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聯(lián)系我們火電機組主蒸汽流量的準確測量,對于機組的經濟性分析和開展節(jié)能降耗工作均具有重要的價值。目前,對于主蒸汽流量的測量,主要采用直接測量法和間接測量法兩種。直接測量法通常采用流量測量主蒸汽流量,這種方法簡單、便于操作,但會造成一定的壓力損失,而對于高參數(shù),特別是超臨界機組,采用流量計的方案在工藝上及誤差控制上都存在較大困難,并且壓力損失也不容忽視。因此,現(xiàn)今的大容量汽輪機組在系統(tǒng)設計時,為了減小壓力損失,主蒸汽流量計通常不設,而是利用汽輪機的有關參數(shù)間接換算得出主蒸汽流量,即采用間接測量法。
本文將根據(jù)這兩種測量方法的原理和特點,分別介紹其在測量主蒸汽流量時的優(yōu)缺點和應用范圍。
一、直接測量法
1.孔板流量計
(1)特點
優(yōu)點:原理簡明,應用技術成熟,儀表無可動部件,工作可靠,壽命長,量程比為3∶1。
缺點:安裝要求嚴格,對于小口徑管道(小于50mm)的流量測量有困難,壓損較大,儀表刻度為非線性,測量準確度低,維修工作量大,感測元件與顯示儀表必須配套使用。
(2)常見故障及排除方法(如表1所示)
故障 | 原因 | 排除方法 |
無流量 |
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流量太大或太小 | 因天氣太冷導壓管凍結 | 疏通導壓管 |
計量超差 |
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2.分流旋翼式蒸汽流量計
(1)特點
該流量計具有結構簡單、堅固,測量范圍寬,調整方便,對壓力的變動可自動跟蹤補償,工作可靠,安裝、使用、維護方便,成本低等特點。
(2)常見故障及排除方法(如表2所示)
故障 | 原因 | 排除方法 |
漏水、漏氣 | 密封墊圈、墊片失效 | 更換新的墊圈。墊片 |
計數(shù)表頭不轉動 |
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計量超差 |
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3.渦街流量計
(1)特點
渦街流量計的特點是:①結構簡單而牢固,無可動部件,可靠性高;②測量范圍寬,量程比可達10∶1~30∶1;③輸出是與流量成正比的脈沖信號,無零點漂移;④安裝簡單,維護十分方便。
(2)影響儀表測量的主要因素
影響儀表測量的主要因素是干擾信號,干擾主要來自:①工業(yè)電磁干擾,解決方法是合理選擇線路的敷設方式,正確接地;②管道震動干擾,解決方法是給管道加裝固定支承。
4.三種儀表的比較
分流旋翼式流量計成本低,使用較為廣泛。但其準確度等級低,只應用于小機組流量的測量。孔板流量計作為zui傳統(tǒng)的流量測量儀表,技術較成熟,使用較為廣泛,但它那有限的量程比、較大的維護工作量和復雜的安裝方式以及很低的準確度等級等已越來越不適應現(xiàn)代化大生產的要求。渦街流量計準確度等級高、響應快、信號強的特點,決定了它將在未來的流量儀表中占主導地位,是孔板流量計的替代產品。
二、間接測量法
上述直接測量主蒸汽流量的方法主要應用于小型的汽輪發(fā)電機組,對于高參數(shù),特別是超臨界機組,采用直接測量方案在工藝上及誤差控制上都存在較大困難,并且壓力損失也不容忽視。因此,現(xiàn)今的大容量汽輪機組在系統(tǒng)設計時,為了減小壓力損失,通常不設主蒸汽流量測量的流量計,而是利用汽輪機組數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)的有關參數(shù)間接換算得出主蒸汽流量,即采用間接測量法。
1.測量原理
采用間接換算法方案,源于汽輪機理論中的Flugel公式。對于具有n級的汽輪機組在變工況下未達臨界時,級組前后參數(shù)與流量之間的關系可由式(3)表達
式中:Gr———變工況下的流量;G0———設計工況下的流量;T0、p0———設計工況下的主蒸汽溫度和壓力;T0r、p0r———變工況下的主蒸汽溫度和壓力;p2———設
計工況下的級后壓力;p2r———變工況下的級后壓力。當所取的級組較多且含凝汽式機組的末級時,由于排汽壓力值與級組進汽壓力值相比小得多,p22與p02相比可忽略不計,式(3)可變?yōu)?BR>
特別是當級組前溫度變化較小時(如再熱機組的中壓缸進口),溫度修正項接近于1,故式(4)可轉為更簡單的形式
目前,應用較多的是式(4)。大容量DAS系統(tǒng)顯示的主蒸汽流量是根據(jù)調節(jié)級壓力等測量參數(shù)經過換算求得的。但目前許多電廠DAS系統(tǒng)顯示的主蒸汽流量值存在較大誤差,若將DAS系統(tǒng)指示的主蒸汽流量作為汽輪發(fā)電機組運行熱效率監(jiān)測、計算的基準流量,將導致對機組運行經濟性能的評價造成較大的偏差。
2.產生誤差的原因及分析
(1)Flugel公式應用條件
對式(3)~(5)的應用有著明確的條件限制:①通流面積不變;②級組內各級流量相同;③級組內各級前溫度變化率相同;④級組內不得串有其他非線性元件。
對于條件①,只要避開調節(jié)級,一般容易得到滿足。而對于條件②,情況則較為復雜。通?；責崾綑C組各級回熱抽汽量在相當范圍內與機組的進汽量近似成正比,且其量與進汽總量相比較小,故應用式(3)~式(5)也能獲得較高的準確度。但對于再熱機組,這一條件難以滿足。事實上,由于再熱器的存在,以及再熱器噴水和對外供汽等因素,條件②~④均不能得到滿足(如圖1所示)。若僅將P1點作為流量計算點,應用式(4),考慮到額定值均為常數(shù),可作歸并,則有:
必須注意,式(6)的前提是將高壓缸的*級壓力級至低壓缸的末級均作為一個級組。但這樣卻誤將中間再熱器等及相應的管道均作為汽輪機的壓力級(或線性元件)一并對待,這必然會產生許多問題并導致相應的誤差。這是因為再熱器及冷、熱再熱管道均為阻力元件,若先不考慮加熱及溫度變化,再熱器等及相應的管道與汽輪機的級組特性很難相似,直接應用式(6)將產生一定的固有誤差。再者,如今大型機組較多的還是采用噴水減溫的方法控制再熱器出口汽溫,由于該流量的注入,使再熱器的壓降與蒸汽流量的關系中出現(xiàn)了不相關且不可控的因素。此外,還有廠用汽及對外供熱,加熱器、給水泵及暖風器的投、切,通流部分結垢,抽汽工況變化等因素都會造成主蒸汽流量測量的誤差。
3.解決方法
當應用式(3),并且只計高壓缸時,從圖1可見,對于高壓缸,若高加運行方式不變,僅考察P1、P2點(將高壓缸全體壓力級作為一級組),能滿足Flugel公式的應用條件。
由于高壓缸通流部分的容積很小,在變工況時響應很快,故在動態(tài)時Flugel公式也能適用。應用式(3),并將額定值作為常數(shù)歸并得:
若考慮高加的切除工況,可采用加修正項的方法解決:
式中:k1———高壓加熱器運行狀態(tài)修正系數(shù),高加投入時為零,可通過試驗或計算求出。
通常,高壓缸只有一級抽汽,故式(8)中的修正系數(shù)僅指一級高壓加熱器的切、投?，F(xiàn)在的大機組普遍采用DCS,高壓加熱器的運行亦在其掌控之中,故應用式(8)換算主蒸汽流量很容易實現(xiàn)。
采用間接換算法進行主蒸汽流量的測量,是一種可行的方案,在公式應用條件具備的情況下能夠滿足工程實用的準確度要求。對于大型再熱機組,由于系統(tǒng)的特殊性,不宜參照一般純凝汽式機組而直接使用式(4),而應根據(jù)系統(tǒng)的實際情況,參照式(3),并進行相應的修正,如采用式(7)、式(8)。另外,因通流部分可能出現(xiàn)結垢問題,為zui大限度地控制測量誤差,必須定期進行試驗,比較給水流量與主蒸汽流量示值間的關系,以確定是否存在結垢及結垢程度,同時還可以檢查系統(tǒng)誤差,若有問題,應采取相應的措施并進行誤差修正。
主蒸汽流量的準確獲得,是進行火電機組節(jié)能降耗工作的基礎之一,對于進行熱力系統(tǒng)經濟性計算和分析,具有重要的意義。本文對電廠目前采用的兩種主要測量方法進行了分析,介紹了其測量原理、測量器具組成、測量的特點,并對每種測量方法的誤差大小進行了評價。對于目前大型汽輪機組采用較多的間接換算測量法,介紹了其理論基礎和應用前提,并淺析了提高測量準確度的方法
