一种确定直接空冷凝汽器管束污垢热阻的计算方法技术

本发明专利技术专利公开了一种确定直接空冷凝汽器管束污垢热阻的计算方法，包括以下步骤：S1、确定空冷凝汽器通风是否堵塞；S2、收集空冷凝汽器的各结构设计参数；S3、记录各种参数；S4、凝汽器总体传热系数、空气侧对流换热系数以及管壁传热系数；S5、求取管束外表面污垢热阻；S6、确定空冷凝汽器管束清洁状态下的外表面污垢热阻；S7、确定空冷凝汽器管束正常运行状态下的外表面污垢热阻；S8、判定空冷凝器换热管束表面清洁状态；本发明专利技术有益效果是，通过本方法，可以对空冷发电机组直接空冷凝汽器换热管束的污垢热阻进行定量分析评估，可以为电厂运行及检修提供空冷凝汽器换热管束清洁状态的定量数据，为空冷凝汽器的状态检修及电厂节能降耗提供依据。降耗提供依据。降耗提供依据。

【技术实现步骤摘要】
一种确定直接空冷凝汽器管束污垢热阻的计算方法


[0001]本专利技术专利涉及一种确定直接空冷凝汽器管束污垢热阻的计算方法。

技术介绍

[0002]直接空冷凝汽器作为电厂空冷发电机组最重要的换热器设备，承担着将机组排汽热量散热至环境的重要功能。随着电力机组向大容量高参数发展，电厂中空冷凝汽器的工作性能对电厂的经济性影响越来越大。以某一600MW空冷机组汽轮机为例，凝汽器压力每提高1个kPa，将直接增加机组发电煤耗约1.2g/kW.h，每年将多消耗标煤约3240t。空冷凝汽器外表面传热管污垢热阻是影响凝汽器换热的重要因素，但由于机组空冷凝汽器性能在正常运行中受多项因素的影响，如机组负荷、空气冷却流量、环境空气温度、换热管外部清洁状况等，简单监测空冷凝汽器压力的变化无法对凝汽器传热管外表面污垢热阻变化进行客观的评估。因此迫切需要一种确定直接空冷凝汽器管束污垢热阻的试验及计算方法来解决目前现场面临的问题。
[0003]现有专利中，最接近的专利是，申请号为CN202111499181.3，名称为水源热泵换热器污垢热阻在线监控系统及控制方法的专利，该专利公开了包括数据采集单元，模拟量模块、PLC控制单元和输出单元，其中，所述模拟量模块将所述数据采集单元采集的数据信号发送至所述PLC控制单元，所述PLC控制单元基于所述数据信号得出换热器的实时污垢热阻，并控制所述输出单元输出相应信息。本专利技术提供的水源热泵换热器实时监控系统及其控制方法，通过数据采集单元采集需要的数据，得出换热器的实时污垢热阻，通过对实时污垢热阻的持续监测，以实时污垢热阻作为换热器清洗的指标，与预设临界值进行比较，从而得到精确的换热器清洗时间；该专利计算污垢热阻的公式中没有考虑制冷剂的粘度系数对热阻的影响，不完善，测出来的数据也不准确。
[0004]还有一个申请号为CN201210109422.3，名称为污垢热阻及导热系数的测量装置及方法；其公开了装置由恒温加热装置，容器，温度测量装置和计时器组成，恒温加热装置的温度恒温为T，将盛有质量为m的被加热液体的无污垢容器放入恒温加热装置加热，通过测量被加热液体的温度和由初温t1加热至终温t2的时间n，利用本专利技术推导的热阻计算公式就可算得热阻，再用带污垢的容器再做一次实验得到带污垢的热阻，有污垢时的热阻与无污垢时的热阻之差就是污垢热阻，污垢厚度与污垢热阻之比就是污垢的导热系数；该专利的污垢热阻采用有污垢时的热阻与无污垢时的热阻之差就是污垢热阻的结论，不科学。
[0005]专利技术专利内容
[0006]本专利技术专利要解决的技术问题是提供一种现场便于实施的确定直接空冷凝汽器管束污垢热阻的计算方法，便于监测空冷凝汽器管束污垢的情况，避免热效率的过大损失，简单实用。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种确定直接空冷凝汽器管束污垢热阻的计算方法，其包括以下步骤：
[0009]S1、确定空冷凝汽器通风是否堵塞；保证确定管束污垢热阻时，凝汽器通风正常；
[0010]S2、收集空冷凝汽器的各结构设计参数；
[0011]S3、记录空冷凝汽器在100％热负荷及90％热负荷下两种测试工况的各种参数；
[0012]S4、分别计算步骤S3两种测试工况下的凝汽器总体传热系数、空气侧对流换热系数以及管壁传热系数；
[0013]S5、根据步骤S1到步骤S4得到的数据，求取管束外表面污垢热阻；
[0014]S6、确定空冷凝汽器管束清洁状态下的外表面污垢热阻；
[0015]S7、确定空冷凝汽器管束正常运行状态下的外表面污垢热阻；
[0016]S8、判定空冷凝器换热管束表面清洁状态。
[0017]进一步的，所述步骤S1包括：
[0018]S11、在清洁基准状态下的直接空冷凝汽器管束通风测试；所有风机保持频率50Hz，记录风机总耗功功率P
t0
，环境压力p
a0
,环境温度t
a0
；
[0019]S12、在正常运行状态下的直接空冷凝汽器管束通风测试；风机控制频率在f Hz；记录风机总消耗功率P
t1
，环境压力p
a1
，环境温度t
a1
；
[0020]S13、判定空冷凝汽器系统通风量是否正常；依据下面公式
[0021][0022]其中P
t1
′
为风机总消耗功率的预期值,f
t0
为清洁基准状态下风机频率50Hz；f
t1
为正常运行状态下风机控制频率，单位Hz；ρ
t0
、ρ
t1
分别为清洁基准状态和正常运行状态下空气密度，可根据各状态下的环境压力和环境温度参数计算得到；
[0023]根据上式的风机总消耗功率的预期值P
t1
′
，如果P
t1
<P
t1
′
,说明空冷凝汽器通风存在阻塞现象，系统应对管束或风机进出口进行检查，排除通风堵塞问题；如果P
t1
＝P
t1
′
,说明空冷凝汽器通风状态正常。
[0024]进一步的，所述步骤S2中各结构设计参数，包括换热面积(光管面积及翅片面积)、椭圆管尺寸、矩形翅片尺寸、翅片厚度、翅片间距、换热单元数量、每个换热单元尺寸及迎风面面积。
[0025]进一步的，所述步骤S3包括凝汽器通风正常状态下，现场运行两种空冷凝汽器的测试工况，两种运行工况分别在凝汽器100％热负荷及90％热负荷下进行，分别记录两种测试工况下的以下数据：空冷凝汽器风机频率、空冷凝汽器风机消耗功率、凝汽器入口压力、环境压力、环境温度以及凝汽器入口蒸汽流量。
[0026]进一步的，所述步骤S4包括以下步骤，
[0027]S41.计算运行工况的凝汽器热负荷；采用下式：
[0028]Q
T
＝F
exh
×
[h1(pex/1000,x)
‑
h2(pex/1000)][0029]式中：Q
T
为凝汽器运行热负荷，单位为W；
[0030]h1为根据国际汽水联合会组织的1997年版水蒸汽特性公式(由蒸汽压力及蒸汽干度计算蒸汽焓值)计算得到的排汽焓值，单位为kJ/kg；x为低压缸排汽的设计干度；
[0031]h2为根据国际汽水联合会组织的1997年版水蒸汽特性公式(由蒸汽压力计算饱和水焓值)计算得到的饱和水焓值，单位为kJ/kg；
[0032]pex为凝汽器入口压力，单位为kPa；
[0033]F
exh
为空冷凝汽器入口蒸汽流量，单位为kg/s；
[0034]S42.计算运行工况的凝汽器总体传热系数，
[0035]先计算对数平均温差LMTD：
[0036][0037]式中，t
1T
为空冷凝汽器进口空气温度即环境温度，单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种确定直接空冷凝汽器管束污垢热阻的计算方法，其特征在于：其包括以下步骤：S1、确定空冷凝汽器通风是否堵塞；保证确定管束污垢热阻时，凝汽器通风正常；S2、收集空冷凝汽器的各结构设计参数；S3、记录空冷凝汽器在100％热负荷及90％热负荷下两种测试工况的各种参数；S4、分别计算步骤S3两种测试工况下的凝汽器总体传热系数、空气侧对流换热系数以及管壁传热系数；S5、根据步骤S1到步骤S4得到的数据，求取管束外表面污垢热阻；S6、确定空冷凝汽器管束清洁状态下的外表面污垢热阻；S7、确定空冷凝汽器管束正常运行状态下的外表面污垢热阻；S8、判定空冷凝器换热管束表面清洁状态。2.根据权利要求1所述的一种确定直接空冷凝汽器管束污垢热阻的计算方法，其特征在于：所述步骤S1包括：S11、在清洁基准状态下的直接空冷凝汽器管束通风测试；所有风机保持频率50Hz，记录风机总耗功功率P
t0
，环境压力p
a0
,环境温度t
a0
；S12、在正常运行状态下的直接空冷凝汽器管束通风测试；风机控制频率在f Hz；记录风机总消耗功率P
t1
，环境压力p
a1
，环境温度t
a1
；S13、判定空冷凝汽器系统通风量是否正常；依据下面公式其中P
t1
′
为风机总消耗功率的预期值,f
t0
为清洁基准状态下风机频率50Hz；f
t1
为正常运行状态下风机控制频率，单位Hz；ρ
t0
、ρ
t1
分别为清洁基准状态和正常运行状态下空气密度，可根据各状态下的环境压力和环境温度参数计算得到；根据上式的风机总消耗功率的预期值P
t1
′
，如果P
t1
<P
t1
′
,说明空冷凝汽器通风存在阻塞现象，系统应对管束或风机进出口进行检查，排除通风堵塞问题；如果P
t1
＝P
t1
′
,说明空冷凝汽器通风状态正常。3.根据权利要求2所述的一种确定直接空冷凝汽器管束污垢热阻的计算方法，其特征在于：所述步骤S2中各结构设计参数，包括换热面积、椭圆管尺寸、矩形翅片尺寸、翅片厚度、翅片间距、换热单元数量、每个换热单元尺寸及迎风面面积；换热面积包括光管面积及翅片面积。4.根据权利要求3所述的一种确定直接空冷凝汽器管束污垢热阻的计算方法，其特征在于：所述步骤S3包括凝汽器通风正常状态下，现场运行两种空冷凝汽器的测试工况，两种运行工况分别在凝汽器100％热负荷及90％热负荷下进行，分别记录两种测试工况下的以下数据：空冷凝汽器风机频率、空冷凝汽器风机消耗功率、凝汽器入口压力、环境压力、环境温度以及凝汽器入口蒸汽流量。5.根据权利要求4所述的一种确定直接空冷凝汽器管束污垢热阻的计算方法，其特征在于：所述步骤S4包括以下步骤，
S41.计算运行工况的凝汽器热负荷；采用下式：Q
T
＝F
exh
×
[h1(pex/1000,x)
‑
h2(pex/1000)]式中：Q
T
为凝汽器运行热负荷，单位为W；h1为根据国际汽水联合会组织的1997年版水蒸汽特性公式计算得到的排汽焓值，单位为kJ/kg；x为低压缸排汽的设计干度；h2为根据国际汽水联合会组织的1997年版水蒸汽特性公式，计算得到的饱和水焓值，单位为kJ/kg；pex为凝汽器入口压力，单位为kPa；F
exh
为空冷凝汽器入口蒸汽流量，单位为kg/s；S42.计算运行工况的凝汽器总体传热系数，先计算对数平均温差LMTD：式中，t
1T
为空冷凝汽器进口空气温度即环境温度，单位℃；t
2T
为空冷凝汽器出口空气温度，单位℃；t
sT
为凝汽器入口压力对应的饱和温度，℃；获取空冷凝汽器出口空气温度t
2T
时，先按下式求解空冷凝汽器出口空气焓值h
air
，再查找与焓值对应的出口空气温度，h
air
(p
a
,t
ao
)＝h
air
(p
a
,t
ai
)+Q
T
/F
air
式中，t
ai
为空冷凝汽器进口空气温度，即环境温度，单位℃；t
ao
为空冷凝汽器出口空气温度，单位℃；p
a
为环境压力，单位kPa；h
air
为根据环境压力及环境温度计算空气焓值的函数，焓值单位为kJ/kg；F
air
为空冷凝汽器的冷却空气流量，单位kg/s；冷却空气流量采用下式计算：式中，ρ
ao
、q
aG
分别为运行工况及设计保证工况的空气密度，根据相应工况的环境压力及环境温...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨海生，王兴国，李浩，杜威，
申请(专利权)人：国网河北省电力有限公司电力科学研究院国家电网有限公司，
类型：发明
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