高压加热器泄漏仿真计算VIP专享VIP免费

高压加热器泄漏的静态仿真计算及其故障特征分析张欣刚，王雷，徐治皋，李勇(1．东南大学，江苏南京210096；2．东北电力学院，吉林吉林市132012)高压加热器(高加)是提高火电厂热经济性的重要辅属设备。由于高加系统所处的工作环境较恶劣，汽水参数较高，故火电厂回热系统的故障主要集中在高加上，其中泄漏是高加经常出现的主要故障之一_】]。目前，由火电厂中的MS可以方便地得到高加的各个运行参数，通过在线监测热力系统和热力设备的相关参数_2]，运用计算分析的方法即可判断高加泄漏状况_3]。研究发现，由已知的压力、温度和流量等参数的测量值，通过计算的方法找出高加泄漏故障的特征量，与无故障的正常运行状态下的这几个特征量进行比较，就能对该故障进行早期诊断。为此，本文通过对高加的静态仿真计算，分析了高加泄漏对其各参数的影响，从中提取判断高加泄漏的故障特征量，并对其进行分析。1高压加热器泄漏的静态仿真计算目前大容量机组多用具有过热蒸汽冷却段(蒸冷段)、饱和蒸汽凝结段(蒸凝段)和疏水冷却段(疏冷段)的三段式高压加热器，各段的热流体具有不同形式，其热力参数的计算方法也不同。1．1高加各段热力参数的确定l_1．1汽侧蒸汽传热分系数的计算(1)蒸汽与管外壁相接触，在壁面上形成一层液膜，高加蒸凝段内蒸汽流速不高，故此液膜呈层流流动，成为液膜层流放热。竖管的蒸汽对管壁的传热分系数为：厂—一1一O_9187B√)式中：B为系数，可查取[；r为汽化潜热；为竖管束在汽侧两隔板间的平均高度；t为蒸汽饱和温度；tm为汽侧管壁温度。(2)当疏水或过热蒸汽纵掠管束时，疏水或过热蒸汽至管壁的传热分系数为：as2一10．023RePr(2)e式中：为以平均温度计的介质热导率；d为介质通道的当量直径。Re和Pr为介质平均温度的雷诺数和普朗特数。1．1_2管壁至给水的传热分系数在高加运行条件下，管内给水一般都呈紊流流动_4]，管壁至给水的传热分系数a为：a一10．023掣Re。Pr(3)作者简介：张欣刚(1975一)男，汉族，吉林省长春人，东南大学动力工程系在读博士研究生，研读方向为火电机组运行优化及故障诊断。维普资讯http://www.cqvip.com式中：为管内介质热导率；d。为管内径。1．1．3污垢热阻按美国热交换学会(HEI)标准的推荐，高加管内给水侧的最小污垢热阻为0．000035222m·℃／w；高加管外表面的最小依附污垢热阻为0．000052833m·oC／w。此最小值适用于各种管材[。1．1．4高加各段传热系数的计算以管子外径为基准并计及污垢热阻的高加各段传热系数k按圆壁计算为：1，．、k—asAmaw“i“i式中为汽侧介质至管壁的传热分系数，高加各段的传热分系数根据不同情况按前述公式分别计算；R为管外污垢热阻系数；R为管内污垢热阻系数；为管壁厚度；为管壁热导率。对于疏冷段实际传热系数k为：k===Rhk(5)式中：Rh为疏冷段再热系数，取Rh—O．87。1．2高加泄漏的静态仿真计算模型1．2．1蒸凝段泄漏的静态热力计算方程组高加在不同部位发生泄漏时的数学模型不同，对其热力参数的影响也是不同的。在此，给出蒸凝段泄漏时的热力计算方程组，疏冷段和蒸冷段泄漏的热力计算方法与蒸凝段泄漏的热力计算类似。三段式高加蒸凝段发生泄漏时的热力计算参数如图1所示。图1三段式高加蒸凝段发生泄漏时热力计算参数图中D、h、t、P分别为进入高加的抽汽流量、抽汽焓、抽汽温度和抽汽压力；h、t为蒸冷段蒸汽的出口焓和出口温度；h、t为高加给水入口水焓和水温；，w、f，w2为疏冷段给水出El水焓和水温；。、为蒸凝段给水出口水焓和水温；hz、tz为高加给水出口水焓和水温；h、t为蒸凝段疏水的焓值和水温；。、为疏冷段疏水的焓值和水温；D为给水流量；DI为给水泄漏流量。由此可列出高加各段的热力平衡方程式。蒸冷段的热平衡方程：0l热力发电·2005(1o)l(D一DI)(2一A===D(一h)(6)k1F1At1一(D一DI)(2一2)(7)蒸凝段的热平衡方程：(D一DI)(2一，w)+DI(一，w2)一D(一h)(8)k2F2Atm2一(D一DI)(2一，w2)(9)疏冷段的热平衡方程：D(，w2一h1)一(D+DI)(一)(1O)k3F3At3一D(，w2一h1)(11)高加整体热平衡方程：(D一DI)(2一h1)+DI(一h1)一D(一：)(12)上述方程(7)、(9)、(11)中，k、k2、k。分别为蒸冷段、蒸凝段和疏冷段(三...