一种凝汽器及真空系统空气泄漏流量测量系统的制作方法

本实用新型涉及空气的泄漏流量测量
技术领域：
，更具体地说，涉及一种凝汽器及真空系统空气泄漏流量测量系统。
背景技术：
：美国传热协会(hei)《表面式凝汽器标准》给出了凝汽器的空气泄漏流量，大量实践表明一般机组的实际泄漏流量远小于hei方法给出的空气泄漏流量。hei方法给出的空气泄漏流量仅作为抽真空设备选型的依据，无法用于凝汽器实际运行工况下的泄漏流量计算。我国电力行业标准dl/t932-2005《凝汽器与真空系统运行维护导则》给出了空气泄漏流量的近似计算公式，采用该公式计算空气泄漏流量需要提供真空状态下的设备容积参数，但该容积参数与汽轮机运行工况有关，真空状态下的设备容积往往是不确定的。而传统的测量方法是在抽气设备的吸入管道或排出管道上安装空气流量计直接进行测量，该方法存在测量结果受气体状态参数的影响，且安装空气流量计提高了管路阻力，对凝汽器的运行存在影响。在一些改进型的测量方法中，通过停运抽真空设备后的凝汽器真空下降速率来计算凝汽器空气泄漏量，但在公式构建过程中具有主观性，其测量得到的凝汽器空气泄漏流量的误差较大。技术实现要素：本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述部分技术缺陷，提供一种凝汽器及真空系统空气泄漏流量测量系统。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种凝汽器及真空系统空气泄漏流量测量系统，包括：凝汽器，与所述凝汽器对应设置的泄漏通路和压力测量通路；所述泄漏通路包括：第一导管、第二导管、截止阀和若干不同孔径的节流孔板，其中所述第一导管的第一端与所述凝汽器的喉部导通连接、所述第一导管的第二端经所述截止阀连接所述第二导管的第一端，所述第二导管的第二端可分别与所述若干不同孔径的节流孔板并通过所述节流孔板与外部导通；所述压力测量通路包括：设置于所述凝汽器的管束区域的多个压力传感器。优选地，所述截止阀为球阀。优选地，所述泄漏通路还包括第三导管和过滤器，所述第三导管的第一端连接所述节流孔板，所述第三导管的第二端连接所述过滤器并经所述过滤器与外部导通。优选地，所述第一导管的第一端设有多个导通口，所述多个导通口沿所述凝汽器的喉部均匀分布。优选地，所述第一导管、所述第二导管和所述导通口的内径均大于25mm。优选地，所述节流孔板为对夹式孔板，所述第二导管的第二端设有螺栓孔以固定所述对夹式孔板。优选地，所述多个压力传感器包括多个在线式压力变送器。优选地，所述多个在线式压力变送器分别设置于所述凝汽器的喉部的、距离所述凝汽器的最顶层传热管300mm至500mm处。优选地，所述压力测量通路还包括上位机，所述上位机连接所述多个压力传感器用于获取所述多个压力传感器的压力测量值的平均值。优选地，所述若干不同孔径的节流孔板包括3组及其以上的不同孔径的节流孔板。实施本实用新型的一种凝汽器及真空系统空气泄漏流量测量系统，具有以下有益效果：能够方便的测量凝汽器及真空系统漏入空气的流量，测量结果的准确度高，对整个汽轮发电机组的影响小。附图说明下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：图1是本实用新型一种凝汽器及真空系统空气泄漏流量测量系统的结构示意图；图2是本实用新型一种凝汽器及真空系统空气泄漏流量测量系统测量过程示意图。具体实施方式为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。如图1所示，在本实用新型的一种凝汽器及真空系统空气泄漏流量测量系统第一实施例中，包括：凝汽器110，与凝汽器110对应设置的泄漏通路和压力测量通路；泄漏通路包括：第一导管121、第二导管122、截止阀124和若干不同孔径的节流孔板125，其中第一导管121的第一端与凝汽器110的喉部111导通连接、第一导管121的第二端经截止阀124连接第二导管122的第一端，第二导管122的第二端可分别与若干不同孔径的节流孔板125并通过节流孔板125与外部导通；压力测量通路包括：设置于凝汽器110的管束区域112的多个压力传感器211。其具体的测试过程为，可以通过与凝汽器110的喉部111导通的孔板向凝汽器内部漏入空气，并在空气漏入过程中通过压力传感器211获取凝汽器的真空压力下降速率数据。其中在漏入空气之前，对凝汽器的真空系统的抽真空设备进行停运，即保证测量过程中，凝汽器的真空系统的抽真空设备为停运状态。在测量过程中，需要采用多组不同孔径的孔板分别进行漏入空气，以得到多组不同孔径的孔板对应的凝汽器真空压力下降速率数据。其中，每一孔板的孔径均为已知值。可以理解，可以通过设置在凝汽器管束区的压力检测设备得到凝汽器对应的真空压力下降速率数据。其为了保证该真空压力下降速率数据的准确性，其可以对凝汽器管束区的多点压力进行检测并进行数据处理以得到最终能够真实反映凝汽器管束区真空压力下降速率的检测数据。空气流经孔板漏入凝汽器的过程可以视为大空间向有限容器流动的收缩喷管模型，孔板内的空气流速既取决于孔板出口(按照空气漏入凝汽器的方向)的压力，也取决于孔板入口的压力。根据气体动力学理论，当孔板的出口与入口的压力比逐渐减小时，空气在孔板内的流速逐渐加大。当孔板内最小截面处的空气流速达到当地音速时，孔板内的空气流动达到临界状态，其中，此时的孔板出口与入口压力比为临界压力比。继续降低孔板出口与入口压力比时，孔板最小截面处的空气流速将不再继续加大，孔板处于阻塞流动状态。因此，当凝汽器真空压力低于一特定值时，孔板最小截面处的空气流速将达到当地音速，凝汽器真空压力继续降低时孔板将产生阻塞流，孔板的最小截面处的流速将不再随凝汽器真空压力降低而增大，因此，可以基于孔板的空气流速对应的得到该孔板的空气泄漏流量数据。在得到多组孔板分别对应的凝汽器真空压力下降速率数据和孔板空气泄漏流量数据后，基于该多组凝汽器真空压力下降速率数据和孔板空气泄漏流量数据进行数据拟合，其通过常用的拟合方式得到凝汽器的真空压力下降速率与孔板空气泄漏流量的拟合函数，以得到凝汽器的真空压力下降速率与孔板空气泄漏流量的函数关系。根据该函数关系可以得到凝汽器的真空系统空气泄漏流量。可选的，截止阀124为球阀。截止阀124采用球阀，可以快速投入或截断孔板泄漏回路。可选的，泄漏通路还包括第三导管123和过滤器126，第三导管123的第一端连接节流孔板125，第三导管123的第二端连接过滤器126并经过滤器126与外部导通。其中，过滤器126的作用是对空气进行过滤，防止空气中的尘埃堵塞孔板，并防止环境中的灰尘被吸入凝汽器而影响凝结水水质。第一导管121的第一端设有多个导通口，多个导通口沿凝汽器110的喉部111均匀分布。其中，导通口应不少于2个，并沿凝汽器喉部均匀分布。保证其内部空气均匀进入凝汽器的喉部。进一步的，第一导管121、第二导管122和导通口的内径均大于25mm。相关连接管道采用内径25mm以上的管道。可选的，节流孔板125为对夹式孔板，第二导管122的第二端设有螺栓孔以固定对夹式孔板。即，节流孔板125采用对夹式孔板，可以通过螺栓快速连接，实现对节流孔板125的固定。可选的，多个压力传感器211包括多个在线式压力变送器。其中，每个在线式压力变送器均能独立测量凝汽器压力。可选的，多个在线式压力变送器分别设置于凝汽器的喉部的、距离凝汽器的最顶层传热管300mm至500mm处。其通过合理设置在线式压力变送器的设置位置，以能够准确的得到凝汽器内部的压力值。可选的，压力测量通路还包括上位机，上位机连接多个压力传感器用于获取多个压力传感器的压力测量值的平均值。凝汽器的试验压力采用多个压力测量回路的测量结果的平均值。其中，获取孔板的泄漏流量数据可以根据孔板产生阻塞流的原理，通过孔板的最小截面处的空气临界流速数据和空气临界密度数据获取孔板最小截面处的空气泄漏流量数据。其中可将孔板的最小截面处的空气泄漏流量数据作为孔板的空气泄漏流量数据。其具体可以根据公式获取该孔板的最小截面处空气泄漏流量数据，其中，d为该孔板的最小截面处的直径；vcr为该孔板的最小截面处的空气临界流速；ρcr为该孔板的最小截面处的空气临界密度；qi为该孔板的最小截面处的空气泄漏流量数据。可以理解，孔板因机械制造的原因，小孔的孔径沿流动方向并不是完全相同的，有的孔板是收缩，有的孔板是扩张，也有的是先收缩后扩张。计算时要取孔径的最小处作为研究的截面。因此，其中qi可以代表不同孔径的孔板对应的最小截面处的空气泄漏流量数据，其中i可以取值0、1、2……，其代表不同孔板编号，d为与该孔板对应的孔板的最小截面的直径，该直径单位可以mm，vcr为该孔板的最小截面处的空气临界流速，其单位为m/s；ρcr为该孔板的最小截面处的空气临界密度，其单位为kg/m3。可以理解，基于该公式获取的孔板的最小截面处的空气泄漏流量数据qi单位为kg/h，其可以理解单位空气泄漏的质量流量，即单位时间内空气泄漏质量的多少。在一些场景，其空气泄漏流量也可以转为以单位时间内的空气泄漏体积的多少。其中可以根据根据公式获取该孔板的最小截面处的空气临界流速数据；根据公式获取该孔板的最小截面处的空气临界密度数据；其中，k为空气的绝热指数；r为空气的气体常数；t′为凝汽器对应的环境温度；p′为凝汽器对应的大气压。具体的，可以根据上述的公式进行空气临界流速数据和空气临界密度数据的虎丘，k为空气的绝热指数，其为常数，其通常取值1.4；r为空气的气体常数，通常取287.05j/kg·k；t′为凝汽器所在区域的环境温度，其单位对应为k；p′为凝汽器所在区域的大气压，其单位对应为pa。其分别根据上述公式得到孔板的最小截面处的空气临界流速数据和空气临界密度数据。其对孔板的空气泄漏流量数据的获取均基于孔板为标准孔板，标准孔板是指按照国家标准的规定要求制作的孔板，非标准孔板是指特殊设计的与国标不一致的孔板。非标准孔板的介质流动可能会与同类型标准孔板有较大出入，需要对获取孔板的空气泄漏流量数据进行修正。并根据修正后的孔板的空气泄漏流量数据进行拟合操作。因此，对节流孔板为非标准孔板时其可以根据修正公式qc＝α·qi对孔板的空气泄漏流量数据进行修正以更新孔板的空气泄漏流量数据，其中，α为孔板的流量修正系数，qc为更新后的孔板空气泄漏流量数据。具体的，其在孔板为非标准板时，其可以孔板的流量修正系数对获取到的空气泄漏流量数据进行修正。其中该孔板的流量修正系数通过非标准板的流量校准数据获取。进一步的，可以采用线性回归分析法拟合多组孔板分别对应的凝汽器真空压力下降速率数据与空气泄漏流量数据以得到线性拟合函数，其中线性拟合函数为：h＝k1·q+k2其中，h为凝汽器的真空压力下降速率，单位为pa/s；k1和k2为常数，q为孔板的空气泄漏流量，单位为kg/h；可选的，可以根据拟合函数获取凝汽器的真空系统空气泄漏流量；包括根据公式获取凝汽器的真空系统空气泄漏流量，其中g0为凝汽器的真空系统空气泄漏流量。其具体过程为，对获取的多组孔板分别对应的凝汽器真空压力下降速率数据和孔板空气泄漏流量数据的拟合过程可以采用常见的拟合方式进行拟合，在本实施例中，其为了实现在保证测试结果准确的同时简化拟合过程，其可以采用线性回归分析法进行拟合，以得到凝汽器的真空压力下降速率与孔板空气泄漏流量对应的线性拟合函数，其中凝汽器的真空压力下降速率h与孔板空气泄漏流量q为变量，k1和k2为采用线性回归分析法拟合得到的线性系数，其为常数。根据该拟合函数可以容易的得到凝汽器的真空压力下降速率h与孔板空气泄漏流量q的关系，即可以理解，凝汽器的真空压力下降速率h实际上是和凝汽器的整个泄漏流量产生的，在通过不同孔径的孔板向凝汽器漏入空气时，凝汽器的整个泄漏流量包括孔板空气泄漏流量和真空系统空气泄漏流量的和，其中真空系统空气泄漏流量为一个常数。可以理解，而当孔板空气泄漏量为零时，得到对应的凝汽器的真空压力下降速率的值为k2，该真空压力下降速率对应的完全由凝汽器的真空系统空气泄漏流量产生，而其根据系统凝汽器的真空压力下降速率h与孔板空气泄漏流量的线性系数k1，得到凝汽器的真空压力下降速率h与凝汽器的整个泄漏流量的线性系数也为k1，其得到孔板空气泄漏流量q为零时，根据对应的凝汽器的真空压力下降速率的值为k2和线性系数k1对应的得凝汽器的真空系统空气泄漏流量g0，即可选的，获取凝汽器内与多组孔板分别对应的多组凝汽器真空压力下降速率数据的步骤可以在凝汽器运行状态稳定的前提下，通过控制外界空气经孔板流入凝汽器的时间，并记录凝汽器压力的变化值，最终获取凝汽器压力变化速率。可选的，为了保证拟合函数的准确性，3组及其以上的不同孔径的节流孔板以得到至少3组数据。以一个核电厂170万千瓦级汽轮机组凝汽器上进行了空气泄漏流量试验。试验期间凝汽器外界温度为34℃，外界大气压为101kpa。试验前安装的孔板孔径见表1，试验时打开空气泄漏截止阀，等待凝汽器压力上升2.5kpa时关闭空气泄漏截止阀，记录压力上升2.5kpa所用的时间。根据上述过程得到得到各孔径的孔板空气泄漏流量见表1，表1孔板空气泄漏流量d/mmp′/kpat′/℃vcr/(m/s)ρcr/(kg/m3)q/(kg/h)1101.034.0320.720.60520.5492101.034.0320.720.60522.1953101.034.0320.720.60524.9394101.034.0320.720.60528.7805101.034.0320.720.605213.7206101.034.0320.720.605219.7567101.034.0320.720.605226.8908101.034.0320.720.605235.1229101.034.0320.720.605244.45110101.034.0320.720.605254.878如图2所示，对表1钟数据采用线性回归分析方法拟合出真空压力下降速率与孔板泄漏流量关系式为：h＝0.0429·q+1.4253进一步可计算得到该凝汽器的空气泄漏流量为：g0＝33.2kg/h可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。当前第1页12