[发明专利]一种凝汽器污垢度在线监测方法

说明书

技术领域

本发明属于凝汽器监测技术领域，具体地，涉及一种凝汽器污垢度在线监测方法，特别是一种基于软测量技术的凝汽器污垢度在线监测方法。本发明可应用于具有凝汽器系统的火力发电厂或核电厂污垢度的在线监测以及凝汽器系统热力性能的预测和分析。

背景技术

凝汽器是电厂换热的重要设备，其清洁程度直接影响电厂运行的经济性，目前，大多数火力发电厂的SIS系统(Supervisory Information System in plant level，厂级监控信息系统)中，已经集成了凝汽器管腐蚀在线监测装置。这种凝汽器污垢度监测方法基于流量测量，即通过安装在除氧器进口的ASME(美国机械工程师协会(American Society of Mechanical Engineers))标准孔板，测量主凝结水流量，再根据高压加热器的运行推算出主蒸汽流量，其凝汽器污垢度在线监测精度与主凝结水流量的测量精度高度相关。

在实际使用时发现，SIS系统所监测的凝汽器污垢度波动较大，准确性较低。是因为ASME标准孔板流量计的流量计算公式中除流量计压差为实际测量取值外，其他各参数一般通过实验标定。但机组的实际运行状况经常偏离标定工况，尤其当机组出力变化，即机组变负荷时，实际工况会与实验标定工况偏离得更远，这种实际工况与实验标定的偏差是造成现场流量测量不准确的主要原因之一。并且流量孔板随着机组运行，容易发生弯曲变形，入口边缘磨损或受腐蚀发生缺口，会进一步加剧流量测量值与真实值的偏差。

此外，有学者提出将传感器安装在凝汽器外部的测量支路上进行监测，这种传感器的优势在于传感器出现问题时便于发现和处理，并且能够模拟凝汽器的热负荷、测量生物附着速率和积垢速率，缺点是传感器内表面与实际铜管的流动状态不同，测量的腐蚀状态不能准确代表实际铜管的腐蚀情况。另外，通过停机检查也可以判断凝汽器的清洁度，其是最准确的检测方法，但这种方法在很大程度上不符合电厂的实际生产情况。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种凝汽器污垢度在线监测方法，其基于汽轮机变工况性能模型获得的凝汽器汽水参数，分别计算获得整体换热热阻、水侧对流换热热阻、气侧凝结传热热阻和管壁导热热阻，最后求得污垢热阻，然后用该污垢热阻的大小表示凝汽器的水侧清洁程度，由此完成凝汽器系统污垢度的在线监测，具有稳定、准确、容错的优点。

为实现上述目的，本发明提供了一种凝汽器污垢度在线监测方法，其包含以下步骤：

(1)建立汽轮机变工况性能模型，根据该汽轮机变工况性能模型计算获得凝汽器汽水参数，根据所述凝汽器汽水参数计算获得所述凝汽器的整体换热热阻；

(2)计算凝汽器冷却管水侧对流换热热阻、冷却管管壁导热热阻以及凝汽器气侧凝结换热系数，并对所述气侧凝结换热系数进行修正，获得气侧凝结传热热阻；

(3)根据所述凝汽器的整体换热热阻、冷却管水侧对流换热热阻、冷却管管壁导热热阻和气侧凝结传热热阻求出凝汽器的污垢热阻，以该污垢热阻的大小表示凝汽器的水侧清洁程度，进而实现凝汽器污垢度的在线监测。

作为进一步优选的，所述根据汽轮机变工况性能模型计算获得的凝汽器汽水参数包括低压缸排汽流量D_c、流入凝汽器的疏水流量凝结水流量D_n和低压缸排汽焓h_c。

作为进一步优选的，所建立的汽轮机变工况性能模型由公式Ⅰ到公式Ⅳ构成：

低压缸排汽流量D_c按公式Ⅰ计算：

式中，D₀、D_rhsp、D_i、D_f、D_mg、D_sgi、m和n分别表示主蒸汽流量、再热器减温水流量、i号加热器进汽流量、中压缸冷却转子用汽量、高压门杆漏汽量、i段轴封漏汽的流量、加热器的个数、轴封漏汽的段数；

流入凝汽器的疏水流量按公式Ⅱ计算：

式中，D_i+1、D_w(i+1)分别表示i号加热器疏水流量、i+1号加热器进汽流量、i+1号加热器进口水流量，h_(i+1)、h_w(i+1)、h_wi、和分别表示i+1号加热器进汽焓、进口水焓、出口水焓、疏水焓和i号加热器疏水焓；

凝结水流量D_n按公式Ⅲ计算：