[发明专利]一种直接空冷器性能在线监测装置及其监测方法

权利要求书

1.一种直接空冷器性能在线监测装置，其特征在于：包括安装底板，所述的安装底板上沿长度方向依次固定设置电源模块、第一空气开关、第二空气开关、CPU、模拟量测量卡件和温度测量卡件；所述的电源模块的一侧与温度测量卡件处均固定设置竖向线缆走线槽；所述的电源模块的一端位于安装底板上还滑动设置若干接线端子排。

2.根据权利要求1所述的一种直接空冷器性能在线监测装置，其特征在于：所述的电源模块与接线端子排之间还固定设置横向线缆走线槽。

3.根据权利要求1所述的一种直接空冷器性能在线监测装置，其特征在于：所述的安装底板上平行设置导轨，所述的接线端子排滑动设置在导轨上。

4.根据权利要求1所述的一种直接空冷器性能在线监测装置，其特征在于：所述的接线端子排形式为3片式、7片式、10片式或16片式中的一种或多种。

5.一种直接空冷器性能在线监测方法，其特征在于，包括如下监测步骤：

S1、计算设计工况下对应的汽轮机排汽潜热h_{ex_G}(kJ/kg),由设计排气压力P_{ex_G}结合IF97进行计算，得出饱和蒸汽焓值H₁(kJ/kg)和饱和水的焓值H₂(kJ/kg)，两者之差即为潜热；h_{ex_G}＝H₁-H₂；

S2、计算ACC凝汽器在设计排汽流量、排汽蒸汽的潜热、排汽干度工况下对应的对数平均温差LMTD；其中Q_G为蒸汽的总热量值；

S3、根据设计的环境温度(风机的进口空气温度)和风机出口空气温度参数计算传热单元NTU_{_G}；

S4、根据ACC的设计参数信息，将系数τ定义为如下表达式；

S5、由于设计的汽轮机排汽蒸汽的品质和实际排汽存在差异，所以两者之间的比值作为修正系数f₁，以对排汽蒸汽的干度予以修正；

S6、设计大气压力要求值为理想工况，而实际使用和运行过程中的大气压力肯定不能和设计值保持一致，此时需要使用下面的公式对现场实际测量的大气压力值进行修正，对应的修正系数f₂，如下公式；

S7、风机可将空气以强制对流的热交换方式通过凝汽器管束外表面，对汽轮机的排汽蒸汽进行冷却；风机的设计运行工况和现场运行的实际工况有不相同，需要对全速运行的风机功率进行计算修正，定义风机功率修正系数为f₃；实际测量的风机电机的输入总功率W_T；根据风机的进气温度进行修正后为W1，进而得出风机电机功率的总修正系数为f₃；风机的进口空气的温度影响空气的密度，与风机所需的总功率相关；其中干空气的密度计算公式为：其中ρ(kg/m3)为在温度T(℃)与压力P(绝对压力MPa)状态下干空气的密度,ρ₀为0℃和压力为0.1013MPa状态下干空气的密度,ρ₀＝1.293kg/m3；其中ρ_G为凝汽器设计条件,即环境温度T_{a_G}时对应的干空气的密度；ρ_T为凝汽器设计条件，即环境温度T_{a_T}时对应的干空气的密度；由上面所罗列的计算公式可以得到W₁简化公式为：

S8、根据厂商提供的ACC性能曲线图片，并利用MATLAB GUI工具对图片中曲线数据进行处理；

S9、根据测量的环境温度值Ta_T；利用第8步得到的四次多项式，分别可以计算出80％、90％、100％、110％和120％设计排汽流量对应的排汽压力值，其中100％设计流量所对应的排汽压力记为P₁₀₀,其余四条曲线对应的排汽压力分别记作P₈₀、P₉₀、P₁₁₀、P₁₂₀；根据实际测量排气压力P_{ex_T}值和排汽压力值P₈₀、P₉₀、P₁₁₀、和P₁₂₀进行计算|P_{ex_T}-P₈₀|、|P_{ex_T}-P₉₀|、|P_{ex_T}-P₁₁₀|和|P_{ex_T}-P₁₂₀|，取得这四个值的最小值即为P_Min；其中的减数记为P₀,而P₀对应的设计排汽流量取值为m₀；根据ACC性能曲线并结合实际测量的排汽压力值，利用线性插值计算方法，计算得出对应的设计排汽流量m_pc，

S10、根据现场实际测量数据，输入排汽压力和环境温度值，结合ACC性能曲线，得出汽轮机的蒸汽排汽流量m_pc，进而可以计算得出此测量排汽压力和进口空气温度条件下所对应的修正f₄；

S11、根据现场实际测量数据，输入排汽流量值，修正为在设计工况下实际流量m_co；如果修正后的流量比设计参数中的m_{ex_G}值大，即可判断此时ACC性能运行状态符合设计要求的正常工况要求；m_co＝m_{ex_T}×f₁×f₂×f₃×f₄；

S12、根据测量数据P_{ex_co},值小于P_{ex_G}，即可判断ACC性能运行状态符合正常工况的设计要求；具体的计算步骤如下：

φ_G＝1-e^-NTU_G

上面公式中的常数a,b,c的取值如下：a＝23.308417，b＝3888.11，c＝229.95；φ_G，θ_G，P_DG,Ω,Ⅹ,Δ均为计算中间变量；

S13、ACC性能预测曲线计算步骤；根据以上第9-12步的计算得出的第12步的排汽压力结果，将测量的环境温度值进行从5℃开始，并按照dx＝0.01℃进行正向递增，一直累加至45℃；每次累加得到的环境温度值进行9-12步的计算过程，依次得出各个排汽压力值。将所有的排汽压力值进行线条绘制；此条环境温度和排汽压力对应关系的性能曲线即为此状态参数和工况下的预测的对应的ACC性能曲线趋势图；

S14、按照上面第11和12步骤的计算的结果进行判断分析ACC在线实际运行性能状态；

S15、HMI画面显示还包含：ACC运行参数在线监测、性能运行实时工作状态、性能预测曲线、状态参数趋势曲线及其历史记录、性能运行不佳的报警提示。