WO2002068864A1 - Verfahren und anordnung zum bewerten einer einspritzgüte bei dampfeinspritzungen, insbesondere bei einer dampfreduzierstation - Google Patents

Verfahren und anordnung zum bewerten einer einspritzgüte bei dampfeinspritzungen, insbesondere bei einer dampfreduzierstation Download PDF

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WO2002068864A1
WO2002068864A1 PCT/EP2002/001768 EP0201768W WO02068864A1 WO 2002068864 A1 WO2002068864 A1 WO 2002068864A1 EP 0201768 W EP0201768 W EP 0201768W WO 02068864 A1 WO02068864 A1 WO 02068864A1
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steam
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PCT/EP2002/001768
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Inventor
Rainer Schmerberg
Original Assignee
Vattenfall Europe Generation Ag & Co. Kg
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22G—SUPERHEATING OF STEAM
    • F22G5/00—Controlling superheat temperature
    • F22G5/12—Controlling superheat temperature by attemperating the superheated steam, e.g. by injected water sprays
    • F22G5/123—Water injection apparatus

Definitions

  • the invention relates to a method and an arrangement for evaluating an injection quality in the case of steam injections, in particular in a steam reduction station, hot steam formed as steam flow flowing through a pipeline for steam conversion and by injecting and / or injecting and / or atomizing water from an injection system an evaporation section is cooled.
  • the steam temperature for steam reducing stations is regulated by injecting water into the steam flow.
  • the guide variable for the injection quantity is the steam temperature in front of and behind the injection point and the quantity of steam driven.
  • the steam conversion in steam reducing stations has the goal of reducing the pressure and temperature of existing steam to a lower level by reducing the parameters.
  • the temperature of the hot steam is reduced by injecting the water. Due to this water injection, a temperature-induced voltage state arises in pipelines. The pipelines and cooler internals are exposed to considerable thermal loads.
  • the invention has for its object to find a method and an arrangement with which the injection quality of the injection system in a steam flow, in particular in steam reducing stations, is measured and evaluated.
  • a temperature is measured precisely at a specific point in time and a temperature distribution field is determined, from which a temperature-induced The state of tension of the pipeline results, with which an injection quantity of the water is regulated and one or more nozzles of the injection system are structurally adapted.
  • the surface temperature measuring elements on the surface of the pipeline measure approximately 10 minutes per measuring point.
  • measuring points are formed as bores at regular intervals in the longitudinal direction over a length of an evaporation section over the entire circumference distributed arranged, wherein in each case a surface temperature measuring element is inserted into the bores, which, coupled with a measuring device, strikes directly on the surface of the tube without destroying the surface.
  • a surface temperature measuring element is inserted into the bores, which, coupled with a measuring device, strikes directly on the surface of the tube without destroying the surface.
  • four measuring points are arranged on the pipe at regular intervals on the circumference, offset at an angle of 90 °.
  • the surface temperature measuring elements are designed as NiCrNi elements.
  • the measuring device is arranged as a hand-held measuring device and / or as an electronic measured value collecting device and / or as a measured value evaluation device.
  • Figure 1 - a schematic representation of a pipeline with measuring points and an injection device
  • Figure 2 - a schematic representation of the angularly arranged measuring points
  • a plurality of measuring points 2 are formed in the pipe insulation 1 for evaluating the injection quality in a pipe insulation 6.
  • holes 3 are arranged at uniform intervals in the longitudinal direction of the pipeline 1 in a length of an evaporation section 8 at a distance of 0.5 m over the entire circumference.
  • a surface temperature measuring element 4 is inserted into each of the bores 3.
  • the surface temperature measuring element 4 is clamped to a measuring device 5 and strikes directly on the surface of the tube 1 without destroying the surface.
  • the bores are each formed as 4 measuring points 2 and offset at an angle of 90 ° over the circumference of the pipeline 1.
  • the surface temperature measuring elements 4 are designed as NiCrNi elements.
  • the measuring device 5 is a hand-held measuring device and / or an electronic measured value collecting device.
  • the mode of action is as follows:
  • superheated steam is subjected to steam conversion.
  • Hot steam flows as a steam flow through a pipeline 1.
  • the temperature of the steam is cooled by injecting and / or injecting and / or atomizing water from an injection system 7 in an evaporation section 8.
  • the temperature-induced voltage state is determined with a precise evaluation of the injection quality of the injection system 8.
  • a temperature distribution is measured precisely on the surface of the pipeline 1 on the evaporation section 8 in the longitudinal direction and in the circumferential direction with a plurality of surface temperature measuring elements.
  • the surface temperature measuring elements 4 are inserted into a bore 3 of a pipe insulation in several measuring points 2 in the longitudinal direction at a uniform distance over the entire circumference over the length of the evaporation path 8.
  • the surface temperature measuring elements 4 designed as NiCrNi elements the measured values are transmitted to a measuring device 5.
  • the measurement is carried out over a fixed period of time per measuring point 2. The period is 10 minutes for each measuring point 2, but can also be extended or shortened.
  • the temperature of the surface of the pipeline can either be measured individually at each measuring point using a hand-held measuring device, but it can also be carried out at all or several measuring points 2 at the same time.
  • the measurement results are registered by means of an electronic measurement value collection device and analyzed with a measurement value evaluation device.
  • a temperature distribution field is determined from which the temperature-induced voltage state is derived.
  • the injection quantity is optimized or the injection system 7 is structurally changed.
  • the shape or the number or the arrangement of the nozzles is structurally adapted.
  • the measured temperature distribution can be included as a quality criterion in supply contracts.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Bewerten einer Einspritzgüte bei Dampfeinspritzungen, insbesondere bei einer Dampfreduzierstation. Dies wird dadurch erreicht, dass an der Verdampfungssrecke in Längsrichtung und in Umfangsrichtung der Rohrleitung mit einem oder mehreren Oberflächetemperaturmesselementen aussen auf der Oberfläche der Rohrleitung über einen festgelegten Zeitraum je Messpunkt eine Tempereatur punktuell genau gemessen und ein Temperaturverteilungsfeld ermittelt wird, aus dem sich ein temperaturinduzierter Spannungszustand der Rohrleitung ergibt, mit dem eine Einspritzmenge des Wassers reguliert und ein oder mehrere Düsen des Einspritzsystems konstruktiv angepasst werden. Zur Realisierung sind in einer Rohrisolierung (6) an der Rohrleitung (1) mehrere Messpunkte (2) als Bohrungen (3) in gleichmässigen Abständen in Längsrichtung in einer Länge einer Verdampfungsstrecke (8) über den gesamten Umfang verteilt angeordnet, wobei in die Bohrungen (3) jeweils ein Oberfl©chentemperaturmesselement (4) eingesteckt ist, das mit einem Messgerät (5) gekoppelt direkt auf der Oberfläche des Rohres (1) auftrifft, ohne die Oberfläche zu zerstören.

Description

Verfahren und Anordnung zum Bewerten einer Einspritzgüte bei Dampfeinspritzungen, insbesondere bei einer Dampfreduzierstation
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Bewerten einer Einspritzgüte bei Dampfeinspritzungen, insbesondere bei einer Dampfreduzierstation, wobei zur Dampfumformung Heißdampf ausgebildet als Dampfströmung durch eine Rohrleitung strömt und durch Einspritzen und/oder Eindü- sen und/oder Zerstäuben von Wasser aus einem Einspritzsystem in einer Verdampfungsstrecke abgekühlt wird.
In Dampferzeugern wird die Dampftemperatur für Dampfreduzierstationen durch Einspritzen von Wasser in die Dampfströmung geregelt. Die Führungsgröße für die Einspritzmenge sind die Dampftemperatur vor und hinter der Einspritzstelle und die gefahrene Dampfmenge. Die Dampfumformung in Dampfreduzierstatio- nen hat das Ziel, vorhandenen Dampf hinsichtlich seines Druckes und seines Temperaturzustandes durch Reduzierung der Parameter auf ein niedrigeres Niveau zu bringen. Durch die Einspritzung des Wassers wird der Heißdampf in seiner Temperatur reduziert. Aufgrund dieser Wassereinspritzung entsteht ein temperaturinduzierter Spannungszustand in Rohrleitungen. Die Rohrleitungen und Kühlereinbauten sind so erheblichen thermischen Belastungen ausgesetzt.
Es ist bekannt, daß Wasser über eine Sitzeinspritzung in einer Reduzierstation eingespritzt wird.
Außerdem ist als nachfolgende konstruktive Lösung bekannt, daß das einzuspritzende Wasser über Einspritzkühler der Dampfströmung zugeführt wird.
Weiterhin ist bekannt, daß in den modernen Anlagen das Wasser mittels eines Treibdampfstrahls verdüst und eingespritzt wird. Über winklig angeordnete Dü- sen, die einen im Winkel und in der Durchsatzmenge festgelegten Strahl haben, wird Wasser gezielt eingespritzt. Es bildet sich feiner Wasser-Dampf- Nebel.
Auch aus der VGB Kraftwerkstechnik 77 (1997), Heft 3 Seite 181 - 192 ist be- kannt, daß es beim Einspritzen von Wasser in Dampfströmungen zu Schäden kommt. lm Artikel „Schäden an ZU- Einspritzkühlern und deren Sanierungen..." werden Schäden an Einspritzkühlern konkret im Heizkraftwerk Tiefstack dargestellt. Dort ist beschrieben, daß bei Kesseln die Dampftemperatur für die Hochdruck- und die Zwischenüberhitzersysteme häufig durch Einspritzen von Wasser in die Dampfströmung geregelt wird. Es wird nur die Temperatur, aber nicht der Druck reduziert. Durch die Einspritzung von Wasser werden dabei die Rohrleitungen und die Kühlereinbauten erheblichen thermischen Beanspruchungen ausgesetzt. Mittels Analyse von Schadensabläufen werden Sanierungen und konstruktive Änderungen an den Zwischenüberhitzer-Einspritzkühlern und Ein- spritzstöcken ausgewertet und vorgestellt. Nachteilig dabei ist, daß dadurch in Rohrleitungen erhebliche Spannungen entstehen. Deshalb muß das Wasser dem Dampfstrom in sehr fein zerstäubter Tropfenform zugeführt werden, um eine große Oberfläche für den Wärmetransport vom überhitzten Dampf zum Wassertropfen sowie eine kurze Verdampfungszeit zu erreichen. Dazu ist es erforderlich, die Einspritzgüte des Einspritzsystems zu bewerten, um nachfolgend eine Regulierung der Temperatur vornehmen zu können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zu finden, womit die Einspritzgüte des Einspritzsystem in eine Dampfströmung, insbesondere bei Dampfreduzierstationen, gemessen und bewertet wird.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß an der Verdampfungsstrecke in Längsrichtung und in Umfangsrichtung der Rohrleitung mit einem oder mehreren Oberflächentemperaturmeßelementen außen auf der Oberfläche der Rohrleitung über einen festgelegten Zeitraum je Meßpunkt eine Temperatur punktuell genau gemessen und ein Temperaturverteilungsfeld ermittelt wird, aus dem sich ein temperaturinduzierter Spannungszustand der Rohrleitung ergibt, mit dem eine Einspritzmenge des Wassers reguliert und ein oder mehrere Düsen des Einspritzsystems konstruktiv angepaßt werden.
Des weiteren wird mit den Oberflächentemperaturmeßelementen auf der Oberfläche der Rohrleitung je Meßpunkt ca. 10 Minuten gemessen.
Zur Realisierung sind erfindungsgemäß in einer Rohrisolierung an der Rohrlei- tung mehrere Meßpunkte als Bohrungen in gleichmäßigen Abständen in Längsrichtung in einer Länge einer Verdampfungsstrecke über den gesamten Umfang verteilt angeordnet, wobei in die Bohrungen jeweils ein Oberflächentempera- turmeßelement eingesteckt ist, das mit einem Meßgerät gekoppelt direkt auf der Oberfläche des Rohres auftrifft, ohne die Oberfläche zu zerstören. Auf der Rohrleitung sind in Längsrichtung der Verdampfungsstrecke in gleichmäßigen Abständen auf dem Umfang jeweils vier Meßpunkte in einem Winkel von 90 ° versetzt angeordnet.
Die Oberflächentemperaturmeßelemente sind als NiCrNi-Elemente ausgebildet. Das Meßgerät ist als Handmeßgerät und/oder als elektronische Meßwertsammeieinrichtung und/oder als Meßwertauswerteeinrichtung angeordnet.
Anhand eines Ausführungsbeispiels soll nachstehend die Erfindung näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt:
Figur 1 - eine schematische Darstellung einer Rohrleitung mit Meßpunkten und einer Einspritzeinrichtung
Figur 2 - eine schematische Darstellung der winklig angeordneten Meßpunkte
Bei einer Dampfreduzierstation sind zur Bewertung der Einspritzgüte in einer Rohrisolierung 6 an der Rohrleitung 1 mehrere Meßpunkte 2 ausgebildet. Dazu sind in gleichmäßigen Abständen in Längsrichtung der Rohrleitung 1 in einer Länge einer Verdampfungsstrecke 8 in einem Abstand von 0,5 m über den gesamten Umfang verteilt Bohrungen 3 angeordnet. In die Bohrungen 3 ist jeweils ein Oberflächentemperaturmeßelement 4 eingesteckt. Das Oberflächentempe- raturmeßelement 4 ist an einem Meßgerät 5 angeklemmt und trifft direkt auf der Oberfläche des Rohres 1 auf, ohne die Oberfläche zu zerstören. Die Bohrungen sind jeweils als 4 Meßpunkte 2 ausgebildet und über den Umfang der Rohrleitung 1 in einem Winkel von 90 ° versetzt angeordnet. Dabei sind die Oberflä- chentemperaturmeßelemente 4 als NiCrNi-Elemente ausgebildet. Das Meßgerät 5 ist ein Handmeßgerät und/oder eine elektronische Meßwertsammeleinrich- tung.
Die Wirkungsweise ist folgende:
Bei einer Dampfreduzierstation wird Heißdampf einer Dampfumformung unterzogen. Dabei strömt Heißdampf als Dampfströmung durch eine Rohrleitung 1. Die Temperatur des Dampfes wird durch Einspritzen und/oder Eindüsen und/oder Zerstäuben von Wasser aus einem Einspritzsystem 7 in einer Verdampfungstrecke 8 abgekühlt.
Mit einer genauen Bewertung der Einspritzgüte des Einspritzsystems 8 wird der temperaturinduzierte Spannungszustand ermittelt. Dazu wird an der Verdampfungsstrecke 8 in Längsrichtung und in Umfangsrichtung mit mehreren Oberflä- chentemperaturmeßelementen außen auf einer Oberfläche der Rohrleitung 1 eine Temperaturverteilung punktuell genau gemessen. Es werden die Oberflächentemperaturmeßelemente 4 in eine Bohrung 3 einer Rohrisolierung in mehreren Meßpunkten 2 in Längsrichtung in einem gleichmäßigen Abstand über den gesamten Umfang über die Länge der Verdampfungsstrecke 8 eingesteckt. Mit den als NiCrNi-Elemente ausgebildeten Oberflä- chentemperaturmeßelementen 4 werden die Meßwerte an ein Meßgerät 5 ü- bermittelt. Dabei wird die Messung über einen festgelegten Zeitraum je Meß- punkt 2 durchgeführt. Dazu beträgt der Zeitraum 10 Minuten je Meßpunkt 2, kann aber auch verlängert bzw. verkürzt werden. Die Messung der Temperatur der Oberfläche der Rohrleitung kann entweder einzeln an jedem Meßpunkt mit einem Handmeßgerät erfolgen, sie kann aber auch an allen bzw. mehreren Meßpunkten 2 gleichzeitig durchgeführt werden. Dazu werden die Meßergeb- nisse mittels einer elektronischen Meßwertsammeieinrichtung registriert und mit einer Meßwertauswerteeinrichtung analysiert. Durch die punktuell genaue Messung wird ein Temperaturverteilungsfeld ermittelt, aus dem der temperaturinduzierte Spannungszustand abgeleitet wird. Im Ergebnis dieser Spannungsbewertung wird die Einspritzmenge optimiert oder das Einspritzsystem 7 kon- struktiv verändert. Als Veränderung am Einspritzsystem 7 wird dabei die Form bzw. die Anzahl bzw. die Anordnung der Düsen konstruktiv angepaßt.
Folgende Vorteile werden durch die Erfindung erreicht:
- Lieferung von Daten unter realen Betriebsbedingungen, die so weder theoretisch im Rahmen der Auslegung der Anlage noch praktisch unter Versuchsbedingungen zu erhalten sind.
- Zustandsbewertung sowohl der Einspritzung als auch der Rohrleitung wäh- rend des Betriebes möglich. - Lebensdauerüberwachung und Schwachstellenerkennung werden möglich.
- Bei gleicher Meßanordnung werden stets vergleichbare Ergebnisse geliefert.
- Die gemessene Temperaturverteilung kann als Qualitätskriterium in Lieferverträgen aufgenommen werden.
- Geringer zeitlicher und personeller Aufwand für die Durchführung möglich.
Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen
1 Rohrleitung
2 Meßpunkt 3 Bohrung
4 Oberflächentemperaturmeßelement
5 Meßgerät
6 Rohrisolierung
7 Einspritzsystem 8 Verdampfungsstrecke

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Bewerten einer Einspritzgüte bei Dampfeinspritzungen, insbesondere bei einer Dampfreduzierstation, wobei zur Dampfumformung Heiß- dampf ausgebildet als Dampfströmung durch eine Rohrleitung strömt und durch Einspritzen und/oder Eindüsen und/oder Zerstäuben von Wasser aus einem Einspritzsystem in einer Verdampfungsstrecke abgekühlt wird, g e k e n n z e i c h n e t d a d u r c h, daß an der Verdampfungsstrecke in Längsrichtung und in Umfangsrichtung der Rohrleitung mit einem oder mehreren Oberflächentemperaturmeßelementen außen auf der Oberfläche der Rohrleitung über einen festgelegten Zeitraum je Meßpunkt eine Temperatur punktuell genau gemessen und ein Temperaturverteilungsfeld ermittelt wird, aus dem sich ein temperaturinduzierter Spannungszustand der Rohrleitung ergibt, mit dem eine Einspritzmenge des Wassers re- guliert und ein oder mehrere Düsen des Einspritzsystems konstruktiv angepaßt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , gekennzeichnet dadurch, daß mit den Oberflä- chentemperaturmeßelementen auf der Oberfläche der Rohrleitung je Meßpunkt ca. 10 Minuten gemessen wird.
3. Anordnung zum Bewerten einer Einspritzgüte bei Dampfeinspritzungen, insbesondere bei einer Dampfreduzierstation, wobei zur Dampfumformung Heißdampf ausgebildet als Dampfströmung durch eine Rohrleitung strömt und durch Einspritzen und/oder Eindüsen und/oder Zerstäuben von Wasser aus einem Einspritzsystem in einer Verdampfungsstrecke abgekühlt wird, g e k e n n z e i c h n e t d a d u r c h, daß in einer Rohrisolierung (6) an der Rohrleitung (1) mehrere Meßpunkte (2) als Bohrungen (3) in gleichmäßigen Abständen in Längsrichtung in einer Länge einer Verdampfungsstrecke (8) über den gesamten Umfang verteilt angeordnet sind, wobei in die Bohrungen (3) jeweils ein Oberflächentemperaturmeßelement (4) eingesteckt ist, das mit einem Meßgerät (5) gekoppelt direkt auf der Oberfläche des Rohres (1) auftrifft, ohne die Oberfläche zu zerstören.
4. Anordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß auf der Rohrleitung (1 ) in Längsrichtung der Verdampfungsstrecke (8) in gleichmäßigen Abständen auf dem Umfang jeweils vier Meßpunkte (2) in einem Winkel von 90 ° versetzt angeordnet sind.
5. Anordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Oberflä- chentemperaturmeßelemente (4) als NiCrNi-Elemente ausgebildet sind.
6. Anordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß das Meßgerät (5) als Handmeßgerät und/oder als elektronische Meßwertsammeieinrichtung und/ oder als Meßwertauswerteeinrichtung ausgebildet ist.
Hierzu 2 Seiten Zeichnungen
PCT/EP2002/001768 2001-02-28 2002-02-19 Verfahren und anordnung zum bewerten einer einspritzgüte bei dampfeinspritzungen, insbesondere bei einer dampfreduzierstation WO2002068864A1 (de)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2222348A (en) * 1936-07-15 1940-11-19 Bailey Meter Co Apparatus for desuperheating vapor
FR1264239A (fr) * 1960-07-22 1961-06-19 Sulzer Ag Procédé et dispositif de régulation de la température d'un échangeur de chaleur
DE3149772A1 (de) * 1980-12-22 1982-07-29 General Electric Co., Schenectady, N.Y. "heizdampfkuehlregelanordnung"

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DE3149772A1 (de) * 1980-12-22 1982-07-29 General Electric Co., Schenectady, N.Y. "heizdampfkuehlregelanordnung"

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