火电机组中低压缸入口热再热蒸汽质量流量实时计量方法
【专利摘要】本发明提供了一种火电机组中低压缸入口热再热蒸汽质量流量实时计量方法，包括：1：建立再热通道结构参数数据库，从厂级监控信息系统实时数据库读取相关测点数据；2：根据工质物性参数库，结合测点数据，实时计算当前时刻k再热通道内、高压缸出口处、中低压缸入口处和高压加热器处相关的工质的物性参数；3：建立回热抽汽质量流量计算模型，结合从厂级监控信息系统服务器中读取的主蒸汽质量流量，计算中低压缸入口热再热蒸汽质量流量；4：建立再热通道工质质量衡算模型，实时计算中低压缸入口热再热蒸汽质量流量。本发明能用于中低压缸入口热再热蒸汽质量流量的在线测量，还可用于中低压缸汽轮机效率、再热器换热效率等指标的实时评估。
【专利说明】火电机组中低压缸入口热再热蒸汽质量流量实时计量方法
【技术领域】
[0001]本专利涉及一种用于火力发电热再热蒸汽质量流量的估计方法，具体地，是基于动态质量和能量平衡的火电机组中低压缸入口热再热蒸汽质量流量实时计量方法。属于火力发电控制领域。
【背景技术】
[0002]火力电站蒸汽质量流量的一般测量方法为:在蒸汽管道的适当位置安装前后两个压力传感器，获得两测点的实时压差，再代入压差与流量的经验公式计算获得蒸汽质量流量。然而，在中低压缸入口处，一般只有一个压力传感器，用于监测热再热蒸汽压力状态是否正常，但无法获得与热再热蒸汽质量流量计量相关的压差，故一般火力电站厂级监控信息服务器中都没有热再热蒸汽质量流量的实时记录。然而，热再热蒸汽质量流量是评估中低压缸汽轮机效率的重要依据，其实时数据的缺失增大了中低压缸汽轮机效率实时评估的难度，也是再热器换热效率实时监控和再热蒸汽质量流量实时控制的瓶颈问题。
[0003]对现有技术的检索发现，中国专利申请号201310110459.2，
【公开日】2013_7_10，涉及了一种热再热蒸汽质量流量的实时计算方法，该方法根据能量守恒原理，通过给水流经1#和2#高压加热器时获得的焓增，间接推算抽自高压缸的回热抽气质量流量；再根据质量守恒原理，由高压缸主蒸汽质量流量和回热抽气质量流量，实时计算高压缸出口冷再热蒸汽的质量流量，最后将冷再热蒸汽质量流量直接等价为热再热蒸汽质量流量。然而，该方法未将1#高压加热器的疏水与2#高压加热器中给水的能量交换考虑在内，这会使回热抽气质量流量的计算值偏高，进而导致冷/热再热蒸汽质量流量估计值偏低；同时，该方法未考虑再热通道中工质蓄积量的动态变化，这样，当再热蒸汽压力发生变化时(如变负荷阶段)，因再热通道内工质蓄积质量的增减导致冷/热再热蒸汽质量流量失衡，导致热再热蒸汽质量流量实时计算的误差加大。
【发明内容】
[0004]针对现有技术不足，本发明的目的是提供一种基于高压加热器内能量守恒和再热通道工质质量守恒的火力电站中低压缸入口热再热蒸汽质量流量的确定方法，该方法将前一级高压加热器疏水在后一级高压加热器中的换热纳入模型计算，实时校正抽自高压缸的回热抽汽质量流量，进一步校正冷再热蒸汽质量流量；同时该方法考虑了再热通道中蓄积工质的动态特性，根据工质物性参数数据库和再热通道换热设备结构参数数据库，实时计算再热通道内工质蓄积量的变化率；最后结合校正后的冷再热蒸汽质量流量和再热通道内工质蓄积量的变化率，计量中低压缸入口热再热蒸汽的质量流量。
[0005]为实现以上目的，本发明提供一种火电机组中低压缸入口热再热蒸汽质量流量实时计量方法，该方法具体步骤包括:
[0006]步骤1:根据锅炉运行设计规程，建立再热通道结构参数数据库；所述再热通道结构参数数据库包含以下信息:再热通道管道沿工质流动方向的总长度L，并将总长度L分为η段等长的短管；再热通道沿工质流动方向的换热管截面积分布A(i)，即第i段短管的截面积；从厂级监控信息系统实时数据库读取相关测点数据，包括:主蒸汽质量流量Dzzq、给水质量流量Dgs、以及各测点处工质的状态参数包括温度Tgz和压力pgz ；
[0007]步骤2:根据可覆盖全操作工况的工质物性参数数据库，结合从现场厂级监控信息系统服务器读取的测点数据(主要是工质状态参数即温度Tgz和压力pgz)，实时计算当前时刻k，1#和2#高压加热器的进汽焓值hjql和hjq2 ;疏水焓值hssl和hss2 ;给水流经1#高压加热器时的进出口焓值hjgsl和h。- ;给水流经2#高压加热器时的进出口焓值hjgs2和hcgs2 ;由再热通道各段短管工质温度Tgz(i)和压力pgz⑴计算再热通道内各处内工质的密度 Pgz(i);
[0008]步骤3:由能量守恒原理建立回热抽汽质量流量计算模型，实时计算被抽至1#和2#高压加热器的回热抽汽质量流量Dm和Djq2 ;再结合高压缸入口主蒸汽质量流量Dzzq,实时计算冷再热蒸汽质量流量Db ；
[0009]步骤4:建立再热通道工质质量衡算模型，根据再热通道工质质量衡算模型，实时计算再热通道中的工质质量变化率，并结合步骤3获得的冷再热蒸汽质量流量DlCT，实时计算中低压缸入口热再热蒸汽质量流量Dra ；
[0010]以时刻h为计时起点，At为计算步长，使用火电机组中低压缸入口热再热蒸汽质量流量实时计量方法，以时间先后为序，分别确定V V At, t0+2At,……、tfnAt时刻 下相应的热再热蒸汽质量流量 Dra (t0) >Drzr (t0+ Δ t) >Drzr (t0+2 Δ t)、......、Dm (t0+n Δ t),并
绘制Dra随时间变化的趋势曲线。
[0011]优选地，步骤2中，所述再热通道各段短管工质温度Tgz(i)和压力pgz⑴由再热通道(以高压缸出口为起点，中低压缸入口为终点)内各段短管两端温度Tgz和压力Pgz的工质测点数据线性计算获得。
[0012]优选地，步骤2中，所述所有工质焓值h和密度P均根据工质物性参数数据库，由当前时刻k对应位置处工质的温度T和压力P计算获得。
[0013]优选地，步骤3中，所述回热抽汽质量流量计算模型具体为:
【权利要求】
1.一种火电机组中低压缸入口热再热蒸汽质量流量实时计量方法，其特征在于，该方法具体步骤包括: 步骤1:根据锅炉运行设计规程，建立再热通道结构参数数据库；所述再热通道结构参数数据库包含以下信息:再热通道管道沿工质流动方向的总长度L，并将总长度L分为η段等长的短管；再热通道沿工质流动方向的换热管截面积分布A(i)，即第i段短管的截面积；从厂级监控信息系统实时数据库读取相关测点数据，包括:主蒸汽质量流量Dzzq、给水质量流量Dgs、以及各测点处工质的状态参数包括温度Tgz和压力pgz ； 步骤2:根据可覆盖全操作工况的工质物性参数数据库，结合从现场厂级监控信息系统服务器读取的测点信息，包括工质状态参数即温度Tgz和压力pgz，实时计算当前时刻k，1#和2#高压加热器的进汽焓值hjql和hjq2 ;疏水焓值hssl和hss2 ;给水流经1#高压加热器时的进出口焓值hjgsl和h。- ;给水流经2#高压加热器时的进出口焓值hjgs2和h。- ；由再热通道各段短管工质温度Tgz (i)和压力pgz (i)计算再热器对应位置处的工质密度Pgz(i)； 步骤3:由能量守恒原理建立回热抽汽质量流量计算模型，实时计算被抽至1#和2#高压加热器的回热抽汽质量流量Dw和D# ;再结合高压缸入口主蒸汽质量流量Dzzq,实时计算冷再热蒸汽质量流量Db; 步骤4:建立再热通道工质质量衡算模型，根据再热通道工质质量衡算模型，实时计算再热通道中的工质质量变化率，并结合步骤3获得的冷再热蒸汽质量流量Db，实时计算中低压缸入口热再热蒸汽质量流量Dra ； 以时刻h为计时起点，At为计算步长，使用火电机组中低压缸入口热再热蒸汽质量流量实时计量方法，以时间先后为序，分别计算V V At, t0+2At,……、tfnAt时刻下相应的热再热蒸汽质量流量 Dr`a (t0) >Drzr (t0+ Δ t) >Drzr (t0+2 Δ t)、......、Dm (t0+n Δ t),并绘制Drzr随时间变化的趋势曲线。
2.根据权利要求1所述的火电机组中低压缸入口热再热蒸汽质量流量实时计量方法，其特征在于，步骤2中，所述工质物性参数数据库由IF97公式建立。
3.根据权利要求1或2所述的火电机组中低压缸入口热再热蒸汽质量流量实时计量方法，其特征在于，步骤2中，所述再热通道各段短管工质温度Tgz(i)和压力pgz(i)由再热通道内各段短管两端温度Tgz和压力pgz的工质测点数据线性计算获得。
4.根据权利要求1所述的火电机组中低压缸入口热再热蒸汽质量流量实时计量方法，其特征在于，步骤3中，所述回热抽汽质量流量计算模型具体为: D1=D.U加1 M gs 式中: Dgs是高加给水质量流量；hegsl是1#高压加热器的出口给水焓值；hjgsl是1#高压加热器的进口给水焓值，因为1#与2#高压加热器串联，所以同时也是2#高压加热器的出口给水焓值h。- ；hJql是1#高压加热器的进汽焓值；hssl是1#高压加热器的疏水焓值；Dj(11是被抽至1#高压加热器的回热抽汽质量流量； n- h) - Dn\ (K、' - hssl)U.，二- jq2 h -h
tljq2 tlss2式中: hcgs2是2#高压加热器的出口给水焓值，因为2#与1#高压加热器串联，所以同时也是1#高压加热器的进口给水焓值hjgsl ；hJgs2是2#高压加热器的进口给水焓值；hj(l2是2#高压加热器的进汽焓值；hss2是2#高压加热器的疏水焓值；Dj(l2是被抽至2#高压加热器的回热抽汽质量流量； 冷再热蒸汽确定方法:
Dizr_Dzzq_D Jql_DJq2。
5.根据权利要求1所述的火电机组中低压缸入口热再热蒸汽质量流量实时计量方法，其特征在于，步骤4中，所述再热通道工质质量衡算模型具体为:
【文档编号】G01F1/86GK103776502SQ201410025222
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月20日 优先权日:2014年1月20日
【发明者】于彤, 袁景淇, 徐亮, 胡斌, 曾豪骏, 于云潇, 惠兆宇 申请人:上海交通大学