[发明专利]一种汽轮机低压缸排汽焓值在线监测系统及方法

权利要求书

1.一种汽轮机低压缸排汽焓值在线监测方法，其特征在于：该方法所采用的在线监测系统包括低压缸、凝汽器、凝结水泵、轴加、四组低压加热器和终端显示模块，四组低压加热器分别为低加1、低加2、低加3、低加4；低压缸出口和凝汽器蒸汽入口通过低压缸排汽管道连接，凝结水泵、轴加、低加1、低加2、低加3和低加4沿水流方向依次设置于凝汽器凝结水出口与凝结水出水管道之间；低加1、低加2和低加3分别通过对应的蒸汽管道与低压缸连接；相邻两组低加还通过疏水管道连接，低加1和轴加分别通过疏水管道与凝汽器连接；低压缸排汽至凝汽器的蒸汽管道、轴加、低加1、低加2、低加3和低加4对应设有传感器，凝汽器的循环水管路中循环水进水管道设有流量传感器和温度传感器，循环水出水管道设有温度传感器，各传感器采集的数据传输给数据处理模块；所述终端显示模块与数据处理模块连接，用于接收数据处理模块处理后数据并进行显示；

该方法包括如下步骤：

1)实时运行数据采集：

采集当前汽轮机的实时运行数据，所述实时运行数据包括：轴加进汽压力、轴加出水和进水温度、循环水进水和出水温度、循环水进水流量、凝汽器补水压力、温度和流量、轴加疏水温度、轴加进汽温度、凝结水泵入口温度、凝结水压力和流量、低压缸排汽压力、各低加疏水温度、低加1-低加3抽汽压力、各低加进汽压力、低加3和低加4进汽温度、低加3抽汽温度和各低加出水温度；

2)低压缸排汽焓值的计算：

2.1)轴加疏水流量的计算：

通过对轴加建立热平衡方程计算轴加疏水流量，其中热平衡方程如公式(1)所示：

其中：h_zq＝f(p_z,t_zq)；h_zs＝f(p_z,t_zs)；h_zc＝f(p_c,t_zc)；h_zj＝f(p_c,t_zj)；f代表的是水和水蒸汽性质计算软件中根据压力和温度求取焓值的函数关系；

式中：D_zs为轴加疏水流量；D_c为凝结水流量；h_zq为轴加进汽焓值；h_zs为轴加疏水焓值；h_zc为轴加出水焓值；h_zj为轴加进水焓值；p_z为轴加进汽压力；t_zq为轴加进汽温度；t_zs为轴加疏水温度；p_c为凝结水压力；t_zc为轴加出水温度；t_zj为轴加进水温度；

2.2)低加疏水流量的计算：

首先按下式计算低加3抽汽至低加2抽汽的级间效率η_3-2与低加2抽汽至低加1抽汽的级间效率η_2-1：

其中：f₁代表的是水和水蒸汽性质计算软件中根据压力和熵值求取焓值的函数关系，f₂代表的是水和水蒸汽性质计算软件中根据压力和焓值求取熵值的函数关系；

式中：η_3-2为低加3抽汽至低加2抽汽的级间效率；η_2-1为低加2抽汽至低加1抽汽的级间效率；为低加3抽汽至低加2抽汽的低加2抽汽理想焓值；为低加2抽汽至低加1抽汽的低加1抽汽理想焓值；S_3t为汽轮机热力性能试验测试的低加3抽汽熵值；S_2t为汽轮机热力性能试验测试的低加2抽汽熵值；为汽轮机热力性能试验测试的低加3抽汽焓值；为汽轮机热力性能试验测试的低加2抽汽焓值；为汽轮机热力性能试验测试的低加1抽汽焓值；为汽轮机热力性能试验测试的低加3抽汽压力；为汽轮机热力性能试验测试的低加2抽汽压力；为汽轮机热力性能试验测试的低加1抽汽压力；

然后通过对各低压加热器建立热平衡方程依次计算低加4、低加3、低加2、低加1的蒸汽进汽流量，其中热平衡方程如公式(3)、公式(4)、公式(5)、公式(6)所示，并根据公式(2)计算低加1疏水流量：

D_1s＝D_4,q+D_3,q+D_2,q+D_1,q      公式(2)

其中：h_4,c＝f(p_c,t_4,c)；h_4,j＝f(p_c,t_4,j)；h_4,q＝f(p_4,q,t_4,q)；h_4,s＝f(p_4,q,t_4,s)；h_3,c＝f(p_c,t_3,c)；h_3,j＝f(p_c,t_3,j)；h_3,s＝f(p_3,q,t_3,s)；h_3,q＝f(p_3,q,t_3,q)；h_2,c＝f(p_c,t_2,c)；h_2,j＝f(p_c,t_2,j)；h_2,s＝f(p_2,q,t_2,s)；h_1,c＝f(p_c,t_1,c)；h_1,j＝f(p_c,t_1,j)；h_1,s＝f(p_1,q,t_1,s)；

t_1,j＝t_zc；f代表的是水和水蒸汽性质计算软件中根据压力和温度求取焓值的函数关系；f₁代表的是水和水蒸汽性质计算软件中根据压力和熵值求取焓值的函数关系；f₂代表的是水和水蒸汽性质计算软件中根据压力和焓值求取熵值的函数关系；下一级加热器的进水温度等于上一级加热器的出水温度，即低加4进水温度等于低加3出水温度，低加3进水温度等于低加2出水温度，低加2进水温度等于低加1出水温度；

式中：D_1s为低加1疏水流量；D_4,q为低加4的蒸汽进汽流量；D_3,q为低加3的蒸汽进汽流量；D_2,q为低加2的蒸汽进汽流量；D_1,q为低加1的蒸汽进汽流量；D_c为凝结水流量；h_4,c为低加4出水焓值；h_4,j为低加4进水焓值；h_4,q为低加4进汽焓值；h_4,s为低加4疏水焓值；h_3,c为低加3出水焓值；h_3,j为低加3进水焓值；h_3,q为低加3进汽焓值；h_3,s为低加3疏水焓值；h_2,c为低加2出水焓值；h_2,j为低加2进水焓值；h_2,q为低加2进汽焓值；h_2,s为低加2疏水焓值；h_1,c为低加1出水焓值；h_1,j为低加1进水焓值；h_1,q为低加1进汽焓值；h_1,s为低加1疏水焓值；p_c为凝结水压力；t_4,c为低加4的出水温度；t_4,j为低加4的进水温度；p_4,q为低加4的进汽压力；t_4,q为低加4的进汽温度；t_4,s为低加4的疏水温度；t_3,c为低加3的出水温度；t_3,j为低加3的进水温度；t_3,s为低加3的疏水温度；p_3,q为低加3的进汽压力；t_3,q为低加3的进汽温度；t_2,c为低加2的出水温度；t_2,j为低加2的进水温度；t_2,s为低加2的疏水温度；p_2,q为低加2的进汽压力；t_1,c为低加1的出水温度；t_1,j为低加1的进水温度；t_1,s为低加1的疏水温度；p_1,q为低加1的进汽压力；η_2-1为低加2抽汽至低加1抽汽的级间效率；η_3-2为低加3抽汽至低加2抽汽的级间效率；为低加2抽汽至低加1抽汽的低加1抽汽理想焓值；为低加3抽汽至低加2抽汽的低加2抽汽理想焓值；为低加1的抽汽压力；为低加2的抽汽压力；为低加3的抽汽压力；S₂为低加2的抽汽熵值；S₃为低加3的抽汽熵值；

2.3)低压缸排汽量的计算：

通过对凝汽器建立流量平衡方程计算汽轮机低压缸排汽流量，其中流量平衡方程如公式(7)所示：

D_LE＝D_c-D_m-D_zs-D_1s                             公式(7)

式中：D_LE为汽轮机低压缸排汽流量；D_c为凝结水流量；D_m为凝汽器补水水量；D_zs为轴加疏水流量；D_1s为低加1疏水流量；

2.4)低压缸排汽热量的计算：

通过对凝汽器建立热量平衡方程计算汽轮机低压缸排汽热量，其中热量平衡方程如公式(8)所示：

Q_LE＝[4.2D_w(t_wc-t_wj)+D_ch_c-D_1sh_1s-D_zsh_zs-D_mh_m]/3.6           公式(8)

其中，h_c＝f(p_e,t_c)；h_m＝f(P_m,t_m)；f代表的是水和水蒸汽性质计算软件中根据压力和温度求取焓值的函数关系；

式中：Q_LE为汽轮机低压缸排汽热量；D_w为循环水流量；t_wc为循环水出水温度；t_wj为循环水进水温度；D_c为凝结水流量，t/h；h_c为凝结水焓值；D_1s为低加1疏水流量；h_1s为低加1疏水焓值；D_zs为轴加疏水流量；h_zs为轴加疏水焓值；D_m为凝汽器补水水量；h_m为凝汽器补水焓值，p_e为汽轮机低压缸排汽压力；t_c为凝结水泵入口温度；P_m为凝汽器补水压力；t_m为凝汽器补水温度；

2.5)按下式计算汽轮机低压缸排汽焓值：

式中：h_LE为汽轮机低压缸排汽焓值；Q_LE为低压缸排汽热量；D_LE为低压缸排汽流量；

3)终端显示：将得到的低压缸排汽焓值在终端显示模块中显示。

2.根据权利要求1所述的汽轮机低压缸排汽焓值在线监测方法，其特征在于：低压缸排汽至凝汽器的蒸汽管道、轴加、低加1、低加2、低加3和低加4对应设有的传感器包括压力传感器、温度传感器和流量传感器；

压力传感器分别设置于各低加蒸汽入口、低加1至低加3对应的蒸汽管道抽汽口、低压缸排汽管道、凝汽器补水管道、凝结水入水管道和轴加进汽管道，用于采集各处的压力数据传输给数据处理模块；

温度传感器分别设置于低加3和低加4蒸汽入口、低加3蒸汽管道抽汽口、各低加出水处、轴加出水处、凝汽器出水处、凝结水入水管道、各低加疏水管道、循环水进水和出水管道、凝汽器补水管道、轴加疏水管道和轴加进汽管道，用于采集各处的温度数据传输给数据处理模块；

流量传感器分别设置于凝汽器补水管道、凝结水入水管道、凝汽器循环水管道中循环水进水管道，用于采集各处的流量数据传输给数据处理模块。