凝汽式汽轮机组凝结水过冷度在线监测装置及方法与流程

本发明涉及汽轮机组监控技术领域，尤其涉及一种凝汽式汽轮机组凝结水过冷度在线监测装置及方法。

背景技术：

凝汽式汽轮发电机组低压缸排汽均采用循环水进行冷却凝结，实现对汽轮发电机组运行工质的循环利用，减少整个热力系统凝结水量的补充，提高了热力循环的经济性。

凝汽式汽轮机凝结水过冷度作为凝汽器运行性能指标之一，可作为冷却低压缸排汽的循环水流量调控的指导依据，防止由于循环水流量过多造成浪费，且加热凝结水需更多能量，或过少不能有效提升凝汽器真空的情况；同时凝汽器凝结水过冷度过大会导致凝结水含氧量高而造成热力设备氧化缩短使用寿命。现有运行的凝汽式汽轮发电机组缺乏凝汽器凝结水过冷度在线精确监测，影响到了机组的经济性、增加了设备寿命损耗。

技术实现要素：

针对以上不足，本发明提供一种凝汽式汽轮机组凝结水过冷度在线监测装置及方法，能够在线监测凝汽式汽轮机组凝结水过冷度。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种凝汽式汽轮机组凝结水过冷度在线监测装置，包括有：凝汽器凝结水温度测量装置，其安装在凝汽器本体上用以测量所述凝汽器本体内的凝结水温度；凝汽器汽室压力测试仪，其通过气流缓冲装置安装在凝汽器本体用以测量所述凝汽器本体的汽室压力；所述气流缓冲装置包括有多孔不锈钢球和不锈钢管所述多孔不锈钢球安装在凝汽器本体内，不锈钢管一端安装在多孔不锈钢球中，并与多孔不锈钢球内部相连通，不锈钢管呈45°分布，另一端穿出所述凝汽器本体，所述凝汽器汽室压力测试仪与所述不锈钢管的外端部相连接；数据采集分析系统，其分别与所述凝汽器凝结水温度测量装置和凝汽器汽室压力测试仪相连接，接收测量数据并计算出凝结水过冷度以实现凝结水过冷度的在线监测。

进一步地，所述凝汽器凝结水温度测量装置采用铂电阻温度传感器。

进一步地，所述凝汽器汽室压力测试仪采用压力变送器。

进一步地，所述凝汽器汽室压力测试仪安装在取样口的上方，通过取样管连接到取样口，取样管高于取样口，并从取样口向上引出、中部无向下弯曲管段。

进一步地，所述凝汽器凝结水温度测量装置为多个，并排设置；所述凝汽器汽室压力测试仪为多个，并排设置。

本发明还提供一种凝汽式汽轮机组凝结水过冷度在线监测方法，其特征在于，使用上述的凝汽式汽轮机组凝结水过冷度在线监测装置，包括：

获得凝汽器凝结水温度t凝结水；

获得凝汽器汽室压力p，并根据获得凝汽器汽室压力p计算出对应的凝汽器凝结水饱和温度t饱和；

通过上述值计算出凝汽器凝结水过冷度δt，其中，δt＝t饱和-t凝结水。

进一步地，所述根据获得凝汽器汽室压力p计算出对应的凝汽器凝结水饱和温度t饱和中，

t饱和＝f(p)，

其中，f(p)＝(a(10)+d-((a(10)+d)²-4×(a(9)+a(10)×d))^0.5)/2-273.15，

d＝2×g/(-f-(f²-4×e×g)^0.5)，

e＝m²+a(3)×m+a(6)，

f＝a(1)×m²+a(4)×m+a(7)，

g＝a(2)×m²+a(5)×m+a(8)，

m＝(p)^0.25；

其中，

a(1)＝1167.0521452767，

a(2)＝-724213.16703206，

a(3)＝-17.073846940092，

a(4)＝12020.82470247，

a(5)＝-3232555.0322333，

a(6)＝14.91510861353，

a(7)＝-4823.2657361591，

a(8)＝405113.40542057，

a(9)＝-0.23855557567849，

a(10)＝650.17534844798。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明实现了凝汽器凝结水过冷度的在线监测，可作为冷却低压缸排汽的循环水流量调控的指导依据，防止由于循环水流量过多造成浪费，且能够有效帮助解决凝结水过冷造成加热需更多能量，循环水流量过少又不能有效提升凝汽器真空的问题；

2、通过监测凝汽器凝结水过冷度有助于将过冷度控制在一个合理的范围，避免引起凝结水含氧量超标，从而可以减少设备氧化腐蚀引起的寿命损失；

3、低压缸排汽均采用循环水进行冷却凝结，实现对汽轮发电机组运行工质的循环利用，在火力发电企业凝汽式汽轮发电机组广泛应用，实时对凝汽器凝结水过冷度的在线监测对节能降耗、增效创收作用显著；

4、本发明提出的对凝汽器凝结水过冷度在线监测装置与方法，需要的信号测点少，测量装置的安装与实施简单易行，投入成本底的特点，但节能效果明显。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，以下将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明的一种实施示意图；

图2为凝汽器汽室压力探测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明优选的实施例提供一种凝汽式汽轮机组凝结水过冷度在线监测装置，主要包括有凝汽器凝结水温度测量装置9、凝汽器汽室压力测试仪5以及数据采集分析系统10。

请参照图1，凝汽器凝结水温度测量装置9安装在凝汽器本体6上用以测量所述凝汽器本体6内的凝结水温度。凝汽器凝结水温度测量装置9采用a级铂电阻温度传感器，采用活动螺丝固定，螺丝固定后对连接处涂上黄油，或其他防止连接处泄漏引起凝汽器进空气的涂料，感温元件直接与凝结水接触，实现温度信号向电信号的快速实时转换。

请参照图1和图2，凝汽器汽室压力测试仪通过气流缓冲装置安装在凝汽器本体用以测量凝汽器本体的汽室压力，气流缓冲装置包括有多孔不锈钢球和不锈钢管，多孔不锈钢球安装在凝汽器本体内，不锈钢管一端安装在多孔不锈钢球中，并与多孔不锈钢球内部相连通，不锈钢管呈45°分布，另一端穿出凝汽器本体，凝汽器汽室压力测试仪与不锈钢管的外端部相连接。不锈钢管4为dn25×2.0型不锈钢管，与其中心线45°角的5个平行平面管壁上均匀设置8个ф3.0mm的通汽孔，5个平行平面间距15mm；多孔不锈钢球3为ф200的球面空心体、壁厚2.0mm，沿球面均匀设置多个ф3.0mm通汽孔，沿球面孔中心间距约为6.0mm。不锈钢管4的底部设有通孔，以便于积水排出。实施时，气流从多孔不锈钢球3的通汽孔进入然后从不锈钢管4的通汽孔进入不锈钢管4，凝汽器汽室压力测试仪5进行气压检测以测量出凝汽器本体6的汽室压力，本发明设置的气流缓冲装置，能够有效减少气流流速对压力测试的影响，使得测量值更为准确。

凝汽器汽室压力测试仪5采用压力变送器(如eja系列绝对压力变送器、或rosemount3051绝对压力变送器)；压力变送器型的凝汽器汽室压力测试仪5安装在取样口的上方，通过取样管连接到取样口，压力变送器与取样口之间的取样管高于取样口、从取样口向上引出、中部无向下弯曲管段，实现对凝汽器汽室压力信号的测试，压力变送器安装前将取样管内积水排净，防止取样管内存在残留水柱对测量精度的影响。

数据采集分析系统10采用ovation分散控制系统，分别与凝汽器凝结水温度测量装置9和凝汽器汽室压力测试仪5相连接，接收测量数据并计算出凝结水过冷度以实现凝结水过冷度的在线监测。

其中，请参照图1，凝汽器包括有凝汽器本体6，以及安装在凝汽器本体6上的循环水泵1、凝汽器真空泵2、凝汽器换热管7、循环水出口蝶阀8及相应的管道等，其为现有技术，不再做详细解释、介绍。

本优选的实施例提供一种凝汽式汽轮机组凝结水过冷度在线监测方法，其使用上述的凝汽式汽轮机组凝结水过冷度在线监测装置，包括：

获得凝汽器凝结水温度t凝结水；

获得凝汽器汽室压力p，并根据获得凝汽器汽室压力p计算出对应的凝汽器凝结水饱和温度t饱和；

通过上述值计算出凝汽器凝结水过冷度δt，其中，δt＝t饱和-t凝结水。

其中，凝汽器凝结水温度测量装置9测试凝汽器凝结水温度t凝结水、凝汽器汽室压力测试仪5测试凝汽器汽室压力p。

其中，凝汽器凝结水对应的饱和温度t饱和根据获得凝汽器汽室压力p计算出中，

t饱和＝f(p)，

其中，f(p)＝(a(10)+d-((a(10)+d)²-4×(a(9)+a(10)×d))^0.5)/2-273.15，

d＝2×g/(-f-(f²-4×e×g)^0.5)，

e＝m²+a(3)×m+a(6)，

f＝a(1)×m²+a(4)×m+a(7)，

g＝a(2)×m²+a(5)×m+a(8)，

m＝(p)^0.25；

其中，

a(1)＝1167.0521452767，

a(2)＝-724213.16703206，

a(3)＝-17.073846940092，

a(4)＝12020.82470247，

a(5)＝-3232555.0322333，

a(6)＝14.91510861353，

a(7)＝-4823.2657361591，

a(8)＝405113.40542057，

a(9)＝-0.23855557567849，

a(10)＝650.17534844798。

通过获得凝汽器凝结水温度t凝结水和获得凝汽器汽室压力p，再根据凝汽器汽室压力p计算出对应的凝汽器凝结水饱和温度t饱和，然后通过上述值计算出凝汽器凝结水过冷度δt。实施例中，提出了采用凝汽器汽室压力p对应的饱和温度t饱和公式计算方法，实现根据凝汽器汽室压力p直接计算出凝汽器汽室压力p对应的饱和温度t饱和，从而实时计算出凝汽器凝结水过冷度δt，达到实时显示凝汽器凝结水过冷度δt的效果，运行操作人员可根据需要进行调控。

更为具体的，以某300mw级机组工程为例，该机组工程为亚临界、一次中间再热、单轴、凝汽式汽轮机，型号为：n300-16.7/537/537-8。凝汽器凝结水温度测量装置9、凝汽器汽室压力测试仪5等分别采用3套，3套装置测试的信号进行算术平均再使用以进一步提高精度。采用本发明进行凝汽式汽轮机组凝结水过冷度在线监测数据如表1所示。

表1凝结水过冷度在线监测数据

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。