一种实时估计汽轮机低压缸排汽焓的方法-山东亚星游戏官网机床有限公司

专利名称：：一种实时估计汽轮机低压缸排汽焓的方法
技术领域：
：本发明属于汽轮机参数测量领域，特别涉及一种实时估计汽轮机低压缸排汽焓的方法。
背景技术：
：在对汽轮机进行经济性分析的过程中，必须确定汽轮机末级的热力学状态。在通常工况下，汽轮机从末一段抽汽到汽轮机排汽均处于湿蒸汽状态。在湿蒸汽区，压力和温度不再是独立变量，需要辅以湿蒸汽的干度参数才能确定湿蒸汽的状态。而在线低压干度测量装置无论从测量精度，测量速度，还是在成本投资上还存在很多问题。为了在线获得汽轮机尾部蒸汽的热力学状态，必须对汽轮机做变工况计算。汽轮机变工况计算所需设备、几何参数及必要的设计参数很多，且需要循环迭代计算。循环迭代算法由于各种原因往往不能收敛。即使可以收敛，其计算速度也远不能满足机组在线监测的需要。创建一种既简单又收敛的汽轮机末级热力学状态计算方法，已成为汽轮机在线经济性分析必须解决的问题。汽轮机末级热力学状态的估计，主要就是指汽轮机低压缸排汽焓的估计。
发明内容本发明的目的是提供一种实时估计汽轮机低压缸排汽焓的方法。首先，类比汽轮机相对内效率的定义，给出汽轮机组抽汽效率的定义如下_-夂+1由此可得汽轮机组第(i+Ι)级的抽汽焓H1-ηιι+χ-Qii-^x)(2)式中，hi、hi+1分别为第i、(i+1)级抽汽焓，Ili,i+1为第(i+Ι)级抽汽效率；hi+广为第(i+Ι)级理想抽汽焓；本发明采用以汽轮机末级抽汽或者末级抽汽上一级抽汽(过热蒸汽)为计算起点的汽轮机顺序变工况核算方法，计算之前首先收集汽轮机的热平衡图，获得汽轮机在各工况下的设计参数，包括汽轮机末尾几级的抽汽压力，温度及焓值设计值，具体实施步骤如下从汽轮机末级抽汽开始逐级向上核算，假设得到第i级抽汽为过热蒸汽状态，其压力、温度分别为Pi,ti;通过Matlab编写的水和蒸气性质计算软件包可得此级的抽汽焓熵值分别为h”Si。其中，对于过热蒸汽状态点以前的各级抽汽，级和级组的压比不变，故认为过热蒸汽状态点以前的各级抽汽的相对内效率不变；对于过热蒸汽状态点之后的各级抽汽，在汽轮机内的膨胀看作是理想绝热过程，故(i+1)级的理想熵=St，由式(2)计算出hi+1，再结合此级压力Pi+1得熵si+1和得理想焓hi+广；计算不同工况下的第(i+i)级抽汽效率ni,i+1时，首先根据汽轮机热平衡图计算其在各典型工况下的ni,i+1，通过拟合ni,i+1与关系曲线，可得汽轮机组在各工况运行时的ni,i+1，某电厂汽轮机组第7级抽汽效率拟合公式y=674.15X2-652.92X+159.03，(y是第6级到第7级的效率n67，x是压比P7/P6，方差R2=0.9975时)，其拟合过程可通过Excel或者Matlab中的拟合工具箱实现。综上过热蒸汽状态点以前的各级抽汽，由式(2)可计算出hi+1，再结合此级压力Pi+1可得熵si+1。由此可逐级计算汽轮机各级参数直至算出各工况下的汽轮机低压缸排汽焓hc。本发明的有益效果是克服了循环迭代算法往往由于各种原因而导致不能收敛，即使可以收敛，其计算速度也远不能满足机组在线监测的需要的不足，可实时估计得到汽轮机组在各工况运行时的ni,i+1。图1为某电厂汽轮机组第7抽效率n67与压比P7/P6拟合曲线实例。具体实施例方式本发明提供一种实时估计汽轮机低压缸排汽焓的方法。首先定义汽轮机组第(i+1)级抽汽效率为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>由此可得汽轮机组第(i+1)级的抽汽焓_9](2)式中，hi、hi+1分别为第i、(i+i)级抽汽焓，ni,i+1为第(i+i)级抽汽效率；hi+广为第(i+1)级理想抽汽焓。下面结合附图对本发明予以进一步说明，具体步骤如下1)收集汽轮机的热平衡图，获得汽轮机在各工况下的设计参数，主要包括汽轮机末尾几级的抽汽压力，温度及焓值设计值；2)根据各工况设计参数拟合汽轮机级间效率与压比之间的关系，并给出拟合公式；3)采用曲线拟合方法，通过Excel或者Matlab中的拟合工具箱从最后一级过热蒸汽开始计算，直到计算到汽轮机排汽为止。综上，由式(2)计算出hi+1，再结合此级压力Pi+1可得熵si+1。由此可逐级计算汽轮机各级参数直至算出各工况下的汽轮机低压缸排汽焓h。。实例说明以下将以某电厂汽轮机组低压缸排汽焓计算为例说明本发明的实施过程。表1某电厂典型工况下汽轮机组末几级蒸汽参数<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>(1)从汽轮机末级抽汽开始逐级向前核算各级蒸汽状态，直至出现过热蒸汽状态。TNL工况下第6级抽汽为过热蒸汽状态(P6=0.1337Mpa所对应的饱和蒸汽温度为107.945°C，当前实际温度为144.2V)，而7、8两级抽汽均为湿蒸汽。(2)由焓熵图得第6级(过热蒸汽级)的热力参数值。TNL工况下由P6=0.1337MPa、t6=144.2°C，得h6=2762.4180kJ/kg,s6=7.4482kJ/(kgK)。(3)由第6级到第7级为等熵过程，则s7=s6=7.4482kJ/(kgK)，再由P7=0.06421MPa，可得干度x7=0.9905;h7=2634.1008kJ/kg，同时利用缸效率计算软件可得n6,7=0.95249。(4)由式(2)可知/77=h6-rj67(h6-h7)，带入可得h7=2640.1972kJ/kg，同时结合P7可得S7=7.465lkj/(kgK)。(5)由第7级到第8级为等熵过程，则s8=s7=7.4651kJ/(kgK)，再由P8=0.0247MPa，可得干度x8=0.9468，/^=2492_2415kJ/kg，同时利用缸效率计算软件可得n7,8=0.8774506481。(6)同步骤(4)，可得h8=2510.3735kJ/kg，同时结合卩8可得s8=7.5188kJ/(kgK)。(7)由第8级到排汽为等熵过程，则Sc=S8=7.5188kJ/(kgK)，再由P。=0.0052MPa，可得干度xc=0.8909，札=2297.8844kJ/kg，同时利用缸效率计算软件可得n8,。=0.7965530897。(8)同步骤(4)可得:hc=2341.1147kJ/kg。以上各步骤均可通过程序实现。同理，也可计算出其它几个典型工况的汽轮机低压缸排汽焓。将所得结果与其设计值进行比较，见表2。由表2可知，本发明采用的方法最大相对误差不超过0.05%，具有较高的精度，且无需检测湿蒸汽的干度参数，可以应用到机组排汽焓的在线监测。表2某汽轮发电机组排汽焓设计值与估计值比较<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>权利要求一种实时估计汽轮机低压缸排汽焓的方法，其特征在于，具体步骤如下(1)首先定义汽轮机组第(i+1)级抽汽效率为<mrow><msub><mi>η</mi><mrow><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>i</mi><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>h</mi><mi>i</mi></msub><mo>-</mo><msub><mi>h</mi><mrow><mi>i</mi><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>h</mi><mi>i</mi></msub><mo>-</mo><msubsup><mi>h</mi><mrow><mi>i</mi><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow><mo>%</mo></msubsup></mrow></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>由此可得汽轮机组第(i+1)级的抽汽焓<mrow><msub><mi>h</mi><mrow><mi>i</mi><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>h</mi><mi>i</mi></msub><mo>-</mo><msub><mi>η</mi><mrow><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>i</mi><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>·</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mi>h</mi><mi>i</mi></msub><mo>-</mo><msubsup><mi>h</mi><mrow><mi>i</mi><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow><mo>%</mo></msubsup><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>2</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>式中，hi、hi+1分别为第i、(i+1)级抽汽焓，ηi，i+1为第(i+1)级抽汽效率；为第(i+1)级理想抽汽焓；(2)收集汽轮机的热平衡图，获得汽轮机在各工况下的设计参数，包括汽轮机末尾几级的抽汽压力，温度及焓值设计值；(3)从汽轮机末级抽汽开始逐级向上核算，假设得到第i级抽汽为过热蒸汽状态，其压力、温度分别为Pi，ti，通过Matlab编写的水和蒸气性质计算软件包得第i级抽汽焓熵值分别为hi、si；其中，对于过热蒸汽状态点以前的各级抽汽，级和级组的压比不变，故认为其相对内效率不变；对于过热蒸汽状态点之后的各级抽汽，在汽轮机内的膨胀看作是理想绝热过程，故(i+1)级的理想熵由式(2)计算出hi+1，再结合此级压力Pi+1得熵si+1和得理想焓(4)计算不同工况下的第(i+1)级抽汽效率ηi，i+1时，首先根据汽轮机热平衡图计算其在各典型工况下的ηi，i+1，通过拟合ηi，i+1与Pi+1/Pi的关系曲线，可得汽轮机组在各工况运行时的ηi，i+1。FSA00000059986900013.tif,FSA00000059986900014.tif,FSA00000059986900015.tif2.根据权利要求1所述实时估计汽轮机低压缸排汽焓的方法，其特征在于，所述拟合的J^w与PwA3i的关系曲线是通过Excel或者Matlab中拟合工具箱实现。全文摘要本发明公开了属于汽轮机参数测量领域的一种实时估计汽轮机低压缸排汽焓的方法。首先定义汽轮机组第(i+1)级抽汽效率为由此可得汽轮机组第(i+1)级的抽汽焓为然后根据收集的汽轮机的热平衡图，获得汽轮机在各工况下的设计参数，拟合汽轮机级间效率与压比之间的关系，从汽轮机末级抽汽开始逐级向上核算，计算不同工况下的第(i+1)级抽汽效率ηi，i+1。本发明克服了循环迭代算法的计算速度远不能满足机组在线监测的需要的不足，可实时估计得到汽轮机组在各工况运行时的汽轮机低压缸排汽焓。文档编号G01M15/00GK101813562SQ20101012890公开日2010年8月25日申请日期2010年3月18日优先权日2010年3月18日发明者刘吉臻,张春发,曾德良,牛玉广,王玮申请人:华北电力大学

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