高压加热器泄漏仿真计算

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1、维普资讯http://www.cqvip.com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1．1高加各段热力参数的确定辅属设备。由于高加系统所处的工作环境较恶劣，汽l_1．1汽侧蒸汽传热分系数的计算水参数较高，故火电厂回热系统的故障主要集中在高(1)蒸汽与管外壁相接触，在壁面上形成一层液加上，其中泄漏是高加经常出现的主要故障之一_】]。膜，高加蒸凝

2、段内蒸汽流速不高，故此液膜呈层流流目前，由火电厂中的MS可以方便地得到高加的动，成为液膜层流放热。竖管的蒸汽对管壁的传热分各个运行参数，通过在线监测热力系统和热力设备的系数为：相关参数_2]，运用计算分析的方法即可判断高加泄漏厂—一状况_3]。研究发现，由已知的压力、温度和流量等参数1一O_9187B√)的测量值，通过计算的方法找出高加泄漏故障的特征式中：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为量，与无故障的正常运行状态下的这几个特征量进行汽侧管

3、壁温度。比较，就能对该故障进行早期诊断。为此，本文通过对(2)当疏水或过热蒸汽纵掠管束时，疏水或过热高加的静态仿真计算，分析了高加泄漏对其各参数的蒸汽至管壁的传热分系数为：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。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1高压加热器泄漏的静态仿真计算道的当量直径。Re和Pr为介质平均温度的雷诺数和普朗特数。目前大容量机组多用具有过热蒸汽冷却段(蒸冷1．1_2管壁至给水的传热分系数段)、饱和蒸汽凝结段(蒸凝段)和

4、疏水冷却段(疏冷段)在高加运行条件下，管内给水一般都呈紊流流的三段式高压加热器，各段的热流体具有不同形式，其动_4]，管壁至给水的传热分系数a为：热力参数的计算方法也不同。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。(D一DI)(2一A===D(一h)(6)1．1．3污垢热阻k1F1At1一(D一D

5、I)(2一2)(7)按美国热交换学会(HEI)标准的推荐，高加管内蒸凝段的热平衡方程：给水侧的最小污垢热阻为0．000035222m·℃／w；(D一DI)(2一，w)+DI(一，w2)高加管外表面的最小依附污垢热阻为0．000052833一D(一h)(8)m·oC／w。此最小值适用于各种管材[。k2F2Atm2一(D一DI)(2一，w2)(9)1．1．4高加各段传热系数的计算疏冷段的热平衡方程：以管子外径为基准并计及污垢热阻的高加各段传D(，w2一h1)一(D+DI)(一)(1O)热系数k按圆壁计

6、算为：k3F3At3一D(，w2一h1)(11)k1，．、—高加整体热平衡方程：(D一DI)(2一h1)+DI(一h1)asAmaw“i“i一D(一：)(12)式中为汽侧介质至管壁的传热分系数，高加各段的上述方程(7)、(9)、(11)中，k、k2、k。分别为蒸冷传热分系数根据不同情况按前述公式分别计算；R为段、蒸凝段和疏冷段(三段)的传热系数；F、F、F3分管外污垢热阻系数；R为管内污垢热阻系数；为管壁别为三段的有效传热面积；At1、△、△3分别为三段厚度；为管壁热导率。的对数平均温差。对于疏冷

7、段实际传热系数k为：1．2．2抽汽压损的计算k===Rhk(5)由于给水流量D发生泄漏，整个高加的换热量式中：Rh为疏冷段再热系数，取Rh—O．87。将发生变化，换热量的变化将导致高加的抽汽流量D发生变化，而且对于不同的泄漏量Dt，抽汽流量的变1．2高加泄漏的静态仿真计算模型化也不同。在不同的抽汽流量下，蒸汽在抽汽管道中1．2．1蒸凝段泄漏的静态热力计算方程组的流速不同，流动阻力也不同，所以从抽汽点到高加的高加在不同部位发生泄漏时的数学模型不同，对蒸汽压力损失也将发生相应的变化。假定上述过程为其热

8、力参数的影响也是不同的。在此，给出蒸凝段泄等焓过程，且抽汽点的压力保持不变，抽汽压力损失漏时的热力计算方程组，疏冷段和蒸冷段泄漏的热力为：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。／xp—K，DA(13)l0式中：K为抽汽管道各段阻力系数之和；』0为汽轮机抽汽口的蒸汽密度和高加进汽口的蒸汽密度的算术平均值。1．2．3高加泄漏后有效传热面积的计算图1三段式高加蒸凝段发生泄漏时热力计算参数高加某个部位发生泄漏时，在疏水调整门开度不变的情况下