一种用于检测旁路蒸汽流量的软测量热力系统的制作方法

本实用新型涉及火电厂供热机组的灵活性改造领域，特别是涉及一种用于检测旁路蒸汽流量的软测量热力系统，通过测量减温水流量，间接测量旁路蒸汽流量。

背景技术：

随着火电机组运行管理水平的日益提高，需要对热力过程中的多个工质参数进行检测和控制，特别是蒸汽流量的测量，对于火电机组的热力系统调节运行和计量控制具有特别重要意义。

大型锅炉为了降低工质系统阻力，一般不对蒸汽流量进行测量，仅仅依靠汽轮机的调节级前后的压力将，计算推导出主蒸汽流量，而再热蒸汽由于蒸汽比容较大，蒸汽管道直径较大，并且要严格控制再热器及系统的蒸汽压力降，而用于测量蒸汽流量的装置一般均采用差压式测量元件，蒸汽流动过程中会产生一定的节流压降，影响机组的热耗，并且较大直径的测量装置加工精度和安装工艺均较高，这些因素造成当前的火电机组在主蒸汽和再热蒸汽系统中不安装流量测量装置，通常采用间接的测量方法进行监控。

当火电机组在点火启动过程中，由于汽轮机没有冲转或者汽轮机的蒸汽流量较小时，锅炉通过高低压蒸汽旁路系统建立正常的工质循环，此时锅炉负荷较低，或者亚临界机组的汽包间断上水，采用给水流量监控锅炉实际负荷难度较大或者不能实现，给电厂运行管理人员带来较大的技术困难。另外，当机组投入高低压旁路系统时，不知道高压旁路系统和低压旁路系统的蒸汽流量，仅仅通过蒸汽压力的变化确定锅炉负荷变动存在一定的偏差，原因在于锅炉较低负荷下的燃料投入不连续、不稳定，炉膛内的燃烧工况存在较大的波动，影响锅炉负荷和蒸汽参数，容易发生运行异常和蒸汽参数监控波动大和频繁。

对于火电机组的旁路蒸汽系统存在较大的变径、弯头、三通和阀门等设备和部件，旁路系统中的蒸汽直管段较少，尤其是高压蒸汽旁路系统，管路布置空间狭小，难于布置常规的蒸汽流量测量装置，并且蒸汽参较高及经常性、快速性变运行工况特性，导致直接测量蒸汽流量异常困难。

对于供热机组，在进行深度调峰和灵活性改造过程中，需要实现机组的热电解耦和增加供热能力，对机组锅炉侧增加旁路系统，通过减温减压，降低参数对外供热，监控蒸汽流量，对于提升供热的稳定性、安全性和准确计量供热负荷显得格外重要。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于双背检测旁路蒸汽流量的软测量热力系统，以解决高压蒸汽流量测量的技术难题，通过检测高参数蒸汽在减温减压过程中的参数变化，利用减温水流量间接测量蒸汽流量。

为了实现上述目的，提供了一种利用蒸汽减温减压过程中的质量和能量平衡关系，采用测量减温水流量，间接测量高参数旁路蒸汽流量的软测量热力系统，具体的技术方案如下：

一种用于检测旁路蒸汽流量的软测量热力系统，所述软测量热力系统包括减温水管路系统和旁路系统；

所述旁路系统包括依次连接的旁路进口关断阀、旁路蒸汽进口压力测量元件、旁路蒸汽进口温度测量元件、旁路阀、旁路蒸汽出口压力测量元件、旁路蒸汽出口温度测量元件和旁路出口关断阀；

所述减温水管路系统包括依次连接的减温水关断阀、减温水调门、减温水温度测量元件、减温水流量测量装置、减温水压力测量元件；

所述减温水管路系统连接到旁路阀上，喷入蒸汽管路系统中，实现高温蒸汽的温度降低；

当高压旁路系统投入运行时，减温水管路系统同时投入运行。

作为一种优选的方案，从所述旁路系统中通过的蒸汽是从锅炉过热器或者再热器上分流得到的。

作为一种优选的方案，所述旁路系统为高压旁路系统或者低压旁路系统。

当旁路系统为高压旁路系统时，高压旁路系统从锅炉过热器上分流一部分高压蒸汽，高压蒸汽依次进入高旁入口截止阀、高旁阀入口压力测点、高旁阀入口温度测点、高压旁路阀、高旁阀出口压力测点、高旁阀出口温度测点、高旁出口截止阀。

当旁路系统为低压旁路系统时，低压旁路系统从锅炉再热器分流一部分低压蒸汽，低压蒸汽依次进入低旁阀入口截止阀、低旁阀入口压力测点、低旁阀入口温度测点、低压旁路阀、低旁阀出口压力测点、低旁阀出口温度测点、低旁出口截止阀。

作为一种优选的方案，所述旁路系统为高压旁路系统，所述软测量热力系统还包括相互连接的汽轮机高压缸和排汽逆止阀，所述汽轮机高压缸和排汽逆止阀组成的管路和高压旁路系统的管路并联；从汽轮机高压缸和排汽逆止阀组成的管路中出来的蒸汽和从高压旁路系统的管路中最终出来的蒸汽汇合。

所述的锅炉过热器，连接到汽轮机高压缸，高压缸排汽管路上设置有排汽逆止阀，在排汽逆止阀管路设置三通，与经过减温减压的高压旁路蒸汽管路连接，混合后的蒸汽管路连接到锅炉再热器系统。高压缸和高压旁路系统是两个并联的蒸汽流通回路，其中一个经过高压缸膨胀做功，另一个是经过高旁减温减压，最终合并后进入再热器。

作为一种优选的方案，所述减温水来自于给水泵出口给水母管上，压力高于旁路蒸汽压力，减温水管路连接到旁路阀上，喷入蒸汽管路系统中，实现高温蒸汽的温度降低。

作为一种优选的方案，所述减温水流量测量装置为孔板式测量装置或者喷嘴式测量装置。

当旁路系统投入运行时，减温水必须投入运行，测量得到减温水流量为m1kg/s，减温水压力为p1mpa，减温水温度为t1℃。

旁路阀前蒸汽压力为p2mpa，旁路阀前蒸汽温度为t2℃，旁路阀前蒸汽流量为m2kg/s；旁路阀后蒸汽压力为p3mpa，旁路阀后蒸汽温度为t3℃，旁路阀后蒸汽流量为m3kg/s；当地大气压力为p0mpa。

单位质量蒸汽焓值hkj/kg是蒸汽压力pmpa和温度t℃的函数，单位质量减温水焓值hkj/kg是减温水压力pmpa和温度t℃的函数，一般表述为h=h(p,t)。

减温水单位质量焓为h1，旁路阀前蒸汽焓为h2，旁路阀后蒸汽焓为h3。

旁路蒸汽在经过旁路阀时的混合过程中，工质的质量和能量是守恒的，可以得到旁路阀前蒸汽流量为m2=m1*(h3-h1)/(h2-h3)kg/s，与此同时，旁路阀后蒸汽流量为m3=m1*(h2-h1)/(h2-h3)kg/s。

本实用新型的有益效果在于：

1）利用质量平衡和能量平衡原理计算混合过程的中两个不同工质之间的流量关系；2）通过检测减温过程中的减温水流量、温度和压力及混合前后蒸汽的压力和温度，间接测量，简单可靠；3）检测水侧流量间接计算蒸汽流量，降低了蒸汽侧的节流损失；4）测量系统的维护工作量较小，防止蒸汽侧泄露；5）简化了热力系统配置，利用软测量技术可以直观地测量出其它的物理量。

附图说明

图1为实施例1的用于检测高压旁路蒸汽流量的软测量热力系统示意图；

图2为本实施例2的用于检测低压旁路蒸汽流量的软测量热力系统示意图。

附图标记说明：

1.锅炉；2.过热器；3.再热器；4.锅炉给水；5.高旁入口截止阀；6.高旁阀入口压力测点；7.高旁阀入口温度测点；8.高压旁路阀；9.高旁阀出口压力测点；10.高旁阀出口温度测点；11.高旁出口截止阀；12.汽轮机高压缸；13.高排逆止阀；14.高旁减温水；15.高旁减温水截止阀；16.高旁减温水调阀；17.高旁减温水温度测点；18.高旁减温水流量计；19.高旁减温水压力测点；20.汽轮机中压缸；21.低旁阀入口截止阀；22.低旁阀入口压力测点；23.低旁阀入口温度测点；24.低压旁路阀；25.低旁阀出口压力测点；26.低旁阀出口温度测点；27.低旁出口截止阀；28.低旁减温水；29.低旁减温水截止阀；30.低旁减温水调阀；31.低旁减温水温度测点；32.低旁减温水流量计；33.低旁减温水压力测点。

具体实施方式

下面结合附图以及实施例，对本实用新型的具体实施方案作详细的阐述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

实施例1

本实施例提供一种用于检测高压旁路蒸汽流量的软测量热力系统，如图1所示，锅炉给水4进入锅炉1中，经过过热器2产生过热蒸汽，分为两路，一路进入汽轮机高压缸12中，另外一路经过一个三通分流，先后依次通过高旁入口截止阀5、高压旁路阀8和高旁出口截止阀11，实现高压过热蒸汽的减温减压分流，汽轮机高压缸排汽经过高排逆止阀13后，与高旁分流蒸汽合流，进入锅炉1中的再热器3。

在高旁入口截止阀5和高压旁路阀8之间依次设置高旁阀入口压力测点6、高旁阀入口温度测点7，实现对高压旁路阀入口蒸汽参数的检测和蒸汽焓值的计算；压旁路阀8和高旁出口截止阀11之间依次设置高旁阀出口压力测点9、高旁阀出口温度测点10，实现对高压旁路阀出口蒸汽参数的检测和蒸汽焓值的计算。

高旁减温水14依次经过高旁减温水截止阀15、高旁减温水调阀16、高旁减温水流量计18进入高压旁路阀8中，实现过热蒸汽在减压过程中的减温作用。在高旁减温水调阀16和高旁减温水流量计18之间的管路上设置高旁减温水温度测点17，实现对减温水温度的测量；在高旁减温水流量计18和高压旁路阀8之间的管路上高旁减温水压力测点19，实现对减温水压力的测量，通过对减温水温度和压力的测量，实现对减温水焓值的计算。

在高压蒸汽进行减温减压过程中，由于是热力混合过程，遵守质量平衡和能量平衡规律，通过对减温水流量的检测，可以间接地计算出高旁入口蒸汽流量和高旁出口蒸汽流量，从而实现对高压旁路系统蒸汽流量的检测软测量。

实施例2

本实施例提供一种用于检测低压旁路蒸汽流量的软测量热力系统，如图2所示，从锅炉1中的再热器3产生的再热蒸汽，经过三通分为两路蒸汽，一路进入汽轮机中压缸20，另一路蒸汽依次低旁入口截止阀21、低压旁路阀24和低旁出口截止阀27，实现再热蒸汽的减温减压。

在低旁入口截止阀21和低压旁路阀23之间依次设置低旁阀入口压力测点22、低旁阀入口温度测点23，实现对低压旁路阀入口蒸汽参数的检测和蒸汽焓值的计算；在低压旁路阀24和低旁出口截止阀27之间依次设置低旁阀出口压力测点25、低旁阀出口温度测点26，实现对低压旁路阀出口蒸汽参数的检测和蒸汽焓值的计算。

低旁减温水28依次经过低旁减温水截止阀29、低旁减温水调阀30、低旁减温水流量计32进入低压旁路阀24中，实现过热蒸汽在减压过程中的减温作用。

在低旁减温水调阀30和低旁减温水流量计32之间的管路上设置低旁减温水温度测点31，实现对减温水温度的测量；在低旁减温水流量计32和低压旁路阀24之间的管路上低旁减温水压力测点33，实现对减温水压力的测量，通过对减温水温度和压力的测量，实现对减温水焓值的计算。

在低压蒸汽进行减温减压过程中，由于是热力混合过程，遵守质量平衡和能量平衡规律，通过对减温水流量的检测，可以间接地计算出低旁入口蒸汽流量和低旁出口蒸汽流量，从而实现对低压旁路系统蒸汽流量的检测软测量。

实施例2和实施例1的工作原理相同。