關(guān)于水循環(huán)在線監(jiān)測(cè)的研究

1、關(guān)于水循環(huán)在線監(jiān)測(cè)的研究摘要：木文針對(duì)鍋爐水循環(huán)常見的故障，提出了引起水循環(huán)故障的系統(tǒng)參數(shù) 及中間參數(shù)的讓算測(cè)量方法，并基于這些參數(shù)建立了數(shù)學(xué)模型，將數(shù)學(xué)模型應(yīng)用 于水循環(huán)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了水循環(huán)在線監(jiān)測(cè)。1、引言隨著我國電力工業(yè)的發(fā)展，大容量、超高參數(shù)或超臨界參數(shù)鍋爐的發(fā)展, 鍋內(nèi)過程的工作條件口益惡化,發(fā)生故障所造成的停電損失也越來越大。水循環(huán) 系統(tǒng)是汽包鍋爐的重要部分，為了降低鍋爐水冷壁爆管和泄漏等故障的頻率，減 少損失，鍋爐運(yùn)行中水循環(huán)在線監(jiān)測(cè)就變得非常迫切和必要而近年來，隨著計(jì)算 機(jī)技術(shù)及測(cè)量技術(shù)的不斷成熟，使水循環(huán)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的開發(fā)研制成為現(xiàn)實(shí)，根 據(jù)所監(jiān)測(cè)到的參數(shù)及時(shí)作出調(diào)整，使得鍋

2、爐能夠安全可靠運(yùn)行，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì) 效益。因此本文基于監(jiān)測(cè)的具體參數(shù)建立了鍋爐水循環(huán)安全可靠性的在線監(jiān)測(cè)模 型。2、鍋爐水循環(huán)的主要參數(shù)分析2. 1循環(huán)流速w循環(huán)流速是水循環(huán)在線監(jiān)測(cè)所要測(cè)量的參數(shù)屮最重要的項(xiàng)目之一，循環(huán)流 速是衡量水循環(huán)工作可靠性的指標(biāo)之一，它的大小直接反映管內(nèi)流動(dòng)的水將沿管 壁所生的泡泡帶走的能力。循環(huán)流速大，汽泡能及時(shí)脫離管壁，工質(zhì)對(duì)流換熱系 數(shù)人，管壁的冷卻條件好，不會(huì)出現(xiàn)超溫。但隨著循環(huán)流速的升高，下降管和上 升管的流動(dòng)阻力也增大，對(duì)水循環(huán)也是不利的。通過測(cè)定回路中的循環(huán)流速wo, 可以了解不同受熱情況下，受熱管中水的流動(dòng)狀況，特別是受熱最弱的上升管是 否出現(xiàn)循環(huán)停滯

3、或倒流。循環(huán)流速wo采用測(cè)速管來測(cè)量，現(xiàn)場(chǎng)安裝前在實(shí)驗(yàn)室進(jìn) 行標(biāo)定。測(cè)速管的二次元件常采用差壓變送器。測(cè)速管屮所測(cè)得的壓差ap與流 速的關(guān)系用下式表示：w0= u 2 a p p '(1)式屮：u為流量系數(shù),應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)z前，在實(shí)驗(yàn)室預(yù)先標(biāo)定，一般流量系數(shù) 在0.60. 7之間。p '為飽和水密度。2.2循環(huán)回路壓差只靠測(cè)定wo無法找出循環(huán)不良的原因。因此在測(cè)定w的同時(shí)還必須測(cè)定卜降管壓茅apxj、水冷壁的壓a pslb和 汽水引出管的壓差apyco下降管壓差、水冷壁壓差和汽水引出管壓差的測(cè)點(diǎn)采 用在汽包上壓力表管、上聯(lián)箱的汽水連接管和下聯(lián)箱的分散供水管上分別開設(shè)靜 壓測(cè)點(diǎn)，測(cè)

4、量被測(cè)管兩端的靜壓差，然后換算為阻力和壓差。2. 3工質(zhì)溫度和壓力工質(zhì)溫度可以用鎧裝熱電偶來測(cè)量,工質(zhì)壓力采用壓力變送器來測(cè)量。在鍋 爐水循環(huán)的在線監(jiān)測(cè)屮實(shí)時(shí)用到的物化參數(shù)如:工質(zhì)的密度p、汽化潛熱y、比 焙h等數(shù)據(jù)是通過調(diào)用水和水蒸氣的物理性質(zhì)利用程序得到。在調(diào)用程序時(shí)，我們 將工質(zhì)的溫度和壓力這些數(shù)據(jù)作為已知量處理。2.4壁溫壁溫都是采用壁面熱電偶來測(cè)量的。通過壁溫的測(cè)量可以觀測(cè)水冷壁管是否 因流量脈動(dòng)而產(chǎn)牛溫度波動(dòng)，從而監(jiān)測(cè)管壁材料是否產(chǎn)牛熱疲勞,或是否有傳熱 惡化的發(fā)生。2. 5其他參數(shù)除上述參數(shù)外，還需要鍋爐負(fù)荷、蒸汽溫度、給水溫度及汽包等參數(shù)，可以 通過鍋爐本身的運(yùn)行參數(shù)或者鍋爐數(shù)

5、據(jù)系統(tǒng)中調(diào)用。3、水循環(huán)模型分析3. 1水循環(huán)模型分析理論和實(shí)踐都表明：發(fā)生過冷沸騰是結(jié)垢、變形、爆管等故障的根本原因； 過冷沸騰容易發(fā)牛在鍋爐等熱流密度最大處及水溫最高處；避免自然循環(huán)水循環(huán) 故障的根木方法是設(shè)法將發(fā)生過冷沸騰部位受熱面館的質(zhì)量流速提高到一定值。 而對(duì)于同一回路來說，飽和水密度口j以視為定值，也就是保持循環(huán)流速大于一定 值即可，次值即為最小允許循環(huán)流速。最小允許循環(huán)流速的確定，要以最大局部熱負(fù)荷不發(fā)生偏離核態(tài)沸騰為依據(jù)。 有實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)鍋爐熱負(fù)荷和運(yùn)行穩(wěn)定時(shí)，循環(huán)流速與臨界干度有密切關(guān)系，其 關(guān)系曲線如下圖2-1,關(guān)系曲線屮有一跳躍平臺(tái)，當(dāng)流速低于此平臺(tái)吋，偏離核 態(tài)沸騰的干

6、度與流速呈線性關(guān)系；當(dāng)流速高于此平臺(tái)時(shí)，偏離核態(tài)沸騰的干度與 流速無關(guān)。因此，此平臺(tái)對(duì)應(yīng)的循環(huán)流速極為最小允許循壞流速。最小質(zhì)星流速1()20406080100臨界干度(最大允許干度)“鍋爐熱負(fù)荷和運(yùn)行壓差不變時(shí)，質(zhì)最流速與臨界干度的關(guān)系為了保證鍋爐水循環(huán)安全可靠運(yùn)行，必須使得每根管子流速大于最小運(yùn)行流速，取修正系數(shù)為11。則循環(huán)流速應(yīng)滿足：對(duì)于同一冋路中，可以通過監(jiān)測(cè)循環(huán)流速來監(jiān)測(cè)水循環(huán)冋路中的運(yùn)行情況， 對(duì)于自然循環(huán)鍋爐，循環(huán)流速的最小值一般規(guī)定為0. 3m/so自然循環(huán)鍋爐，水動(dòng)力具有自補(bǔ)償特性，所以盡管受熱強(qiáng)管子的熱負(fù)荷高，但 由于質(zhì)量流速也就是循環(huán)流速也高，因此受熱強(qiáng)管子并不一定發(fā)生

7、膜態(tài)沸騰現(xiàn)象。 而對(duì)于受熱較弱的循環(huán)回路和水冷壁管，由于循環(huán)流速低,反而容易發(fā)生循環(huán)不 良現(xiàn)象。因此，在自然循環(huán)鍋爐水循環(huán)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)屮，要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)受熱弱水冷壁 管子的循環(huán)流速wo,在循環(huán)流速低到最小循環(huán)流速（加一定的余度）時(shí)發(fā)出報(bào)警。3. 2水循環(huán)模型改進(jìn)并聯(lián)的蒸發(fā)管屏或者管束總是在共同的壓差下運(yùn)行的，當(dāng)管屏中各管受熱不 均時(shí)，受熱弱的蒸發(fā)管循環(huán)流速就會(huì)低些，如果有管了的流速低至只能補(bǔ)充該管 的蒸發(fā)水量，則這是管內(nèi)就發(fā)生循環(huán)停滯現(xiàn)彖。為了使管束內(nèi)不發(fā)生循環(huán)停滯， 則需滿足管子冋路壓差大于其循環(huán)停滯狀態(tài)下的壓差，并有一定的富裕度。p-=naptz式中，ap為被校驗(yàn)管子所屬管屏或者管束的工作壓差

8、，pa;aptz為校驗(yàn)管在 循環(huán)停滯狀態(tài)下的壓差，pa；n為修正系數(shù)，一般取n>1.05；4、水循環(huán)在線監(jiān)測(cè)模型在線鍋爐水循環(huán)的監(jiān)測(cè)就是為了防止水循環(huán)發(fā)生水循環(huán)滯留等故障，本文在 水循環(huán)模型的基礎(chǔ)上利用計(jì)算機(jī)技術(shù)監(jiān)測(cè)水循環(huán)的重要參數(shù)，將其保持在一定的 數(shù)值范圍內(nèi)，一旦超過設(shè)定范圍就發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提示工作人員做出相應(yīng)的調(diào)整。5結(jié)論(1) 本文針對(duì)鍋爐水循環(huán)常發(fā)主的循環(huán)停滯故障，提出了基于循環(huán)流速和冋 路壓差等參數(shù)，進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)鍋爐水循環(huán)狀態(tài)。(2) 結(jié)合監(jiān)測(cè)的參數(shù)建立了可行的數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行完善。(3) 提出了在線監(jiān)測(cè)模型，使數(shù)學(xué)模型通過計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于鍋爐水循環(huán)中。參考文獻(xiàn)1周云龍，等.電站鍋爐水循環(huán)安全在線監(jiān)測(cè)和報(bào)警系統(tǒng)j鍋爐技術(shù),2001,(3).劉建敏自然循環(huán)熱水鍋爐水循環(huán)故障分析及改進(jìn)j鍋爐壓力容器安全技術(shù).2003, 3： 35馮俊凱鍋爐水自然循壞原理計(jì)算及試驗(yàn)方法m北京:清3 華大學(xué)出版社，1994.4 周云龍，趙鵬，孫斌，等鍋爐水循環(huán)安全可靠性在線監(jiān)測(cè)的數(shù)學(xué)模型. 鍋爐技術(shù),2004, (7)： 17.5 j< w. ack erm ail