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汽轮机排汽湿度在线监测方法及应用研究

王升龙  
【摘要】:在大型火力发电厂中,凝汽式汽轮机的末几级和核电汽轮机的所有级都工作在湿蒸汽区,蒸汽湿度会引起叶片水蚀,叶片水蚀对汽轮机的安全运行构成了威胁,同时水蚀也增加了叶片通流部分的流动损失,导致汽轮机的效率降低,而湿度造成的湿汽损失也降低了汽轮机的效率,所以湿度对汽轮机运行的安全性和经济性有着重要影响。 在汽轮机热经济指标的在线计算过程中,由于排汽处于湿蒸汽区,不能由压力或温度单独确定低压缸排汽焓,需要对汽轮机排汽湿度进行在线监测,由此得到的热经济指标才能够真实地反映出汽轮机的实际运行状态,为运行指导及设备的状态检修提供依据。因此对汽轮机排汽湿度进行在线监测具有重要的意义。 本文比较分析了各种蒸汽湿度测量方法,选取加热法作为汽轮机排汽湿度在线监测的基础方法,并针对已有加热法的不足,提出了双区加热湿度测量方法。汽化长度和临界加热量对湿度测量探针的设计和正常测量有重要的影响,本文采用数值计算方法对紊流、可压缩和两相之间相互耦合情况下的水滴汽化长度进行了计算分析,同时结合临界加热量的计算确定加热功率的范围,为双区加热法湿度测量探针的设计和测量时的加热功率调整提供依据。 以双区加热法为基础,设计并自行研制了双区加热法湿度测量探针。针对目前无法得到特定湿度的蒸汽这一现状,设计并研制了湿度测量探针校验装置,并在该装置上对双区加热法湿度测量探针进行了校验。对双区加热法湿度测量探针的误差和热平衡法湿度校验装置的误差及校验结果的分析,表明热平衡法湿度校验装置具有较高的测量精度,能够满足校验的要求,同时也验证了双区加热法测量蒸汽湿度的可行性。 以双区加热法湿度测量探针为核心,研制了汽轮机排汽湿度在线监测系统。分别在大唐长山热电厂9#机(200MW)、华能大连电厂2#机(350MW)、华能大连电厂1#机(350MW)上进行了工业试验,并依据工业试验结果对排汽湿度在线监测方法及其装置作了进一步改进。 工业试验结果表明,以双区加热法为核心的汽轮机排汽湿度在线监测系统对机组正常运行没有产生任何不良影响,能够满足汽轮机排汽湿度在线监测的要求,也符合成为常规监测手段的基本要求。比较汽轮机排汽湿度在线监测工业试验结果与同样工况下机组热效率试验数据,发现双区加热法湿度测量探针在改进后测量的排汽湿度值与机组热效率试验数据之间的最大相对误差为11.9%,经分析表明湿度的在线测量是可信的。


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