一種火電機(jī)組給水流量測定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種火電機(jī)組給水流量的測定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 給水流量是火電機(jī)組自動控制系統(tǒng)內(nèi)需要檢測的一個重要參數(shù)，其測量精度直接 關(guān)系到給水調(diào)節(jié)品質(zhì)的優(yōu)劣，同時，給水流量也是火電機(jī)組經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的重要的影響因素，關(guān) 系到性能指標(biāo)計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，機(jī)組給水流量的準(zhǔn)確測量對機(jī)組的在線性能監(jiān)測、 過程控制、運(yùn)行優(yōu)化、經(jīng)濟(jì)分析以及開展節(jié)能降耗等都有著至關(guān)重要的意義。
[0003] 目前，測量火電機(jī)組給水流量方法主要有兩大類：直接測量法和間接測量法。直接 測量法，即采用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件如流量噴嘴或孔板，通過測量節(jié)流元件前后的壓差，并經(jīng)過溫 度壓力補(bǔ)償修正，便可測得通過節(jié)流元件的給水流量。該方法在一定條件下，具有簡單且直 觀的優(yōu)點(diǎn)，但該方法存在以下不足：一是在測量給水流量時會造成較大的節(jié)流損失，使得給 水栗的耗功增加，影響機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性，二是在機(jī)組變負(fù)荷運(yùn)行時，測量精度下降。間接測 量法，就是以凝結(jié)水流量為基礎(chǔ)，利用汽輪機(jī)組通流特性和各級加熱器的變工況計算，來間 接計算機(jī)組的給水流量。該方法通過測量凝結(jié)水流量來間接計算給水流量，優(yōu)點(diǎn)在于凝結(jié) 水參數(shù)低于給水，測量精度較高且節(jié)流損失較小，但該方法涉及到低加、除氧器、高加的熱 力計算，較多的參數(shù)和環(huán)節(jié)帶來了較大的不確定度，使得給水流量的計算精度較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的：針對上述現(xiàn)有技術(shù)，提出一種火電機(jī)組給水流量測定方法，能夠?qū)崿F(xiàn)火 電機(jī)組給水流量的準(zhǔn)確軟測量。
[0005] 本發(fā)明通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0006] ⑴測點(diǎn)布置與測點(diǎn)流速測算：
[0007] 在給水管道任一截面內(nèi)沿半徑方向選取距離截面圓心處長度r = 0、r = 0. 4R、r =0. 8R、r = 0. 95R的四個位置為測點(diǎn)，利用畢托管測量給水的動壓Ap1，則各測點(diǎn)處給水 流速測F估V先.
[0008]
[0009] 式中：Vnil --i 取 1 ~4,分別對應(yīng) r = 0、r = 0· 4R、r = 0· 8R、r = 0· 95R 測點(diǎn) 處測得的給水流速測量值；Δ Pi--i取1~4,分別對應(yīng)r = 0、r = 0. 4R、r = 0. 8R、r = 0. 95R測點(diǎn)處測得的給水動壓測量值；P -一給水密度；R為給水管道半徑；
[0010] (2)預(yù)估給水流量，得到給水流量初始值：
[0011]
[0012] 式中：Dwl-一給水流量初始值；Pel-一待測工況機(jī)組功率；D wq-一取用的設(shè)計工 況給水流量；-一取用的設(shè)計工況機(jī)組功率；
[0013] (3)計算各測點(diǎn)流速權(quán)數(shù)：
[0014] 31)，利用所述給水流量初始值Dwl、給水管道內(nèi)徑和給水密度，預(yù)估給水平均流速 初始值v a' ：
[0015]
[0016] 式中：va' 一一給水平均流速初始值；d-一給水管道內(nèi)徑；
[0017] 32)，根據(jù)給水平均流速初始值，計算給水管道內(nèi)流動的雷諾數(shù)Re :
[0018]
[0019] 式中：η 給水動力粘度；
[0020] 33)，在紊流情況下，即Re > 2000時，計算給水管道截面徑向的速度分布V為：
[0021]
[0022] 式中為給水管道軸心處給水流速，紊流速度分布常數(shù)n計算如式（7)所示：
[0023] S = l〇-3e_iu'e (7)
[0024] 34)，根據(jù)所述給水管道截面徑向的速度分布V以及管道截面面積，根據(jù)式（8)建 立沿給水管道截面平均速度V a的模型：
[0025]
[0026] 35)，在給水管道截面徑向的速度分布V的情況下，估計各測點(diǎn)對應(yīng)的平均流速：
[0027] 將各測點(diǎn)距離截面圓心處長度r代入式（6)，得到各測點(diǎn)處預(yù)測流速Vl、 V2、V3、v4:
[0028]
[0029] 聯(lián)立⑶和式（9)，消去v_，得到各測點(diǎn)對應(yīng)的平均流速預(yù)測值val、v a2、va3、va4:
[0030]
[0031] 36)，根據(jù)各測點(diǎn)對應(yīng)的平均流速預(yù)測值val、va2、v a3、va4，計算沿給水管道截面平均 速度值，如式（11)所示：
[0032]
[0033] 將式（10)代入（11)，得 CN 105091957 A 說明書 3/9 頁
[0034]
[0035] 根據(jù)式（13)，計算各測點(diǎn)流速權(quán)數(shù)Kp K2、K3、K4:
[0036]
[0037] (4)迭代邏輯
[0038] 由所述各測點(diǎn)的給水流速測量值Vnil和各測點(diǎn)的流速權(quán)數(shù)K i，計算基于測點(diǎn)流速 測量值的給水管道截面的平均流速：
[°039] Vna=EK1Vnil (14)
[0040] 則所測工況的給水流量為：
[0041 ]
[0042] 將計算得到的給水流量Dw與初始計算值D wl進(jìn)行誤差校驗(yàn)，若相對誤差大于預(yù)設(shè) 值，則以計算流量為初始流量，重新計算，直至流量相對誤差小于等于預(yù)設(shè)值，此時得到的 給水流量即為待測工況的給水流量。
[0043] 有益效果：本發(fā)明公開了一種火電機(jī)組給水流量測定方法，取用機(jī)組設(shè)計工況給 水流量、機(jī)組功率、給水管道內(nèi)徑、待測工況給水壓力、給水溫度、給水動力粘度；測點(diǎn)位置、 畢托管測得的測點(diǎn)處給水動壓。計算得到各測點(diǎn)處給水流速，計算得到給水流量估算值、給 水平均流速、給水管內(nèi)流動雷諾數(shù)，確定給水沿管道截面流速分布。利用給水沿管道截面流 速分布，計算測點(diǎn)處給水流速與平均給水流速的關(guān)系，確定各測點(diǎn)處流速權(quán)數(shù)。利用各測點(diǎn) 處測得的給水流速，結(jié)合各測點(diǎn)處流速權(quán)數(shù)，計算平均給水流速和給水流量，并與給水流量 初始值比較，若偏差不滿足精度要求，則進(jìn)行迭代計算，直至偏差滿足精度要求，確定給水 流量。
[0044] 在傳統(tǒng)的直接測量法中，是采用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件如流量噴嘴或孔板，通過測量節(jié)流 元件前后的壓差來測量給水流量。該方法在測量給水流量時會造成較大的節(jié)流損失，使得 給水栗的耗功增加，影響機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。本發(fā)明提出的測量方法采用的測量元件為畢托 管，減少了測量過程中的節(jié)流損失，有利于機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。本發(fā)明的一種基于流場流速 分布獲取平均流速的流量測定方法，具有計算簡便、計算精度高等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0045] 圖1為本發(fā)明的測點(diǎn)分布示意圖；
[0046] 圖2為本發(fā)明的計算流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047] -種火電機(jī)組給水流量測定方法，使用的測量元件為畢托管，在待測給水管道的 截面上，沿半徑方向選取距離截面圓心處長度:r = 0、r = 0. 4R、r = 0. 8R、r = 0. 95R的四 點(diǎn)作為測點(diǎn)，如圖2所示，畢托管輸出參數(shù)為各測點(diǎn)的動壓△ P1 (Pa)。
[0048] 測定步驟如下：
[0049] 步驟1 :初始參數(shù)確定
[0050] 取用設(shè)計工況機(jī)組功率Pel。(Mff)，設(shè)計工況給水流量Dw。(t/h)，給水管道內(nèi)徑 d(m) 〇
[0051] 測量待測工況機(jī)組功率Pel (Mff)，給水壓力Pw (MPa)和給水溫度tw (°C )，計算給水 密度P (kg/m3)和給水動力粘度n (Pa · s)。
[0052] 步驟2:各測點(diǎn)流速測算
[0053] 利用畢托管測得的各測點(diǎn)處給水的動壓Ap1，由式（1)得各測點(diǎn)處給水流速測量 值Vnu為：
[0054]
(1)
[0055] 式中：Vmi--i 取 1 ~4,分別對應(yīng) r = 0、r = 0· 4R、r = 0· 8R、r = 0· 95R 測點(diǎn)處 的給水流速測量值；Δ Pi--i取1~4,分別對應(yīng)r = 0、r = 0· 4R、r = 0· 8R、r = 0· 95R 測點(diǎn)處的給水動壓測量值；
[0056] 步驟3 :給水流量初始計算值的確定：
[0057] 由式（2)，預(yù)估給水流量，計算給水流量初始值：
[0058]
C2)·
[0059] 式中：Dwl-一給水流量初始值；Pel-一待測工況機(jī)組功率；
[0060] 步驟4 :管道截面徑向流速分布的確定
[0061] 41)，由給水流量初始值Dwl，給水管道內(nèi)徑d，給水密度P，根據(jù)式（3)預(yù)估給水平 均流速初始值V a' ：
[0062]
(3)
[0063] 42)，由給水動力粘度η，給水平均流速初始值va'，給水管道內(nèi)徑d，給水密度P， 根據(jù)式（4)計算給水管道內(nèi)流動雷諾數(shù)：
[0064]
(4)
[0065] 43)，對于半徑為R的給水管道，在紊流情況下，即Re > 2000時，給水管道截面徑 向的速度分布V為：
[0066]
(6)
[0067] 式中為給水管道軸心處給水流速，由給水管道內(nèi)流動雷諾數(shù)Re，根據(jù)式（7)計 算管內(nèi)紊流速度分布常數(shù)η :
[0068]
(7)
[0069] 34)，根據(jù)給水管道截面徑向的速度分布V以及管道截面面積，根據(jù)式（8)建立沿 給水管道截面平均速度Va的模型：
[0070]
VS)
[0071] 由將式（6)代入式（8)，計算可得
[0072]
(9)
[0073] 將各測點(diǎn)距離截面圓心處長度r代入式（6)，得到各測點(diǎn)處預(yù)測流速Vl、v 2、