关于水循环在线监测的研究

1、关于水循环在线监测的研究摘要：木文针对锅炉水循环常见的故障，提出了引起水循环故障的系统参数 及中间参数的让算测量方法，并基于这些参数建立了数学模型，将数学模型应用 于水循环系统中，实现了水循环在线监测。1、引言随着我国电力工业的发展，大容量、超高参数或超临界参数锅炉的发展, 锅内过程的工作条件口益恶化,发生故障所造成的停电损失也越來越大。水循环 系统是汽包锅炉的重要部分，为了降低锅炉水冷壁爆管和泄漏等故障的频率，减 少损失，锅炉运行中水循环在线监测就变得非常迫切和必要而近年来，随着计算 机技术及测量技术的不断成熟，使水循环在线监测系统的开发研制成为现实，根 据所监测到的参数及时作出调整，使得锅

2、炉能够安全可靠运行，提高企业的经济 效益。因此本文基于监测的具体参数建立了锅炉水循环安全可靠性的在线监测模 型。2、锅炉水循环的主要参数分析2. 1循环流速w循环流速是水循环在线监测所要测量的参数屮最重要的项目之一，循环流 速是衡量水循环工作可靠性的指标之一，它的大小直接反映管内流动的水将沿管 壁所生的泡泡带走的能力。循环流速大，汽泡能及时脱离管壁，工质对流换热系 数人，管壁的冷却条件好，不会出现超温。但随着循环流速的升高，下降管和上 升管的流动阻力也增大，对水循环也是不利的。通过测定回路中的循环流速wo, 可以了解不同受热情况下，受热管中水的流动状况，特别是受热最弱的上升管是 否出现循环停滞

3、或倒流。循环流速wo采用测速管来测量，现场安装前在实验室进 行标定。测速管的二次元件常采用差压变送器。测速管屮所测得的压差ap与流 速的关系用下式表示：w0= u 2 a p p '(1)式屮：u为流量系数,应在现场实验z前，在实验室预先标定，一般流量系数 在0.60. 7之间。p '为饱和水密度。2.2循环回路压差只靠测定wo无法找出循环不良的原因。因此在测定w的同时还必须测定卜降管压茅apxj、水冷壁的压a pslb和 汽水引出管的压差apyco下降管压差、水冷壁压差和汽水引出管压差的测点采 用在汽包上压力表管、上联箱的汽水连接管和下联箱的分散供水管上分别开设静 压测点，测

4、量被测管两端的静压差，然后换算为阻力和压差。2. 3工质温度和压力工质温度可以用铠装热电偶來测量,工质压力采用压力变送器來测量。在锅 炉水循环的在线监测屮实时用到的物化参数如:工质的密度p、汽化潜热y、比 焙h等数据是通过调用水和水蒸气的物理性质利用程序得到。在调用程序时，我们 将工质的温度和压力这些数据作为已知量处理。2.4壁温壁温都是采用壁面热电偶来测量的。通过壁温的测量可以观测水冷壁管是否 因流量脉动而产牛温度波动，从而监测管壁材料是否产牛热疲劳,或是否有传热 恶化的发生。2. 5其他参数除上述参数外，还需要锅炉负荷、蒸汽温度、给水温度及汽包等参数，可以 通过锅炉本身的运行参数或者锅炉数

5、据系统中调用。3、水循环模型分析3. 1水循环模型分析理论和实践都表明：发生过冷沸腾是结垢、变形、爆管等故障的根本原因； 过冷沸腾容易发牛在锅炉等热流密度最大处及水温最高处；避免自然循环水循环 故障的根木方法是设法将发生过冷沸腾部位受热面馆的质量流速提高到一定值。 而对于同一回路來说，饱和水密度口j以视为定值，也就是保持循环流速大于一定 值即可，次值即为最小允许循环流速。最小允许循环流速的确定，要以最大局部热负荷不发生偏离核态沸腾为依据。 有实验表明，当锅炉热负荷和运行稳定时，循环流速与临界干度有密切关系，其 关系曲线如下图2-1,关系曲线屮有一跳跃平台，当流速低于此平台吋，偏离核 态沸腾的干

6、度与流速呈线性关系；当流速高于此平台时，偏离核态沸腾的干度与 流速无关。因此，此平台对应的循环流速极为最小允许循坏流速。最小质星流速1()20406080100临界干度(最大允许干度)“锅炉热负荷和运行压差不变时，质最流速与临界干度的关系为了保证锅炉水循环安全可靠运行，必须使得每根管子流速大于最小运行流速，取修正系数为11。则循环流速应满足：对于同一冋路中，可以通过监测循环流速来监测水循环冋路中的运行情况， 对于自然循环锅炉，循环流速的最小值一般规定为0. 3m/so自然循环锅炉，水动力具有自补偿特性，所以尽管受热强管子的热负荷高，但 由于质量流速也就是循环流速也高，因此受热强管子并不一定发生

7、膜态沸腾现象。 而对于受热较弱的循环回路和水冷壁管，由于循环流速低,反而容易发生循环不 良现象。因此，在自然循环锅炉水循环在线监测系统屮，要实时监测受热弱水冷壁 管子的循环流速wo,在循环流速低到最小循环流速（加一定的余度）时发出报警。3. 2水循环模型改进并联的蒸发管屏或者管束总是在共同的压差下运行的，当管屏中各管受热不 均时，受热弱的蒸发管循环流速就会低些，如果有管了的流速低至只能补充该管 的蒸发水量，则这是管内就发生循环停滞现彖。为了使管束内不发生循环停滞， 则需满足管子冋路压差大于其循环停滞状态下的压差，并有一定的富裕度。p-=naptz式中，ap为被校验管子所属管屏或者管束的工作压差

8、，pa;aptz为校验管在 循环停滞状态下的压差，pa；n为修正系数，一般取n>1.05；4、水循环在线监测模型在线锅炉水循环的监测就是为了防止水循环发生水循环滞留等故障，本文在 水循环模型的基础上利用计算机技术监测水循环的重要参数，将其保持在一定的 数值范围内，一旦超过设定范围就发出报警信号，提示工作人员做出相应的调整。5结论(1) 本文针对锅炉水循环常发主的循环停滞故障，提出了基于循环流速和冋 路压差等参数，进行在线监测锅炉水循环状态。(2) 结合监测的参数建立了可行的数学模型，并根据实际情况进行完善。(3) 提出了在线监测模型，使数学模型通过计算机技术应用于锅炉水循环中。参考文献1周云龙，等.电站锅炉水循环安全在线监测和报警系统j锅炉技术,2001,(3).刘建敏自然循环热水锅炉水循环故障分析及改进j锅炉压力容器安全技术.2003, 3： 35冯俊凯锅炉水自然循坏原理计算及试验方法m北京:清3 华大学出版社，1994.4 周云龙，赵鹏，孙斌，等锅炉水循环安全可靠性在线监测的数学模型. 锅炉技术,2004, (7)： 17.5 j< w. ack erm ail