一种燃气蒸汽联合循环电厂主蒸汽流量的测量方法及测量系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种燃气蒸汽联合循环电厂主蒸汽流量的测量方法及测量系统，属于 联合循环电厂主蒸汽测量方法及测量系统技术领域。
【背景技术】
[0002] 联合循环机组的蒸汽轮机在运行方式上，一般摒弃常规电站中蒸汽轮机采用蒸汽 压力恒定不变的调节方式，而改用滑压运行方式，这种运行方式使得汽轮机可以多发出一 些附加功率。因此，对于滑压运行的联合循环机组蒸汽轮机，一般不装调节级，有利于提高 蒸汽透平的级组效率。
[0003] 目前，所有联合循环电厂中广泛采用直接测量技术测量主蒸汽流量。在余热锅炉 供给汽轮机的主蒸汽管道上安装标准节流元件，例如流量喷嘴或孔板。在标准节流元件前、 后安装压力和温度测点，从而测得节流元件前、后的压力信号，此压力差通过压差变送器传 至计算机计算测得流量信号。这样的测量方法存在如下缺点：
[0004] 1)测量范围受限制、测量精度较低。在计算流量的过程中，除了压差和温度信号， 还需要蒸汽流量系数、流速膨胀系数及蒸汽密度等参数参与计算。在机组滑参数运行或机 组负荷变动时，蒸汽流量系数和蒸汽密度数值变化较大，蒸汽密度可以通过压力和温度进 行补偿修正，而蒸汽流量系数与流量变化本身有关，为了保证测量精度，通常需要限制流量 系数的变化范围，即围绕机组额定工况运行下的蒸汽流量理论计算值左右变化，但变化幅 度需限制。因此，在工程实际应用中，直接测量仅在机组额定工况参数附近运行时能够保证 测量较高的精度，而在深度变工况的情况下很难获得满意的测量结果。
[0005] 2)流量计标定困难，降低机组运行的安全性。由于联合循环机组最大的功能是用 于电负荷调峰，因此其运行负荷波动幅度较大，蒸汽参数通常在非额定值运行，导致流量修 正及蒸汽流量计标定困难。在实际工程中直接测量技术测量主蒸汽流量不能作为机组效率 计算的依据，也就不能真正为机组运行经济性能提供计算分析数据源，从而导致锅炉汽包 液位的"虚假水位"出现概率增大，增加了机组运行操作难度，不利于机组的安全运行。
[0006] 3)不利于机组运行的经济性。节流元件投资大、安装维护困难，并且节流元件容易 引起一定的节流损失，增加管道介质阻力，降低了管道效率，同时降低了机组运行经济性。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的之一，是为解决现有技术在测量主蒸汽时，在主蒸汽管道上安装标 准节流元件造成测量范围受限制、测量精度较低、流量计标定困难及增加了管道介质阻力、 降低了管道效率等问题，提供一种燃气蒸汽联合循环电厂主蒸汽流量的测量方法。
[0008] 本发明的目的之二，是为了提供一种燃气蒸汽联合循环电厂主蒸汽流量的测量系 统。
[0009] 本发明的目的之一可以通过采取如下技术方案达到：
[0010] -种燃气蒸汽联合循环电厂主蒸汽流量的测量方法，其特征在于：
[0011] 1)在蒸汽轮机级的首级叶片的前端和后端各设有温度检测点和压力检测点，或 在汽缸中流量与压力成线性关系的叶片级组的前端和后端各设有温度检测点和压力检测 占 .
[0012] 2)根据所述温度检测点在任意工况检测到的温度信号和压力检测点在任意工况 下检测到的压力信号，计算得出流量系数，然后根据汽轮机理论中的弗留格尔公式，即流量 和级组后压力与汽轮机设计理论值的关系，得到任意工况下在汽轮机内做功的实际蒸汽流 量值，即燃气蒸汽联合循环电厂主蒸汽流量值。
[0013] 本发明的目的之一还可以通过采取如下技术方案达到：
[0014] 本发明的一种改进，在计算流量系数时，加入轴封及门杆漏汽蒸汽流量、旁路蒸汽 量以及锅炉喷水减温水量对汽轮机内做功的实际蒸汽流量值的影响，对流量系数进行修 正，使计算得出的主蒸汽流量值为汽轮机内做功的实际蒸汽流量值，其具体方法如下：
[0015] 主蒸汽流量Gn =进入汽轮机的流量Gl+轴封及门杆漏汽量G2+旁路蒸汽量G3-锅 炉喷水减温水量G4 ;
[0016] 1)对于旁路系统未投入运行的系统，G3为0,汽轮机内蒸汽流速度达临界；G2占负 荷比例为2%，得到主蒸汽流量的计算公式如下所示：
[0017]
[0018]
[0019] 式中，K为流量系数，Gn为主蒸汽流量，GO为进入汽轮机主蒸汽额定工况流量，PlO 为额定工况下的级组前压力，TlO为额定工况下的级组前温度，Pln为变工况下的级组前压 力，Tln为变工况下的级组前温度，PnO为额定工况下的级组后压力。
[0020] 2)对于投入旁路系统运行的系统，汽轮机汽流速度未达临界，G2占负荷为2%，将 流量系数k基于调试试验数据适当放大，计算公式如下所示：
[0021]
[0022]
[0023] 式中，K为流量系数，Gn为主蒸汽流量，GO为进入汽轮机主蒸汽额定工况流量，PlO 为额定工况下的级组前压力，TlO为额定工况下的级组前温度，Pln为变工况下的级组前压 力，Tln为变工况下的级组前温度，P2n为变工况下的级组后压力。
[0024] 本发明的一种改进，对于F级以下级别的燃气蒸汽联合循环电厂，在蒸汽汽轮机 的高压缸和低压缸的首级叶片前、后端或在汽轮机的高压缸和低压缸内流量和压力成线性 关系的级组前、后端各设置温度检测点、压力检测点，将所述温度检测点、压力检测点测得 的信号传送至计算机进行流量系数修正。
[0025] 本发明的一种改进，对于F级及以上级别的燃气蒸汽联合循环电厂，该燃气蒸汽 联合循环电厂具有高、中、低三级系统，考虑余热锅炉直接提供给蒸汽轮机的有高压和低压 两级主蒸汽，通过间接测量技术获得汽缸内做功的实际蒸汽流量值，具体为：
[0026] 对高压主蒸汽流量的测量，是在汽轮机高压缸中首级叶片前、后端设置温度检测 点和压力检测点实现，高压主蒸汽流量通过修正轴封和门杆漏汽蒸汽和锅炉减温水得到测 量值；
[0027] 对低压主蒸汽流量的测量，是在补气阀后汽轮机低压缸中流量与压力成线性关系 的级组前、后设置温度检测点和压力检测点实现，低压主蒸汽通过修正轴封和门杆漏汽蒸 汽和锅炉减温水得到测量值；
[0028] 对于中压主蒸汽流量值，通过直接测量技术获得。
[0029] 本发明的一种改进，当中压缸中级组流量与压力成较好线性关系时，通过间接测 量技术获得中压缸内做功的实际蒸汽流量值，具体为：通过在中压缸中流量与压力成较好 线性关系的级组前、后设置压力检测点和温度检测点，检测点压力和温度信号通过计算机 计算，并修正轴封和门杆漏汽蒸汽和锅炉减温水对汽缸内蒸汽流量的影响，得到实时的中 压缸内做功的蒸汽流量值。
[0030] 本发明的一种改进，考虑低压主蒸汽与中压缸排汽汇合后最终进入汽轮机低压缸 做功，中压缸排汽流量近似等于高压主蒸汽流量与中压主蒸汽流量总和，为测得余热锅炉 供给汽轮机的低压主蒸汽流量值，将低压缸进汽流量即实际做功流量减去中压缸排汽流量 或者减去高压主蒸汽流量和中压主蒸汽流量。
[0031] 本发明的目的之二可以通过采取如下技术方案达到：
[0032] -种燃气蒸汽联合循环电厂主蒸汽流量的测量系统，其特征在于：包括中央处理 器、若干个压力检测器和若干个温度检测器，在蒸汽轮机级的首级叶片的前端和后端各设 有一个温度检测器和一个压力检测器，或在汽缸中流量与压力成线性关系的叶片级组的前 端和后端各设有温度检测器和压力检测器；形成至少二个温度检测点和至少二个压力检 测器点；温度检测器的信号输出端连接中央处理器的信号输入端之一，压力检测器的信号 输出端连接中央处理器的信号输入端之二，温度检测器将检测到的任意工况下的温度数据 转换成电信号传送到中央处理器，压力检测器将检测到的任意工况下的压力数据转换为电 信号传送到中央处理器，中央处理器接收数据后对数据来源进行标记处启动内置的运算模 块，由运算模块计算得出流量系数，然后根据汽轮机理论中的弗留格尔公式，即流量和级组 后压力与汽轮机设计理论值的关系，得到任意工况下在汽轮机内做功的实际蒸汽流量值， 即燃气蒸汽联合循环电厂主蒸汽流量值。
[0033] 本发明的目的之二还可以通过采取如下技术方案达到：
[0034] 进一步地，所述温度检测由热电偶构成，所述压力检测器由压力变送器构成。
[0035] 进一步地，所述运算模块能根据接收到的压力和温度数据，代入汽轮机理论中的 弗留格尔公式计算主蒸汽流量，并根据汽轮机有无旁路系统投入执行对应的轴封及门杆漏 汽蒸汽流量、芳路蒸汽量以及锅炉喷水减温水量修正。
[0036] 本发明具有如下突出的有益效果：
[0037] 1、本发明通过在蒸汽轮机级的首