一种加热器全工况上端差和下端差应达值的在线估计方法与流程

技术特征：

1.一种加热器全工况上端差和下端差应达值的在线估计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一、从运行机组现场DCS分布式控制系统实时数据库中获取给定时刻下各加热器抽汽入口的压力、温度，疏水温度，水相工质出口温度，凝结水质量流量、压力、温度，省煤器入口给水质量流量、压力、温度；

步骤二、结合工质物性参数库，根据各加热器内工质的能量平衡关系，即加热器内抽汽释放的热量加上来自上一个加热器的疏水释放的热量等于水相工质吸收的热量，获得各加热器的抽汽质量流量在线估计值，用于步骤四中计算热容量流率比；

步骤三、计算加热器真实换热情况下，换热管外蒸汽侧对流换热系数α₁和换热管内水相工质侧对流换热系数α₂，并求出加热器内换热管壁面污垢热阻R_b为零时的加热器总换热系数理论值K_lx，用于步骤四中计算传热单元数的理论最大值；

步骤四、基于热容量流率比和传热单元数的理论最大值，建立理想换热情况下加热器换热效能方程，计算加热器疏水出口温度理论值，进而由下端差定义，在线计算得到加热器下端差应达值；

步骤五、根据加热器理想换热情况下的能量平衡关系，即理想换热情况下，加热器内抽汽释放的热量加上来自上一个加热器的疏水释放的热量等于水相工质吸收的热量，计算加热器水相工质出口温度理论值，并由上端差定义，在线计算得到加热器上端差应达值。

2.根据权利要求1中所述的一种加热器全工况上端差和下端差应达值的在线估计方法，其特征在于，步骤三中，根据加热器换热管外蒸汽侧对流换热系数α₁和换热管内水相工质侧对流换热系数α₂，计算出在真实换热情况下，当加热器换热管管壁污垢热阻为R_b时，加热器总换热系数K为：

$K=\frac{1}{\frac{1}{{\mathrm{\α}}_1}+R_b+\frac{1}{{\mathrm{\α}}_2}}---\left(1\right)$

因此，当加热器换热管管壁污垢热阻R_b为零时，加热器总换热系数理论值K_lx为：

$K_{lx}=\frac{1}{\frac{1}{{\mathrm{\α}}_1}+\frac{1}{{\mathrm{\α}}_2}}---\left(2\right).$

3.根据权利要求1中所述的一种加热器全工况上端差和下端差应达值的在线估计方法，其特征在于，步骤四中，热容量流率比0≤R≤1，根据加热器换热效率ε的定义，推导出真实换热情况下加热器换热效率ε为：

$\mathrm{\ϵ}=\frac{D_{cq}{c}_{ph}(t_{cq}-t_{ss})}{D_{cq}{c}_{ph}(t_{cq}-t_{ins})}=\frac{t_{cq}-t_{ss}}{t_{cq}-t_{ins}}---\left(3\right)$

其中，D_w是水相工质质量流量，kg/s；D_cq是抽汽质量流量，kg/s；c_ph和c_pc是加热器换热管外蒸汽和管内水相工质的平均比热容，kJ/(kg·℃)；t_cq是加热器入口抽汽温度，℃；t_ss是加热器疏水出口温度，℃；t_ins是加热器入口水相工质温度，℃；

令加热器传热单元数其中，A是加热器换热面积，m²；加热器换热效率ε与传热单元数NTU和热容量流率比R的关系为：

$\mathrm{\ϵ}=\frac{1-\exp \[-NTU\left(1-R\right)\]}{1-R\exp \[-NTU\left(1-R\right)\]}---\left(4\right)$

根据ε与R、NTU的关系，由于真实换热情况和理想换热情况下R不变，因此当NTU最大时，ε最大；在加热器实际运行中，加热器存在着一定的性能退化，使加热器的总换热系数K和换热面积A低于理论值或设计值，因此，在理想换热情况下，即加热器换热管壁表面洁净，污垢热阻R_b＝0，以及加热器内无异常情况，真实换热面积等于设计值A_sj时，NTU的理论最大值为：

${\mathrm{NTU}}_{max}=\frac{K_{lx}{A}_{sj}}{D_w{c}_{pc}}---\left(5\right)$

K_lx为加热器总换热系数理论值，此时，在理想换热情况下计算得到的加热器上端差即为上端差应达值；

建立理想换热情况下加热器换热效能方程：

${\mathrm{\ϵ}}_{lx}=\frac{t_{cq}-t_{ss\_lx}}{t_{cq}-t_{ins}}=\frac{1-\exp \[-{\mathrm{NTU}}_{\max }\left(1-R\right)\]}{1-R\exp \[-{\mathrm{NTU}}_{\max }\left(1-R\right)\]}---\left(6\right)$

其中，t_{ss_lx}是加热器疏水出口温度理论值，℃，解出：

$t_{ss\_lx}=t_{cq}-\frac{1-\exp \[-{\mathrm{NTU}}_{\max }\left(1-R\right)\]}{1-R\exp \[-{\mathrm{NTU}}_{\max }\left(1-R\right)\]}\left(t_{cq}-t_{ins}\right)---\left(7\right)$

根据下端差的定义，即下端差＝加热器疏水出口温度-加热器水相工质入口温度，得到加热器下端差应达值t_dt为：

t_dt＝t_{ss_lx}-t_ins (8)。

4.根据权利要求1中所述的一种加热器全工况上端差和下端差应达值的在线估计方法，其特征在于，步骤五中，理想换热情况下，加热器内能量平衡关系为：

D_cq(h_cq-h_{ss_lx})+D_sspre(h_sspre-h_{ss_lx})＝D_wc_pc(t_{outs_lx}-t_ins) (9)

其中，h_{ss_lx}是根据t_{ss_lx}计算得到的加热器出口疏水比焓理论值，kJ/kg；t_{outs_lx}是加热器水相工质出口温度理论值，℃，D_sspre是上一个加热器疏水质量流量，kg/s；h_sspre是上一个加热器疏水比焓，kg/s；

解出：

$t_{outs\_lx}=\frac{D_{cq}(h_{cq}-h_{ss\_lx})+D_{sspre}(h_{sspre}-h_{ss\_lx})}{D_w{c}_{pc}}+t_{ins}---\left(10\right)$

根据上端差的定义，即上端差＝抽汽压力下饱和蒸汽温度-水相工质出口温度，可以得到加热器上端差应达值为：

t_tt＝t_bq-t_{outs_lx} (11)。