锅炉过热与再热蒸汽温度虚拟快速测量的研究(2)
4 反演主蒸汽温度的仿真试验及分析 21
4.1 平板模型边界热流反演的仿真试验及分析 21
4.1.1平板模型实例分析 21
4.1.2平板模型正问题的求解 22
4.1.3平板模型边界热流的反演结果 23
4.2 铠装热电偶套管模型对主蒸汽温度反演的仿真试验及分析 23
4.2.1铠装热电偶套管模型实例分析 23
4.2.2铠装热电偶套管模型正问题的求解 24
4.2.3铠装热电偶套管模型对主蒸汽温度反演结果的正确性 25
4.2.4铠装热电偶测量结果与顺序函数法反演结果的比较 31
结 论 33
致 谢 35
参 考 文 献 36
1 绪论
1.1 课题研究背景
温度测量在电厂中一直处于重要的地位，锅炉出口处的过热蒸汽温度和再热器出口处的再热蒸汽温度是整个电站运行过程中蒸汽的最高温度，也是锅炉运行控制中的重要参数，无论过高还是过低都会对机组的安全性和经济性产生重要影响。所以，为了使电站的运行始终处于最佳状态，必须使过热和再热蒸汽温度文持在给定值附近。
在安全性方面，如果蒸汽温度过高，则会导致锅炉受热面以及管道金属材料的蠕变速度加快，影响使用寿命。但如果过热蒸汽严重超温，过热器将长期在超过其材料允许温度的条件下进行工作，将会导致材料强度急剧下降，发生爆管事件[1]。此外，蒸汽温度过高还会导致汽轮机的汽缸、汽阀、高压缸前轴承、前几级喷嘴和叶片等部件的机械强度降低，从而缩短设备的使用寿命，时间一长，容易使设备损坏，产生安全隐患[2]。如果蒸汽温度过低，则会导致汽轮机末级的蒸汽湿度增大，造成汽轮机后面几级的叶片腐蚀加剧或打断汽轮机的叶片，影响汽轮机的安全运行。此外，蒸汽温度过低，汽轮机转子所受的轴向推力将会增大，这对机组的安全运行十分不利。如果蒸汽温度变化过大，除了使管材以及有关部件产生疲劳外，还会引起汽轮机中的转子和汽缸的胀差变化，甚至发生剧烈振动，影响机组安全运行[3]。
表1.1 几个重要参数对电厂效率的影响
主蒸汽温度 再热蒸汽温度 主给水温度 主汽压力 凝汽器真空
参数降低% 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
效率降低% 0.49-0.55 0.33-0.38 0.39-0.52 0.08-0.1 0.25
在经济性方面，当主蒸汽温度过低时，会使机组的循环热效率降低（见表1.1），煤耗增大。由理论估算，过热蒸汽温度每降低10℃，煤耗平均增加0.2%。为了提高电厂的循环热效率，蒸汽的参数也在不断提高，一般，压力是16.6-31.0Mpa、温度在535～600的范围内，新蒸汽温度或再热蒸汽温度每提高10℃，机组的热效率就提高0.25%-0.3%[4]。但过热蒸汽温度的提高需要受合金钢材高温强度性能的限制。目前，为了降低锅炉的成本，在设计过热器和再热器时，都尽量避免采用高级钢材，所选用的管道金属几乎都处于其温度极限值，供我们利用的安全余量已经很小，这就要求我们在对温度进行监控时，要准确及时，从而做到在安全的基础上使电厂的循环热效率达到最大[2]。
然而，主汽温的控制一直是电厂控制过程中的难点。在现有的温度测量方式下，大多数电厂采用的测量仪器都是铠装热电偶或热电阻，铠装则更加大了动态响应的延迟。目前，针对主蒸汽温度变化，一般采用喷水减温作为控制手段，来调节主汽温，但由于测量的滞后，测量值与真实值之间偏差很大，很容易导致过调，影响整个机组的安全性与经济性。我们要做的就是在保证一定精度的条件下，尽量改善，通过现有的技术和手段，来提高响应速度，保证机组能够发挥最大的经济性。