凝汽器出水温度,t2为凝汽器进水温度；
S2、计算凝汽器的基本传热系数，具体为：Vn＝Qw/Sn,其中，Vn为冷却管内流速，Qw为冷却水流量；Sn＝N1*((Dn-2*HD)/1000/2)2*3.14159/Mb/Lc，其中，Sn为凝汽器过流面积，N1为冷却管根数，Dn为冷却管外径，HD为冷却管壁厚，Mb为冷却管背压数，Lc为冷却管流程数；
S3、计算凝汽器的综合传热系数，具体为：k＝k0*φ*βc*βt*βm，其中，k0为基本传热系数，φ为基本传热系数修正系数，βc为凝汽器冷却管的清洁系数，取0.85，βm为冷凝器管材和管厚度的修正系数，βt为冷却水进口温度修正系数；
S4、计算凝汽器的端差，具体为：
对于单背压凝汽器：
Figure FDA0003463872450000011
其中，δt为凝汽器端差，Fc为凝汽器冷却面积，Cw为水的比热；冷却管内冷却水温度取凝汽器进水温度，按照步骤3计算综合传热系数k；
对于双倍压凝汽器：
Figure FDA0003463872450000012
其中，δt1为凝汽器端差1，k1为综合传热系数；冷却管内冷却水温度取凝汽器进水温度，按照步骤3计算综合传热系数k1；
Figure FDA0003463872450000013
其中，δt2为凝汽器端差2，k2为综合传热系数；冷却管内冷却水温度取t2+△t/2，按照步骤3计算综合传热系数k2；
对于三倍压凝汽器：
Figure FDA0003463872450000021
其中，δt1为凝汽器端差1，k1为综合传热系数；冷却管内冷却水温度取凝汽器进水温度，按照步骤3计算综合传热系数k1；
Figure FDA0003463872450000022
其中，δt2为凝汽器端差2，k2为综合传热系数；冷却管内冷却水温度取t2+△t/3，按照步骤3计算综合传热系数k2；
Figure FDA0003463872450000023
其中，δt3为凝汽器端差3，k3为综合传热系数；冷却管内冷却水温度取t2+2△t/3，按照步骤3计算综合传热系数k3；
S5、计算凝汽器的背压，具体为：
Figure FDA0003463872450000024
T＝273.16+ts，其中，Pn为饱和蒸汽压力，T为温度，ts为凝结水温度；
其中，对于单背压凝汽器，凝结水温度取ts＝t2+△t+δt；对于双背压凝汽器，凝结水温度取ts1＝t2+△t/2+δt1，得到凝汽器背压1Pn 1，凝结水温度取ts2＝t2+△t+δt2，得到凝汽器背压2Pn 2，取(Pn 1+Pn 2)/2为双背压凝汽器的背压；对于三背压凝汽器，凝结水温度取ts1＝t2+△t/3+δt1，得到凝汽器背压1Pn 1，凝结水温度取ts2＝t2+2△t/3+δt2，得到凝汽器背压2Pn 2，凝结水温度取ts3＝t2+△t+δt3，得到凝汽器背压3Pn 3，取(Pn 1+Pn 2+Pn 3)/3为三背压凝汽器的背压；
S6、假定不同的基本传热系数修正系数，按照步骤1-5可计算出不同的凝汽器背压，得到基本传热系数修正系数和凝汽器背压的关系曲线，再根据实测凝汽器背压，即可获得当前凝汽器基本传热修正系数；
S7、按照步骤6连续获得不同时间的凝汽器基本传热系数修正系数，即可获得凝汽器传热性能随时间的衰减情况。
2.如权利要求1所述的凝汽器传热性能衰减测试方法，其特征在于，S1中，所述凝汽器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所述的凝汽器传热性能衰减测试方法，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所述的凝汽器传热性能衰减测试方法，其特征在于，S1中，所述凝汽器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所述的凝汽器传热性能衰减测试方法，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所述的凝汽器传热性能衰减测试方法，其特征在于，S2中，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。
7.如权利要求6所述的凝汽器传热性能衰减测试方法，其特征在于，所述超声波流量计的精度为±1％。
8.如权利要求1所述的凝汽器传热性能衰减测试方法，其特征在于，S6中，所述实测凝汽器背压通过布置在凝汽器各凝结区的各冷却管束上的绝压变送器测得。
9.如权利要求8所述的凝汽器传热性能衰减测试方法，其特征在于，所述绝压变送器的数字精度为±0.05％。
10.如权利要求8所述的凝汽器传热性能衰减测试方法，其特征在于，所述绝压变送器的模拟精度为±0.1％。
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