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火力發電廠凝汽器補水流量測量誤差分析及改進方法

火力發電廠凝汽器補水流量測量誤差分析及改進方法

產品說明:某發電廠將機組凝汽器補水管道上原有的差壓式流量計更換爲超聲波流量計,提高凝補水流量測量結果的準確性,記錄並分析了不同工況下的測量結果。重點研究並解決了測量過程中高真空冷凝器對凝結水注入流量測量的幹擾。結果表明當測點合理時,超聲波流量計能夠提高準確度。

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  • 產品說明

摘要:火電廠凝汽器補水流量測量的準確性對日常監視和火電廠經濟性計算具有重要意義。某發電廠將機組凝汽器補水管道上原有的差壓式流量計更換爲超聲波流量計,提高凝補水流量測量結果的準確性,記錄並分析了不同工況下的測量結果。重點研究並解決了測量過程中高真空冷凝器對凝結水注入流量測量的幹擾。結果表明當測點合理時,超聲波流量計能夠提高準確度。
 
1 凝補水系統
(1)凝補水系統。由於泄漏、蒸汽、抽汽、吹灰、疏水等現象的影響,在火電廠蒸汽冷凝器的正常運行過程中,冷凝器供水的流量總有不同程度的損失 [1] 。爲了保證汽輪機的正常運行,確保火電廠的運行安全,必須保持鍋爐給水流量充足,凝汽器水位穩定,並在機組運行階段對凝汽器進行水化和監測。凝汽器補水可分爲機組正常運行和機組啓動停止兩種工況。凝結和水化過程(凝汽器水化的簡稱)如圖 1 所示。
凝補水的平面流程
在機組啓動和停止階段,冷凝水箱中的補給水帶動冷凝器通過補給泵,同時打開再循環電門,確保冷凝水泵的流量充足,避免水泵發生空泡現象。當機組正常運作時,然後將再循環電動門關閉。爲了控制火電站的能耗率,提高經濟效益,冷凝水泵停止和冷凝器自然補充水,正壓之間的差壓頭(8 m),水冷凝水箱和冷凝器負壓。
(2)流量問題。 某電廠的原流量計爲差壓流量計,B-C 段管道佈置如圖 1 。採樣端口位於管道的中心線。在機組正常運行時,凝結水回注泵關閉,凝結水回注壓力低,Q 小,由於管道較厚,所測管內的流動體無法達到中心線位置,Q 往往得不到檢測;由於管道較厚,管道內流速較慢,在機組啓動停止階段,冷凝器水位調節閥一般開小,採樣點測得的差壓小,檢測不準確,波動大,延時大等問題。
 
2 超聲波流量計介紹及測點選取
(1)裝置結構。圖 2
裝置結構示意圖
裝置結構,超聲波傳感器是通過聲楔固定在流動管道壁面上的兩個超聲振盪器,也是超聲波的傳輸和接收元件,超聲波脈衝通過壓電效應和電致伸縮效應轉化爲電脈衝信號。當變送器爲傳感器供電時,接收傳感器返回的電脈衝信號並對其進行多次處理。信號經過轉換和計算後,發送到發射機的本地顯示屏,顯示 V、Q 等信息。處理後的信號通過發射機傳輸到 DCS(分散控制系統)。
(2)測量的原理。Q 測量方法主要有壓差型、速度型、質量型等,超聲波是速度型的一種。通過測量發射和接收信號的相位差、時間差以及頻率差,計算出被測流體的速度。超聲波信號沿介質流動方向在管道中交替傳輸。管流中傳輸信號,傳播速度的方向速度小於負方向的傳播速度。兩個傳感器信號會有時差,時差測量 ΔT,可以計算管道內介質的平均速度。
(3)選取測量位置。爲減少環境因素對 Q 測量的影響,測量點應儘量遠離泵、閥、彎管、D-E 管等場所,並在各斷面彎管周圍。爲了避免對流體管道的不滿管,應定位測量點以避免管道的損失,低負荷下的管道可能是粗管,如 B-C 管、C-D 段。同時,受再循環流動的影響,A-B 管道不可取。爲了確保安裝和例行檢查和維護安裝的流量計位置不應該過高,除了F-G 段管道(高度:7 m)。所以,通過綜合考量,測點斷面管道 E-F,E 和肘部的高度是 3 m(圖 1)。
 
3 運行狀況及異常原因分析
(1)運行情況。① 機組啓停階段流量計的運行狀況 。機組啓停時,凝水泵投入運行,凝汽器內壓力爲大氣壓。在這一階段,冷凝器的水位調節閥關閉到全開,再回到全開。冷凝水流量隨閥口變化的測量結果如圖 3 所示。
各閥門開度下的瞬時流量
凝汽器水位在調節閥處於自動狀態,分析兩小時內 Q 隨閥門的開度變化的測量值變化情況。② 機組運行階段流量計的運行狀況。機組運行過程中,凝補水水泵關閉,冷凝器內形成高真空。在測點1進行測量時,發現兩種流量計的測量結果均有較大波動或無數據等異常現象,測量結果完全不可取。調整手持式流量計在整個管道 E-F 段的測量位置仍然不能得到正常的有效測量值。
(2)異常原因分析。在機組從啓動停止過渡到正常運行過程中,沒有改變測點和參數設置,變化的只有運行狀態。在工況變化過程中,凝結水化的運行參數主要變化如下:凝液補充泵出口管壓力的變化,凝汽器工作引起的凝汽器壓力變化。針對上面參數進做了分析得出結論,凝結水 Q 的變化不超過流量計的量程,Q 的變化不是流量計不能正常工作的原因。
另外兩個參數可能會影響流量計的正常運作,凝補水泵的停運及出口母管壓力的降低可能會導致管道中流體不滿管。機組運行階段冷凝器的高真空會導致管道內的冷凝、水化和汽化,幹擾流量計的正常運行。從 F -C 點,與 B-C 段的管道比這更薄,E-F 段管是上升直管,和測量點的彎管(從彎管測定點的距離大約是 19 倍管道直徑),可以基本上消除原因,管道中的流體不滿管。
在環境溫度爲 30℃,環境壓力 97.07 KPa,1 kg的水完全蒸發所需卷 29 m 3 。在管道流量爲 40 t /h 時,每秒流經 E-F 管段的凝結水質量大約爲 11.11 kg,完全汽化所需體積就約爲 322 m 3 ;凝汽器有超過 322 m 3的空間,和部分水蒸氣冷凝和蒸發後的真空泵。另一部分是由循環水冷卻成液體一起低壓缸排汽,然後由凝結水泵加壓提供優良的處理系統,創造充分條件的不斷蒸發冷凝液和水。靠近凝汽器管道部分的實際參數水合物(30℃@94.0 kPa)和臨界狀態參數已經非常接近,靠近溼飽和狀態,所以在單元操作階段,凝結在E - F 補水管將強烈的蒸發,異常 Q 檢測的根源。
 
4 結語
實際過程中,凝補水 Q 測點位置選取,應排除凝汽器真空對流量計檢測的幹擾。超聲波流量計檢測結果精度高,靈敏度高,穩定性可靠,爲操作人員的日常監測、補水率和機組經濟運行提供了有效的參考。
 
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