专利名称：锅炉水冷壁吸热量的实时测量方法
技术领域：
本发明涉及的是一种锅炉系统技术领域的测量方法，具体地说，是一种锅炉水冷 壁吸热量的实时测量方法。
背景技术：
目前测量火力电站锅炉水冷壁吸热量的主要方法是基于辐射传热模型进行推算。 例如张腾飞等人在《中国电机工程学报》(2003年10月第23卷第10期第215-219页)发 表了“炉膛辐射传热数学模型及其仿真”一文，提出一种基于辐射传热数学模型的水冷壁热 量的测量方法。它以辐射传热计算的假想面模型为基础，建立了炉内传热集总参数模型，推 导出计算真实壁面和假想壁面有效辐射力的矩阵表达式，然后通过求解介质的能量方程获 得了炉内的一维温度分布以及各区段水冷壁的吸热量。
然而，辐射传热模型不仅有大量的经验参数，并且需要炉膛传热面积、内部结构等 信息，尤其需要知道炉膛温度分布。近年出现了一些测量炉膛温度的方法，如余兵等人在 《热力发电》(2007年第36卷第6期第97-100页)发表了 “300MW机组锅炉三维温度场可 视化监控系统的研究”一文，它利用计算机图像处理技术设计了一套电站锅炉双炉膛三维 温度场监测系统，实现了对炉膛燃烧状况实时监测和诊断，是一种锅炉三维温度场的可视 化监测方法。但是，目前国内绝大多数火力电站并没有投运这样的设备。也就是说，对于大 量火力电站而言，炉膛温度事实上是没有有效测量值的，从而无法应用辐射传热模型。发明内容
本发明针对现有技术的不足和缺陷，提出了一种锅炉水冷壁吸热量的实时测量方 法。与传统方法相比，本发明无需炉膛温度或温度分布的测量值，而是根据汽水系统的实时 运行状况，用汽水系统质量和能量动态衡算的方法，测量出锅炉水冷壁的实时吸热量。
本发明是通过以下技术方案实现的
本发明包括步骤如下
步骤1 根据锅炉运行规程，获得以下锅炉参数汽包内SD1、汽包外径D2、汽包长 度L、下降管和水冷壁高度h、水冷壁直径d、水冷壁根数η、下降管根数ηχ、下降管内径dxn、 下降管外径d 、金属密度Pmrtal、金属比热cm。在τ时刻，从厂级监控信息系统的实时数据 库读取该时刻下的汽包压力Pt、给水流量Flw、主蒸汽流量Fls、汽包水位hqb、排污量pw、给 水温度Tsm、机组负荷指令Pfh。
步骤2 由IF97公式求出τ时刻下、汽包压力为Pt时的水密度Pw、汽密度P s、 水焓值iw、汽焓值is，汽包压力变化dpd时的水焓值变化量<、汽焓值变化量弋、水密度 变化量< 、汽密度变化量<广工质饱和温度变化量dTs。参见W. Wagner在《Journal of Engineering for Gas Turbines and Power》(JANUARY 2000，Vol. 122/151)发表的 “The IAPffS Industrial Formulationl997 for the Thermodynamic Properties of Water and Meam” 一文中给出的公式(以下简称IF97公式)。
步骤3 由汽包水位模型和水冷壁汽液循环比模型求得汽包和水冷壁中的汽水比 例，由下降管流量模型求出下降管出口工质的流量和焓值。
步骤4 由汽包模型求出汽包惯性常数Ip，并求出水冷壁吸热量实时测量Q。
所述的τ时刻，是指在任意运行时刻τ，以时间先后为序，分别获得τ = t、 t+ Δ t、t+2 Δ t、……t+n Δ t时刻下相应的水冷壁热量值％t、A(t+M)、％(t+2 w、……>Qd(t+nAt)， 并绘制出水冷壁热量测量值QdT随时间变化的趋势曲线。所述的汽包水位模型为
权利要求
1.一种锅炉水冷壁吸热量的实时测量方法，其特征在于，包括步骤如下步骤1 根据锅炉运行规程，获得以下锅炉参数汽包内SD1、汽包外径D2、汽包长度L、 下降管和水冷壁高度h、水冷壁直径d、水冷壁限数η、下降管根数nx、下降管内径dxn、下降管 外径d 、金属密度Pmrtal、金属比热cm。在τ时刻，从厂级监控信息系统的实时数据库读取 该时刻下的汽包压力Pt、给水流量Flw、主蒸汽流量Fls、汽包水位hqb、排污量pw、给水温度 Tsm、机组负荷指令Pfh;步骤2:由IF97公式求出τ时刻下、汽包压力为Pt时的水密度P w、汽密度P s、水焓值 iw、汽焓值is，汽包压力变化dpd时的水焓值变化量、汽焓值变化量弋、水密度变化量汽密 dP^、度变化量^^、工质饱和温度变化量dTs ；步骤3 由汽包水位模型和水冷壁汽液循环比模型求得汽包和水冷壁中的汽水比例， 由下降管流量模型求出下降管出口工质的流量和焓值；步骤4 由汽包模型求出汽包惯性常数Ip，并求出水冷壁吸热量实时测量Q。
2.根据权利要求1所述的锅炉水冷壁吸热量的实时测量方法，其特征是，所述的τ时 刻，是指在任意运行时刻τ，以时间先后为序，分别获得τ =t、t+At、t+2At、……t+n Δ t时刻下相应的水冷壁热量值G!dt、 QdCt+Δ t)、Qd(t+2 At)、......、Qd (t+n At)， 并绘制出水冷壁热量测量值(^随时间变化的趋势曲线。
3.根据权利要求1所述的锅炉水冷壁吸热量的实时测量方法，其特征是，所述的汽包 水位模型为R1=^, 1 2d2 tV1 = 3 1 + nR;L ,hqb =R +0.051 + -^- 1000& = Rf .arccos(l --^IR1-Hqbcc-HqbliRl-hqbJ，vwqb =^R1-Hqb2cc-^A) +S1-L,vsqb = V1-Vwqb,式中=R1为汽包内半径,V1为汽包体积，hqb。。为修正后的汽包水位高度，S1为汽包圆柱 部分截面积，vwqb为汽包中水的体积，VSqb为汽包中汽的体积。 根据权利要求1所述的锅炉水冷壁吸热量的实时测量方法，其特征是，所述的水冷P. -mid.Pih -mid,壁汽水比 列模型为:^=03- iI^slb =0-7+ flI ^；(7 · Tnidfh7 · Tnidfh其中=Hlidfh为火力电站机组负荷中位值，kvw-为水冷壁中水体积比例，kvs-为水冷 壁中汽体积比例。 根据权利要求1所述的锅炉水冷壁吸热量的实时测量方法，其特征是，所述的下降 管流量模型为
全文摘要
一种锅炉系统技术领域的锅炉水冷壁吸热量的实时测量方法。包括步骤如下步骤1根据锅炉运行规程，获得锅炉参数；步骤2由IF97公式求出τ时刻下绘制出水冷壁热量测量值Qdτ随时间变化的趋势曲线；步骤3由汽包水位模型和水冷壁汽液循环比模型求得汽包和水冷壁中的汽水比例，由下降管流量型求出下降管出口工质的流量和焓值；步骤4由汽包模型求出汽包惯性常数Ip，并求出水冷壁吸热量实时测量Q。本发明能用于火力电站的水冷壁吸热量在线测量，还能用于燃煤热值的在线辨识以及锅炉效率的实时测量。
文档编号G01K17/06GK102032956SQ20101055388
公开日2011年4月27日 申请日期2010年11月23日 优先权日2010年11月23日
发明者于彤, 张锐锋, 惠兆宇, 朱凯, 潘轶彪, 王旭辉, 葛翔宇, 蔡惟, 袁景淇, 陈宇 申请人:上海交通大学