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凝汽器污脏程度在线监测仪的研制

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:提出了一种在线监测凝汽器污脏程度的新方法。该方法将传热端差作为研究对象,综合考虑各因素对端差的影响,运用神经网络建模技术成功地实现了凝汽器污脏、工况参数变化对端差影响的分离,可准确地在线监测凝汽器污脏程度。介绍了根据此方法研制的以DSP为核心的监测仪,并进行了现场试验,试验结果证明了该仪器的有效性。

    关键词:凝汽器污脏 传热端差 在线监测 神经网络 DSP

凝汽器是火力发电厂的大型换热设备,其作用是将汽轮机做功后的低温蒸汽凝结为水,以提高热力循环的效率。图1为表面式凝汽器的结构示意图。

凝汽器运行时,冷却水从前水室的下半部分进来,通过冷却水管(换热管)进入后水室,向上折转,再经上半部分冷却水管流向前水室,最后排出。低温蒸汽则由进汽口进来,经过冷却水管之间的缝隙往下流动,向管壁放热后凝结为水。在此工作过程中,由于冷却水质的不洁净,致使铜管内壁积聚了一些不利于传热的固态混合物(称之为污垢)。污垢的存在降低了换热面的传热能力,从而降低了汽轮机效率,因此必须对其进行清洗。如何定量地测定凝汽器的污脏程度,以便为凝汽器的合理清洗提供依据,是许多学者都在探讨的问题。归纳起来,已提出的方法大致有以下几种:

(1)通过测量污垢热阻来判断凝汽器污脏程度。

(2)通过测量凝汽器出口、入口水室之间的水流阻力来判断凝汽器污脏程度。

(3)通过计算传热系数来判断凝汽器污脏程度。

热阻法能较准确地测定凝汽器的污脏程度,但需在换热管上埋设铠装热以检测管壁温度,凝汽器换热管数量众多,在工程上较难实现;水流阻力可反映污垢的数量,但不能体现出污垢的导热性质,用该方法确定凝汽器污脏程度显示不够准确;传热系数体现了凝汽器的换热性能,但目前计算传热系数均采用传统的经验公式,而且未考虑蒸汽中不凝结气体(空气)对传热效果的影响,因而当凝汽器变工况运行时,存在较大误差。
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    传热端差是反映凝汽器热交换状况的重要性能指标,与传热系数相比,该参数容易测量,能够连续观察其变化而积累数据,因而本文选用它来体现凝汽器的污脏状态。但传热端差除了主要取决于换热面的污脏程度外,还与凝汽器的工况参数如蒸汽流量、冷却水量等密切相关,因此,如何从众多参数中分离出换热面污脏对端差的影响,成为准确测定凝汽器污脏程度的关键。

1 测量原理

传热端差定义为:

δt=ts-two   (1)

式中,δt——凝汽器的传热端差

ts——凝汽器压力所对应的饱和蒸汽温度

two——冷却水出口温度

分析换热过程可知,当冷凝器的冷却面积一定时,δt可表示为:

δt=f(Dc,Dw,c,ε,twi)   (2)

式中,Dc——蒸汽流量

Dw——冷却水流量凝汽器污脏程度在线监测仪的研制

c——凝汽器的污脏系数

ε——蒸汽中不凝结气体(空气)的含量

twi——冷却水入口温度

设凝汽器被彻底清洗后,在某一给定的蒸汽流量Dc、冷却水流量Dw、冷却水入口温度twi、空气含量ε下测得的端差为δtd(δtd可看作清洁状态下该工况对应的端差),改变工况并运行一段时间后测得的端差为δtf,显然,δtd与δtf之间的差值Δδ既有因换热面污脏引起的,也有因工况参数变化而引起的,可表示为:

Δδ=Δδc+Δδg    (3)

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