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火力发电厂凝汽器补水流量测量误差分析及改进方法

火力发电厂凝汽器补水流量测量误差分析及改进方法

产品说明:某发电厂将机组凝汽器补水管道上原有的差压式流量计更换为超声波流量计,提高凝补水流量测量结果的准确性,记录并分析了不同工况下的测量结果。重点研究并解决了测量过程中高真空冷凝器对凝结水注入流量测量的干扰。结果表明当测点合理时,超声波流量计能够提高准确度。

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  • 产品说明

摘要:火电厂凝汽器补水流量测量的准确性对日常监视和火电厂经济性计算具有重要意义。某发电厂将机组凝汽器补水管道上原有的差压式流量计更换为超声波流量计,提高凝补水流量测量结果的准确性,记录并分析了不同工况下的测量结果。重点研究并解决了测量过程中高真空冷凝器对凝结水注入流量测量的干扰。结果表明当测点合理时,超声波流量计能够提高准确度。
 
1 凝补水系统
(1)凝补水系统。由于泄漏、蒸汽、抽汽、吹灰、疏水等现象的影响,在火电厂蒸汽冷凝器的正常运行过程中,冷凝器供水的流量总有不同程度的损失 [1] 。为了保证汽轮机的正常运行,确保火电厂的运行安全,必须保持锅炉给水流量充足,凝汽器水位稳定,并在机组运行阶段对凝汽器进行水化和监测。凝汽器补水可分为机组正常运行和机组启动停止两种工况。凝结和水化过程(凝汽器水化的简称)如图 1 所示。
凝补水的平面流程
在机组启动和停止阶段,冷凝水箱中的补给水带动冷凝器通过补给泵,同时打开再循环电门,确保冷凝水泵的流量充足,避免水泵发生空泡现象。当机组正常运作时,然后将再循环电动门关闭。为了控制火电站的能耗率,提高经济效益,冷凝水泵停止和冷凝器自然补充水,正压之间的差压头(8 m),水冷凝水箱和冷凝器负压。
(2)流量问题。 某电厂的原流量计为差压流量计,B-C 段管道布置如图 1 。采样端口位于管道的中心线。在机组正常运行时,凝结水回注泵关闭,凝结水回注压力低,Q 小,由于管道较厚,所测管内的流动体无法达到中心线位置,Q 往往得不到检测;由于管道较厚,管道内流速较慢,在机组启动停止阶段,冷凝器水位调节阀一般开小,采样点测得的差压小,检测不准确,波动大,延时大等问题。
 
2 超声波流量计介绍及测点选取
(1)装置结构。图 2
装置结构示意图
装置结构,超声波传感器是通过声楔固定在流动管道壁面上的两个超声振荡器,也是超声波的传输和接收元件,超声波脉冲通过压电效应和电致伸缩效应转化为电脉冲信号。当变送器为传感器供电时,接收传感器返回的电脉冲信号并对其进行多次处理。信号经过转换和计算后,发送到发射机的本地显示屏,显示 V、Q 等信息。处理后的信号通过发射机传输到 DCS(分散控制系统)。
(2)测量的原理。Q 测量方法主要有压差型、速度型、质量型等,超声波是速度型的一种。通过测量发射和接收信号的相位差、时间差以及频率差,计算出被测流体的速度。超声波信号沿介质流动方向在管道中交替传输。管流中传输信号,传播速度的方向速度小于负方向的传播速度。两个传感器信号会有时差,时差测量 ΔT,可以计算管道内介质的平均速度。
(3)选取测量位置。为减少环境因素对 Q 测量的影响,测量点应尽量远离泵、阀、弯管、D-E 管等场所,并在各断面弯管周围。为了避免对流体管道的不满管,应定位测量点以避免管道的损失,低负荷下的管道可能是粗管,如 B-C 管、C-D 段。同时,受再循环流动的影响,A-B 管道不可取。为了确保安装和例行检查和维护安装的流量计位置不应该过高,除了F-G 段管道(高度:7 m)。所以,通过综合考量,测点断面管道 E-F,E 和肘部的高度是 3 m(图 1)。
 
3 运行状况及异常原因分析
(1)运行情况。① 机组启停阶段流量计的运行状况 。机组启停时,凝水泵投入运行,凝汽器内压力为大气压。在这一阶段,冷凝器的水位调节阀关闭到全开,再回到全开。冷凝水流量随阀口变化的测量结果如图 3 所示。
各阀门开度下的瞬时流量
凝汽器水位在调节阀处于自动状态,分析两小时内 Q 随阀门的开度变化的测量值变化情况。② 机组运行阶段流量计的运行状况。机组运行过程中,凝补水水泵关闭,冷凝器内形成高真空。在测点1进行测量时,发现两种流量计的测量结果均有较大波动或无数据等异常现象,测量结果完全不可取。调整手持式流量计在整个管道 E-F 段的测量位置仍然不能得到正常的有效测量值。
(2)异常原因分析。在机组从启动停止过渡到正常运行过程中,没有改变测点和参数设置,变化的只有运行状态。在工况变化过程中,凝结水化的运行参数主要变化如下:凝液补充泵出口管压力的变化,凝汽器工作引起的凝汽器压力变化。针对上面参数进做了分析得出结论,凝结水 Q 的变化不超过流量计的量程,Q 的变化不是流量计不能正常工作的原因。
另外两个参数可能会影响流量计的正常运作,凝补水泵的停运及出口母管压力的降低可能会导致管道中流体不满管。机组运行阶段冷凝器的高真空会导致管道内的冷凝、水化和汽化,干扰流量计的正常运行。从 F -C 点,与 B-C 段的管道比这更薄,E-F 段管是上升直管,和测量点的弯管(从弯管测定点的距离大约是 19 倍管道直径),可以基本上消除原因,管道中的流体不满管。
在环境温度为 30℃,环境压力 97.07 KPa,1 kg的水完全蒸发所需卷 29 m 3 。在管道流量为 40 t /h 时,每秒流经 E-F 管段的凝结水质量大约为 11.11 kg,完全汽化所需体积就约为 322 m 3 ;凝汽器有超过 322 m 3的空间,和部分水蒸气冷凝和蒸发后的真空泵。另一部分是由循环水冷却成液体一起低压缸排汽,然后由凝结水泵加压提供优良的处理系统,创造充分条件的不断蒸发冷凝液和水。靠近凝汽器管道部分的实际参数水合物(30℃@94.0 kPa)和临界状态参数已经非常接近,靠近湿饱和状态,所以在单元操作阶段,凝结在E - F 补水管将强烈的蒸发,异常 Q 检测的根源。
 
4 结语
实际过程中,凝补水 Q 测点位置选取,应排除凝汽器真空对流量计检测的干扰。超声波流量计检测结果精度高,灵敏度高,稳定性可靠,为操作人员的日常监测、补水率和机组经济运行提供了有效的参考。
 
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