[发明专利]一种基于循环冷却水监测汽轮机排汽干度的系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于循环冷却水监测汽轮机末级排汽干度的系统及方法，包括蒸汽轮机的低压缸，所述低压缸排除出的饱和湿蒸汽通过排汽管进入凝汽器，在凝汽器内饱和湿蒸汽被循环冷却水全部冷却为冷凝水后进入储水罐，并由凝结水泵输送走，循环冷却水由循环冷却水泵输送到凝汽器内用于冷却饱和湿蒸汽，所述凝结水泵后布置一体化孔板流量测量装置一。本发明利用火电机组已有的实时采集的测量数据，通过对凝汽器饱和湿蒸汽和循环冷却水的换热过程进行热平衡实时计算，得到低压缸排汽干度，提升测量的稳定性和长期可靠性。

技术领域

本发明属于能源动力行业的信息技术领域，具体涉及一种基于循环冷却水监测汽轮机排汽干度的系统及方法。

背景技术

常规电站中大型冷凝式汽轮机的末几级和核电站汽轮机的全部级都在饱和湿蒸汽(含饱和蒸汽以及饱和水)状态下工作，蒸汽湿度的存在不但降低汽轮机的运行效率，而且可能引起严重的叶片水蚀，给电厂机组的运行经济性和安全性带来危害。而且，低压缸排汽干度(饱和蒸汽在排汽中的含量)是分析低压缸叶片和低压缸效率的特征参数，对低压缸叶片的安全运行和效率有重要影响。测量汽轮机中流动饱和湿蒸汽干度对于保证汽轮机的经济高效、安全可靠运行具有非常重要的意义。随着高参数大容量机组和饱和湿蒸汽汽轮机的采用，近几十年来蒸汽干度测量技术研究逐渐受到重视，出现了多种测量方法如化学法、声波法、光学法和冷凝法。这些方法采用测量设备对低压缸抽出饱和湿蒸汽进行直接测量，但这些测量方法耗时且需要复杂的设备和运维，安装的抽汽测点会对设备造成一定影响，如在凝汽器上安装测量设备影响对凝汽器真空的维持。

一方面，如果能基于循环冷却水质量流量对排汽干度直接进行热力学法计算，就能够避免从凝汽器抽汽。循环冷却水是由循环冷却水泵送入凝汽器，冷却汽轮机排汽使其凝结并保持真空状态。通过对凝结水流量和循环冷却水流量的监测，加以测量冷、热介质的压力、温度计算其焓值，可以间接计汽轮机末级排汽的干度。因为进入除氧器的凝结水受热于湿蒸汽抽汽，其质量不能直接通过压力温度计算得出，所以主凝结水流量测量装置一般位于除氧器入口，受压于凝结水泵。目前，上述这些机组常规自带的监测装置并没有得到合理利用。

另一方面，凝结汽轮机排汽需要大量的冷却水，所以循环冷却水的一般特点是流量大且扬程低。由于管道较粗，流体流速较慢，压力较低，管中心取样点测得的差压较小甚至测不到，经常存在测量不准的问题。另一方面，在实际测量中通流截面积、流量系数和流体密度均受运行条件的影响，对大容量高参数机组只有在额定工况附近才能有较高的测量精度，在变工况时流量波动，测量误差较大，可能超出工程可接受范围。因此，汽轮机排汽的湿饱和蒸汽干度的测量法需要改进。

综上所述，基于循环冷却水质量流量的热力学法可行性很高，但需要一个简单实用的实时计算模型，而且需要对流量测量引入校准计算模型，以提高排汽干度计算结果精度，并且在线监测系统需要提高经济性和可靠性。

发明内容

为了克服以上技术问题，本发明提供了一种基于循环冷却水监测汽轮机末级排汽干度的系统及方法，利用火电机组已有的实时采集的测量数据，通过对凝汽器饱和湿蒸汽和循环冷却水的换热过程进行热平衡实时计算，得到低压缸排汽干度，提升测量的稳定性和长期可靠性。所述方法还基于循环冷却水补水流量的测量，对排汽干度计算结果进行校准。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于循环冷却水监测汽轮机末级排汽干度的系统，包括蒸汽轮机的低压缸1，所述低压缸1排除出的饱和湿蒸汽通过排汽管2进入凝汽器3，在凝汽器3内饱和湿蒸汽被循环冷却水全部冷却为冷凝水后进入储水罐4，并由凝结水泵5输送走，循环冷却水由循环冷却水泵6输送到凝汽器3内用于冷却饱和湿蒸汽，所述凝结水泵5后布置一体化孔板流量测量装置一7。

所述排汽管2上布置有湿饱和蒸汽压力测点。

所述一体化孔板流量测量装置一7的孔板流量计上安装有压力测点11和温度测点12，一体化孔板流量测量装置一7通过带颈对焊法兰与管道连接。