基于除氧器入口疏水流量的给水流量矩阵计算模型

第53卷第5期2011年10月汽轮机技术TURBINETECHNOLOGYV0153NO50CT201L基于除氧器人口疏水流量的给水流量矩阵计算模型郭江龙，卢盛阳，王兴国，李琼1河北省电力研究院，石家庄050021；2华北电力大学，保定071003摘要给水流量是计算汽轮机热耗率等性能指标的重要参数之一，一般以除氧器入口凝结水流量为基准流量，迭代计算而得。在常规热平衡的基础上，构建了基于除氧器人口疏水流量的给水流量矩阵计算模型，可用于对给水流量计算值准确度进行评估的参考依据。模型具有通用性较强和易于程序化的特点，通过对实际机组的计算，证明了模型的有效性。关键词给水流量；疏水流量；矩阵计算；热力系统；汽轮机分类号TK2841文献标识码A文章编号10015884201105034502FEEDWATERFLOWMATRIXCALCULATIONMODELBASEDONTHEDEAERATORINLETDRAINFLOWGU0JIANGLONG，LUSHENGYANG，WANGXINGGUO，LIQIONG1HEBEIELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE，SHOIAZHUANG050021，CHINA；2NORTHCHINAELECTRICPOWERUNIV，BAODING071003，CHINAABSTRACTASONEOFTHEIMPORTANTPARAMETERSFORCALCULATINGHEATCONSUMPTIONRATEOFTHESTEAMTURBINEASWELLASOTHERPERFORMANCEINDEX，THEFEEDWATERFLOWISITERATEDANDCALCULATEDGENERALLYWITHTHEDEAERATORENTRANCECONDENSATEFLOWFORTHEDATUMFLOWONTHEBASISOFTHECONVENTIONALHEATBALANCE，THEFEEDWATERFLOWMATRIXCALCULATIONMODELISCONSTRUCTEDBASEDONTHEDEAERATORINLETDRAINFLOW，WHICHISSUITABLEFORTHEREFERENCEOFTHEFEEDWATERFLOWCALCULATIONAECURAEYEVALUATIONTHEMODELISSTRONGLYVERSATILEANDEASYTOPMGAMTHROUGHTHEREALCALCULATIONOFTHEUNIT，THEVALIDITYOFTHEMODELSISPROVEDKEYWORDSFEEDWATERFLOW；DRAINFLOW；MATRIXCALCULATION；THERMALSYSTEM；STEAMTURBINE0前言大型汽轮机组给水流量对机组性能计算的准确性影响极大。由于给水温度普遍超过规程规定的极限值300华氏度约1489C，一定程度上影响了给水流量测量装置的变形量，并增加了由于高雷诺数引起的流量系数的外推量，因此，汽轮机性能试验时一般选择在进入除氧器的凝结水水平直管段上加装流量测量装置，并以此流量为基准计算给水流量，进而确定汽轮机组其它性能指标。受各种因素影响如测量装置本身磨损、测量信号传输和转换环节等，当凝结水流量测量数据出现偏差时，给水流量往往缺乏其它有效的计算校核手段J。工程实际中，一般在进入除氧器的高压加热器疏水管道上设计安装有流量测量装置，用于测量除氧器入口疏水流量。从能量平衡角度，除氧器入口疏水流量与给水流量之间也存在一一对应关系，传统上只是由于缺乏以除氧器人口疏水流量为基准流量，计算给水流量的计算模型，工程技术人员对这一测量数据的重要性普遍认识不足。为此，本文从加热器能量平衡出发，构建了基于除氧器人口疏水流量的给水流量矩阵计算模型，作为对给水流量进行校核的一种辅助手段。1模型构建一般大型汽轮机组有3个高压加热器和1个除氧器，为便于推导说明，以如图1所示的典型高加系统为例进行推导。_O压力温度流量图1典型高加系统示意图收稿日期20110117作者简介郭江龙1973一，男，高级工程师，工学博士，从事发电机组节能和优化运行等方面技术研究工作。346汽轮机技术第53卷根据1号、2号和3号高压加热器能量平衡关系，列写方程，并推导易得D1GLD1DL2D2Q2D2D1D23D3Q3D3D1D2D3DJ。D，FF卢YDLQLDG,RLQ2卜日其中，Q为LKG蒸汽在第I个加热器的放热量，KJKG；为1KG疏水在第I个加热器的放热量，KJKG为1KG给水在第I个加热器的放热量，KJKG；卢为进入第I个加热器的疏水与抽汽焓差，KJKG；D为给水流量，TH；D为除氧器入口疏水流量，TH；D为第I个加热器抽汽量，TH；I为加热器序号，加热器由高到低递增排列。11通用矩阵方程以此类推，定义汽轮机组有N个高压加热器，加热器序号根据抽汽压力等级由高至低递增排列，则除氧器入口疏水流量与给水流量之间的通用矩阵表达形式为G1Y2Q2Y一1一1一1P88QDGJLDD简记为ADDF2其中，矩阵元素G、R、3和D均可通过试验直接或间接测量获得；DI1，2，N一1为计算过程量；D为待求量。由于矩阵方程A属于三阶奇异矩阵，D有唯一解。12矩阵填写规则矩阵方程中所涉及的矩阵填写规则简洁、明确，且矩阵方程中直接显式含有给水流量参数D，易于采用MATLAB矩阵语言求解。相关矩阵填写规则为1矩阵AA为N阶下三角矩阵形式。当II时A，7,I时A3；2矩阵DB为N1阶矩阵。其中，BD为已知量，其余为未知量；3矩阵FC为N1阶矩阵，C。矩阵计算模型中所涉及的矩阵填写规则简洁、明确，通用性较强，易于程序化。矩阵方程可以通过两种方式来求解将其表达为线性方程组形式，手工或采用常规计算机语言如C语言编程计算；直接采用MATLAB矩阵语言编程计算。推荐采用MATLAB矩阵语言编制技术模块，然后通过其API接口与客户端开发环境如DELPHI、VC等衔接计算。2应用示例以某C300246167035537537型汽轮机THA工况为例。该工况下，除氧器入口疏水流量为1685TH，加热器相关数据如表1所示表1THA工况加热器相关数据单位KJKG192921520DD18552457424574256591685105611I，I11一一LJ采用MATLAB语言编程，计算得D8981TH。该计3结论在常规热平衡基础上，推导构建了显式表达除氧器入口疏水流量和给水流量之间映射关系的矩阵计算模型，是对传统通过凝结水流量计算给水流量方式的一种有益补充，既可以作为汽轮机常规热力性能试验中给水流量的辅助计算或校核手段，也可以应用于机组性能在线监测和诊断技术中针对给水流量参数的数据预处理中。参考文献1美国机械工程师协会汽轮机性能试验规程SASMEPTC62刘福国，王学同，苏相河，