一种两分仓回转式空气预热器换热性能在线诊断方法技术

本发明专利技术是一种两分仓回转式空气预热器换热性能在线诊断方法,其特点是，包括数据采集、空气预热器漏风率分配、空气预热器进出口烟气温度修正与烟气侧换热效率、空气热容量和烟气热容量之比的计算和修正、空气预热器烟气侧换热效率、空气热容量和烟气热容量之比应达值的计算、空气预热器换热性能诊断等步骤。通过将实测空气预热器空气热容量和烟气热容量之比、烟气侧换热效率、空气进出温差与应达值进行比较，如果温差和换热效率低于应达值，而热容量是大于应达值即可诊断为性能下降，达到对两分仓回转式空气预热器换热性能在线精确诊断的目的，解决了两分仓回转式空气预热器换热性能计算方法误差大和换热性能无法准确诊断的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种两分仓回转式空气预热器换热性能在线诊断方法
本专利技术涉及热力设备性能状态监测与诊断领域，具体涉及一种两分仓回转式空气预热器换热性能的在线诊断方法。
技术介绍
目前，衡量和评价回转式空气预热器换热性能最主要，而且最直接的指标是空气预热器性能试验标准美国机械工程学会ASMEPTC4.3-1968中提出的空气热容量和烟气热容量之比和烟气侧换热效率。ASMEPTC4.3-1968标准认为回转式空气预热器的漏风主要集中在下端面径向间隙，如图1所示。事实上，由于上下端面在受热不均和空气预热器自身重力的影响下，会发生蘑菇状变形，使得上端面的径向间隙增大，漏风增大，因此回转式空气预热器的漏风主要集中在上下两个端面的径向间隙。其中上端面的漏风对空气预热器的换热性能影响最大，这主要是因为上端面漏风降低了参与换热的进口烟温，使传热温差降低，换热量减小。对于空气预热器性能试验，国内没有相应的试验规程。我国《锅炉机组热力计算标准方法》(73版)中规定的回转式空气预热器热力计算方法对考虑漏风的计算作了如下处理：把回转式空气预热器分成热端和冷端进行计算，对于热端和冷端的漏风看作是沿着整个空气预热器烟道进行，热力计算采用空气预热器烟道进出口漏风率的平均值和进出口风温平均值进行计算，如图2所示。但按照此种方法计算得到的空气预热器烟气侧换热效率随着漏风率的增大而增大，显然这个结论不符合运行实际情况。因此，按照我国《锅炉机组热力计算标准方法》和美国机械工程学会ASMEPTC4.3-1968标准计算得到的回转式空气预热器烟气换热效率、空气热容量和烟气热容量之比不能准确反映出两分仓回转式空气预热器的真实换热性能。而现有文献和专利中所介绍的回转式空气预热器换热性能诊断计算方法中提到的烟气侧换热效率、空气热容量和烟气热容量之比都是基于ASMEPTC4.3-1968标准，尚没有克服和解决上述缺陷。现有技术都只是考虑了回转式空气预热器的下端面径向间隙漏风对空气预热器换热性能的影响，没有考虑上端面径向间隙的漏风，从而不能实现对两分仓回转式空气预热器换热性能的准确计算和诊断。因此，不利于对空气预热器换热性能变化的早期发现和及时处理。
技术实现思路
针对现有的关于回转式空气预热器换热性能计算方法存在的问题和缺陷，本专利技术定义新的适合两分仓回转式空气预热器烟气侧换热效率、空气热容量和烟气热容量之比的计算表达式，并基于两分仓回转式空气预热器进出口烟气温度、进出口空气温度及进出口烟气含氧量测点，结合热平衡原理提出一种能够自动在线计算、准确监测两分仓回转式空气预热器换热性能变化的在线诊断方法。本专利技术采用的技术方案是：一种两分仓回转式空气预热器换热性能在线诊断方法，其特征在于，它包括:(a)数据采集环节：通过数据采集系统采集两分仓回转式空气预热器的进、出口烟气温度，进、出口空气温度，进、出口烟气含氧量数据，对两分仓回转式空气预热器漏风率的计算和空气预热器进口烟气温度、出口烟气温度的修正计算，两分仓回转式空气预热器漏风率计算式为其中，AL为空气预热器漏风率，％；O2″为空气预热器烟气出口含氧量平均值，％；O2′为空气预热器烟气进口含氧量平均值，％；(b)漏风率分配环节：由两分仓回转式空气预热器进出口含氧量计算空气预热器总的漏风率，按照对空气预热器漏风实际试验情况确定上端面和下端面的漏风分配系数，将总的漏风率分配到空气预热器的上端面和下端面，两分仓回转式空气预热器上端面的漏风率为其中，AL(S)为空气预热器上端面的漏风率，％；XS为空气预热器上端面的漏风分配系数，％；O2″为空气预热器烟气出口含氧量平均值，％；O2′为空气预热器烟气进口含氧量平均值，％；两分仓回转式空气预热器下端面的漏风率为其中，AL(X)为空气预热器下端面的漏风率，％；XS为空气预热器上端面的漏风分配系数，％；AL为空气预热器漏风率，％；O2″为空气预热器烟气出口含氧量平均值，％；O2′为空气预热器烟气进口含氧量平均值，％；(c)进出口烟气温度修正与烟气侧换热效率、空气热容量和烟气热容量之比的计算环节：将运行中两分仓回转式空气预热器进口烟气温度修正到实际参与换热的进口烟温；将运行中两分仓回转式空气预热器出口烟气温度修正到实际参与换热的出口烟温；依据热平衡方程得到修正后的实际参与换热的空气预热器进口烟温为其中，为空气预热器实际参加换热的进口烟气温度，℃；θk′y为空气预热器进口实测烟气温度，℃；AL(S)为空气预热器上端面的漏风率，％；trk为空气预热器出口热空气温度，℃；为空气从trk到之间的平均定压比热，kJ·kg-1·℃-1，近似取空气从trk到θky′之间的平均定压比热；为烟气从到θky′之间的平均定压比热，kJ·kg-1·℃-1，计算中近似取θky′-AL(S)；对于两分仓回转式空气预热器下端面，将实测排烟温度修正到实际参与换热的空气预热器出口烟气温度其中，为空气预热器实际参与换热的出口烟气温度，℃；AL(X)为空气预热器下端面的漏风率，％；AL(S)为空气预热器上端面的漏风率，％；θpy为空气预热器出口实测烟气温度，℃；为空气预热器下端面空气从tO到θpy之间的平均定压比热，kJ·kg-1·℃-1；为空气预热器下端面烟气从θpy到之间的平均定压比热，kJ·kg-1·℃-1，计算中近似取θpy+AL(X)；tO为空气预热器进口冷风温度，℃；对原有空气预热器换热效率的计算表达式进行修正，定义新的适合两分仓回转式空气预热器的烟气侧换热效率、空气热容量和烟气热容量之比的计算表达式为式(6)和式(7)，并计算出当前实际运行中空气预热器烟气侧换热效率、空气热容量和烟气热容量之比，其中，η为当前实际空气预热器烟气侧换热效率；为空气预热器实际参加换热的进口烟气温度，℃；为空气预热器实际参与换热的出口烟气温度，℃；tO为空气预热器进口冷风温度，℃；其中，XR为当前实际空气预热器空气热容量与烟气热容量之比；为空气预热器实际参加换热的进口烟气温度，℃；为空气预热器实际参与换热的出口烟气温度，℃；tO为空气预热器进口冷风温度，℃；trk为空气预热器出口热空气温度，℃；(d)烟气侧换热效率、空气热容量和烟气热容量之比应达值的确定环节：对两分仓回转式空气预热器设计进口烟温和设计出口烟温，并分别将两分仓回转式空气预热器设计进口烟温和设计出口烟温修正到实际参与换热的进、出口烟温，并由烟气侧换热效率、空气热容量和烟气热容量之比新定义的计算式计算得到设计条件下空气预热器的烟气侧换热效率、空气热容量和烟气热容量之比，即为空气预热器烟气侧换热效率、空气热容量和烟气热容量之比的应达值；对于两分仓回转式空气预热器上端面，将设计进口烟温修正到实际参与换热的设计进口烟温，即其中，为设计空气预热器实际参与换热的进口烟气温度，℃；bθky′为设计空气预热器进口烟气温度，℃；btrk为设计空气预热器出口热风温度，℃；bAL(S)为设计回转式空气预热器上端面的漏风率，％；为设计空气从btrk到之间的平均定压比热，kJ·kg-1·℃-1，近似取空气从btrk到bθky′之间的平均定压比热；为设计烟气从到bθky′之间的平均定压比热，kJ·kg-1·℃-1，近似取bθky′-bAL(S)；对于空气预热器下端面，将空气预热器出口排烟温度修正到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种两分仓回转式空气预热器换热性能在线诊断方法，其特征在于，它包括:(a)数据采集环节：通过数据采集系统采集两分仓回转式空气预热器的进、出口烟气温度，进、出口空气温度，进、出口烟气含氧量数据，对两分仓回转式空气预热器漏风率的计算和空气预热器进口烟气温度、出口烟气温度的修正计算，两分仓回转式空气预热器漏风率计算式为AL=90(O2′′-O2′)21-O2′′---(1)]]>其中，AL为空气预热器漏风率，％；O″2为空气预热器烟气出口含氧量平均值，％；O′2为空气预热器烟气进口含氧量平均值，％；(b)漏风率分配环节：由两分仓回转式空气预热器进出口含氧量计算空气预热器总的漏风率，按照对空气预热器漏风实际试验情况确定上端面和下端面的漏风分配系数，将总的漏风率分配到空气预热器的上端面和下端面，两分仓回转式空气预热器上端面的漏风率为AL(S)=90(O2′′-O2′)XS21-O2′′---(2)]]>其中，AL(S)为空气预热器上端面的漏风率，％；XS为空气预热器上端面的漏风分配系数，％；O″2为空气预热器烟气出口含氧量平均值，％；O′2为空气预热器烟气进口含氧量平均值，％；两分仓回转式空气预热器下端面的漏风率为AL(X)=AL(1-XS)1+XS(O2′′-Q2′)21-Q2′′---(3)]]>其中，AL(X)为空气预热器下端面的漏风率，％；XS为空气预热器上端面的漏风分配系数，％；AL为空气预热器漏风率，％；O″2为空气预热器烟气出口含氧量平均值，％；O′2为空气预热器烟气进口含氧量平均值，％；(c)进出口烟气温度修正与烟气侧换热效率、空气热容量和烟气热容量之比的计算环节：将运行中两分仓回转式空气预热器进口烟气温度修正到实际参与换热的进口烟温；将运行中两分仓回转式空气预热器出口烟气温度修正到实际参与换热的出口烟温；依据热平衡方程得到修正后的实际参与换热的空气预热器进口烟温为θky′S=θky′-AL(S)CSkqtrk100CSyq1+AL(S)CSkq100CSyq---(4)]]>其中，为空气预热器实际参加换热的进口烟气温度，℃；θ′ky为空气预热器进口实测烟气温度，℃；AL(S)为空气预热器上端面的漏风率，％；trk为空气预热器出口热空气温度，℃；为空气从trk到之间的平均定压比热，kJ·kg‑1·℃‑1，近似取空气从trk到θ′ky之间的平均定压比热；为烟气从到θ′ky之间的平均定压比热，kJ·kg‑1·℃‑1，计算中近似取θ′ky‑AL(S)；对于两分仓回转式空气预热器下端面，将实测排烟温度修正到实际参与换热的空气预热器出口烟气温度θpyS=AL(X)100+AL(S)CXkqCXyq(θpy-to)+θpy---(5)]]>其中，为空气预热器实际参与换热的出口烟气温度，℃；AL(X)为空气预热器下端面的漏风率，％；AL(S)为空气预热器上端面的漏风率，％；θpy为空气预热器出口实测烟气温度，℃；为空气预热器下端面空气从tO到θpy之间的平均定压比热，kJ·kg‑1·℃‑1；为空气预热器下端面烟气从θpy到之间的平均定压比热，kJ·kg‑1·℃‑1，计算中近似取θpy+AL(X)；tO为空气预热器进口冷风温度，℃；对原有空气预热器换热效率的计算表达式进行修正，定义新的适合两分仓回转式空气预热器的烟气侧换热效率、空气热容量和烟气热容量之比的计算表达式为式(6)和式(7)，并计算出当前实际运行中空气预热器烟气侧换热效率、空气热容量和烟气热容量之比，η=θky′S-θpySθky′S-t0---(6)]]>其中，η为当前实际空气预热器烟气侧换热效率；为空气预热器实际参加换热的进口烟气温度，℃；为空气预热器实际参与换热的出口烟气温度，℃；tO为空气预热器进口冷风温度，℃；XR=θky′S-θpyStrk-to---(7)]]>其中，XR为当前实际空气预热器空气热容量与烟气热容量之比；为空气预热器实际参加换热的进口烟气温度，℃；为空气预热器实际参与换热的出口烟气温度，℃；tO为空气预热器进口冷风温度，℃；trk为空气预热器出口热空气温度，℃；(d)烟气侧换热效率、空气热容量和烟气热容量之比应达值的确定环节：对两分仓回转式空气预热器设计进口烟温和设计出口烟温，并分别将两分仓回转式空气预热器设计进口烟温和设计出口烟温修正到实际参与换热的进、出口烟温，并由烟气侧换热效率、空...

【技术特征摘要】
1.一种两分仓回转式空气预热器换热性能在线诊断方法，其特征在于，它包括:(a)数据采集环节：通过数据采集系统采集两分仓回转式空气预热器的进、出口烟气温度，进、出口空气温度，进、出口烟气含氧量数据，对两分仓回转式空气预热器漏风率进行计算和对空气预热器进口烟气温度、出口烟气温度进行修正计算，两分仓回转式空气预热器漏风率计算式为其中，AL为空气预热器漏风率，％；O″2为空气预热器烟气出口含氧量平均值，％；O′2为空气预热器烟气进口含氧量平均值，％；(b)漏风率分配环节：由两分仓回转式空气预热器进出口含氧量计算空气预热器总的漏风率，按照对空气预热器漏风实际试验情况确定上端面和下端面的漏风分配系数，将总的漏风率分配到空气预热器的上端面和下端面，两分仓回转式空气预热器上端面的漏风率为其中，AL(S)为空气预热器上端面的漏风率，％；XS为空气预热器上端面的漏风分配系数，％；O″2为空气预热器烟气出口含氧量平均值，％；O′2为空气预热器烟气进口含氧量平均值，％；两分仓回转式空气预热器下端面的漏风率为其中，AL(X)为空气预热器下端面的漏风率，％；XS为空气预热器上端面的漏风分配系数，％；AL为空气预热器漏风率，％；O″2为空气预热器烟气出口含氧量平均值，％；O′2为空气预热器烟气进口含氧量平均值，％；(c)进出口烟气温度修正与烟气侧换热效率、空气热容量和烟气热容量之比的计算环节：将运行中两分仓回转式空气预热器进口烟气温度修正到实际参与换热的进口烟温；将运行中两分仓回转式空气预热器出口烟气温度修正到实际参与换热的出口烟温；依据热平衡方程得到修正后的实际参与换热的空气预热器进口烟温为其中，为空气预热器实际参加换热的进口烟气温度，℃；θ′ky为空气预热器进口实测烟气温度，℃；AL(S)为空气预热器上端面的漏风率，％；trk为空气预热器出口热空气温度，℃；为空气从trk到之间的平均定压比热，kJ·kg-1·℃-1，近似取空气从trk到θ′ky之间的平均定压比热；为烟气从到θ′ky之间的平均定压比热，kJ·kg-1·℃-1，计算中近似取θ′ky-AL(S)；对于两分仓回转式空气预热器下端面，将实测排烟温度修正到实际参与换热的空气预热器出口烟气温度其中，为空气预热器实际参与换热的出口烟气温度，℃；AL(X)为空气预热器下端面的漏风率，％；AL(S)为空气预热器上端面的漏风率，％；θpy为空气预热器出口实测烟气温度，℃；为空气预热器下端面空气从tO到θpy之间的平均定压比热，kJ·kg-1·℃-1；为空气预热器下端面烟气从θpy到之间的平均定压比热，kJ·kg-1·℃-1，计算中近似取θpy+AL(X)；tO为空气预热器进口冷风温度，℃；对原有空气预热器换热效率的计算表达式进行修正，定义新的适合两分仓回转式空气预热器的烟气侧换热效率、空气热容量和烟气热容量之比的计算表达式为式(6)和式(7)，并计算出当前实际运行中空气预热器烟气侧换热效率、空气热容量和烟气热容量之比，其中，η为当前实际空气预热器烟气侧换热效率；为空气预热器实际参加换热的进口烟气温度，℃；为空气预热器实际参与换热的出口烟气温度，℃；tO为空气预热器进口冷风温度，℃；其中，XR为当前实际空气预热器空气热容量与烟气热容量之比；为空气预热器实际参加换热的进口烟气温度，℃；为空气预热器实际参与换热的出口烟气温度，℃；tO为空气预热器进口冷风温度，℃；trk为空气预热器出口热空气温度，℃；(d)烟气侧换热效率、空气热容量和烟气热容量之比应达值的确定环节：对两分仓回转式空气预热器设计进口烟温和设计出口烟温进行修正计算，并分别将两分仓回转式空气预热器设计进口烟温和设计出口烟温修正到实际参与换热的进、出口烟温，并由烟气侧换热效率、空气热容量和烟气热容量之比新定义的计算式计算得到设计条件下空气预热器的烟气侧换热效率、空气热容量和烟气热容量之比，即为空气预热器烟气侧换热效率、空气热容量和烟气热容量之比的应达值；对于两分仓回转式空气预热器上端面，将设计进口烟温修正到实际参与换热的设计进口烟温，即其中，为设计空气预热器实际参与换热的进口烟气温度，℃；为设计空气预热器进口烟气温度，℃；btrk为设计空气预热器出口热风温度，℃；bAL(S)为设计回转式空气预热器上端面的漏风率，％...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳红，李勇，张毅，曹丽华，刘洪宪，卢洪波，沙鹏，郑建祥，苏桂秋，刘国伟，杨美，李琪，贺楠，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22