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电厂DCS锅炉给水流量计算问题处理
发布时间:2018-12-07

摘要:针对某300MW9C临界国产机组给水流量计算中存在的问题进行了阐述,分析了计算结果偏大的原因,并提出了通用的简化计算公式。经处理后,计算精度能够满足现场要求,又便于在DCS中实施.
  给水流量作为大型机组运行中的主要测量流量,直接参与汽包水位自动调节。另外,随着对机组经济性的日益重视,许多机组的性能监测系统采用了DCS中的给水流量对机组的性能进行在线计算。这些因素,都对DCS中给水流量的准确度提出了很高的要求。
1问题的提出
  国内某300MW亚临界机组投运后,给水流量显示一直偏大。给水流量在250MW负荷时,显示值达到了960t/h左右,甚至高于300MW负荷设计流量920.67t/he
  在该机组进行性能试验期间,对给水流量进行了测试,得到了如下的测试数据:给水压力.18.5MPa;给水温度,265℃;给水测量元件:长径流量喷嘴;给水流量差压:66kPa。
  查该流量喷嘴设计计算数据如下:管道内径:305.6mm;节流件内径:172.02mm;工作压力:24.1MPa;工作温度:178.5℃;刻度流量:1500t/h;差压上限:160kPa。
  根据上述流量喷嘴的数据,依据GBT2624.3中提供的流量喷嘴中流量计算公式对给水流量进行了计算,得到给水流量为905.511/h,而DCS中显示流量为976.72t/h.DCS中显示流量偏大约72t/h。
2流量计算偏差大的原因分析
2.1DCS中流量计算公式的推导
  根据GBT2624.3中提供的流量喷嘴中流量的计算公式:

  式中,C为喷嘴流出系数(该系数由标准中提供的计算方法得到);e为流体的膨胀系数;d为运动状态下喷嘴喉部直径,m;AP为喷嘴差压,Pa;pf为实测介质的密度,kg/m3;为实际运行状态下的喷嘴喉部直径与管道直径之比.
  DCS计算中,考虑实际运行状态下流量计算公式中C,d,与喷嘴设计中取值相同,则实际流量计算可转化为:
d,与喷嘴设计中取值相同,则实际流量计算可转化为:

  式中,带角标“max”的q,Op,pf表示流量喷嘴的刻度流量、差压上限及设计工作参数下(对应于刻度流量)的密度。不带角标的表示实际的流量、差压及密度。
2.2现场DCS中的流量计算过程及存在的问题
  经检查,现场DCS中的流量计算采用了上述公式.在密度修正中,通常情况下认为,液体的密度基本只与温度有关。DCS中常采用以下公式修正:

式中,tmax及t分别表示流量喷嘴的设计工作温度及实际工作温度.
经检查,实际DCS中流量计算公式为:

  由此可见,DCS计算中tmax取值为280℃,而设计喷嘴工作温度中取值为178.51C,因此导致计算结果必然偏大。
  将DCS计算中t~取值改为178.5'C,并重新计算后,得到的结果为882.58t/h.与依据标准计算公式得到的结果仍然有较大的偏差。结果比较如表1所示:

2.3流体流量计算中密度修正的改进
  实际上,在上述修正公式中,假设液体的密度与液体的绝对温度成反比,本身即存在较大的误差。以300MW亚临界机组正常运行中给水压力18MPa为例,计算不同给水温度下的密度修正系数,如表2所示.

  由表2中数据可以看到,在相同温度下(如给水温度265℃时),采用上述密度修正经验公式计算出的结果比实际值偏小.
  由于水的物理性质的复杂性,给水的密度除与给水温度有关外,还与给水压力存在一定关系。因此提出下列流量计算中密度修正改进方法:
(1)首先,根据喷嘴的设计工作压力,计算不同给水温度下的密度变化,并转化为修正系数。最终得到温度与密度修正系数对应表(或拟合函数.}t))o
(2)根据喷嘴的设计工作温度,计算不同给水压力下的密度变化,并转化为修正系数。最终得到压力与密度修正系数对应表(或拟合函数.11p))
(3)根据下列公式计算:

式中,f(t)表示实际给水温度下的密度修正系数,|(p)表示实际给水压力下的密度修正系数。
2.4流量改进计算方法的应用
根据前述改进方法,对给水流量重新进行了计算。
首先,计算温度与密度修正的函数。基于24MPa设计工作压力的数据如表3所示。
其次,计算压力与密度修正的函数。基于178.5℃设计工作温度的数据如表4所示。
最后,根据实际给水压力、给水温度采用两个函数分别计算出密度修正系数,并进行流量计算。数据如表5所示.



  由计算结果可以看到,采用改进后的计算方法得到计算结果与国际计算结果非常接近,能够满足现场精度要求。
3.结论
(])对国内某300MW亚临界机组DCS给水流量计算中的问题进行了阐述,对引起给水流量计算偏差的原因进行了分析。
(2)计算表明,通常采用的给水温度修正计算公式,在实际运行温度与流量测量元件的设计工作温度偏差较大时,会产生较大的计算偏差。仅当设计工作温度与实际运行温度比较接近时,计算才能得到相对准确的结果。
(3)提出了一种考虑实际给水压力与给水温度的密度修正方法,在任意实际运行参数下,可以得到与理论计算公式偏差很小的计算结果,既能够满足实际工程精度需要,又便于在DCS中实施。

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