1、關于水循環在線監測的研究摘要：本文針對鍋爐水循環常見的故障，提出了引起水循環故障的系統參數及中間參數的計算測量方法，并基于這些參數建立了數學模型，將數學模型應用于水循環系統中，實現了水循環在線監測。1、引言隨著我國電力工業的發展,大容量、超高參數或超臨界參數鍋爐的發展,鍋內過程的工作條件日益惡化,發生故障所造成的停電損失也越來越大。水循環系統是汽包鍋爐的重要部分,為了降低鍋爐水冷壁爆管和泄漏等故障的頻率,減少損失,鍋爐運行中水循環在線監測就變得非常迫切和必要而近年來,隨著計算機技術及測量技術的不斷成熟,使水循環在線監測系統的開發研制成為現實，根據所監測到的參數及時作出調整，使得鍋爐能夠安全可靠

2、運行，提高企業的經濟效益。因此本文基于監測的具體參數建立了鍋爐水循環安全可靠性的在線監測模型。2、鍋爐水循環的主要參數分析2.1 循環流速w0 循環流速是水循環在線監測所要測量的參數中最重要的項目之一, 循環流速是衡量水循環工作可靠性的指標之一，它的大小直接反映管內流動的水將沿管壁所生的泡泡帶走的能力。循環流速大，汽泡能及時脫離管壁，工質對流換熱系數大，管壁的冷卻條件好，不會出現超溫。但隨著循環流速的升高，下降管和上升管的流動阻力也增大，對水循環也是不利的。通過測定回路中的循環流速w0,可以了解不同受熱情況下,受熱管中水的流動狀況,特別是受熱最弱的上升管是否出現循環停滯或倒流。循環流速w0采用

3、測速管來測量,現場安裝前在實驗室進行標定。測速管的二次元件常采用差壓變送器。測速管中所測得的壓差p與流速的關系用下式表示:w0=2p(1)式中:為流量系數,應在現場實驗之前,在實驗室預先標定,一般流量系數在0.60.7之間。為飽和水密度。2.2 循環回路壓差只靠測定w0無法找出循環不良的原因。因此在測定w0的同時還必須測定下降管壓差pxj、水冷壁的壓差pSLB和汽水引出管的壓差pyc。下降管壓差、水冷壁壓差和汽水引出管壓差的測點采用在汽包上壓力表管、上聯箱的汽水連接管和下聯箱的分散供水管上分別開設靜壓測點,測量被測管兩端的靜壓差,然后換算為阻力和壓差。2.3 工質溫度和壓力工質溫度可以用鎧裝熱

4、電偶來測量,工質壓力采用壓力變送器來測量。在鍋爐水循環的在線監測中實時用到的物化參數如:工質的密度、汽化潛熱、比焓h等數據是通過調用水和水蒸氣的物理性質利用程序得到。在調用程序時,我們將工質的溫度和壓力這些數據作為已知量處理。2.4 壁溫壁溫都是采用壁面熱電偶來測量的。通過壁溫的測量可以觀測水冷壁管是否因流量脈動而產生溫度波動,從而監測管壁材料是否產生熱疲勞,或是否有傳熱惡化的發生。2.5 其他參數除上述參數外，還需要鍋爐負荷、蒸汽溫度、給水溫度及汽包等參數，可以通過鍋爐本身的運行參數或者鍋爐數據系統中調用。3、水循環模型分析3.1 水循環模型分析理論和實踐都表明：發生過冷沸騰是結垢、變形、爆

5、管等故障的根本原因；過冷沸騰容易發生在鍋爐等熱流密度最大處及水溫最高處；避免自然循環水循環故障的根本方法是設法將發生過冷沸騰部位受熱面館的質量流速提高到一定值。而對于同一回路來說，飽和水密度可以視為定值，也就是保持循環流速大于一定值即可，次值即為最小允許循環流速。最小允許循環流速的確定，要以最大局部熱負荷不發生偏離核態沸騰為依據。有實驗表明，當鍋爐熱負荷和運行穩定時，循環流速與臨界干度有密切關系，其關系曲線如下圖2-1，關系曲線中有一跳躍平臺，當流速低于此平臺時，偏離核態沸騰的干度與流速呈線性關系；當流速高于此平臺時，偏離核態沸騰的干度與流速無關。因此，此平臺對應的循環流速極為最小允許循環流速

6、。為了保證鍋爐水循環安全可靠運行，必須使得每根管子流速大于最小運行流速，取修正系數為1.1。則循環流速應滿足：對于同一回路中，可以通過監測循環流速來監測水循環回路中的運行情況，對于自然循環鍋爐，循環流速的最小值一般規定為0.3m/s。自然循環鍋爐,水動力具有自補償特性,所以盡管受熱強管子的熱負荷高,但由于質量流速也就是循環流速也高,因此受熱強管子并不一定發生膜態沸騰現象。而對于受熱較弱的循環回路和水冷壁管,由于循環流速低,反而容易發生循環不良現象。因此,在自然循環鍋爐水循環在線監測系統中,要實時監測受熱弱水冷壁管子的循環流速w0,在循環流速低到最小循環流速(加一定的余度)時發出報警。3.2 水

7、循環模型改進并聯的蒸發管屏或者管束總是在共同的壓差下運行的，當管屏中各管受熱不均時，受熱弱的蒸發管循環流速就會低些，如果有管子的流速低至只能補充該管的蒸發水量，則這是管內就發生循環停滯現象。為了使管束內不發生循環停滯，則需滿足管子回路壓差大于其循環停滯狀態下的壓差，并有一定的富裕度。pptz=式中，p為被校驗管子所屬管屏或者管束的工作壓差，Pa;ptz為校驗管在循環停滯狀態下的壓差，Pa; 為修正系數，一般取>1.05；4、水循環在線監測模型在線鍋爐水循環的監測就是為了防止水循環發生水循環滯留等故障，本文在水循環模型的基礎上利用計算機技術監測水循環的重要參數，將其保持在一定的數值范圍內，一旦超過設定范圍就發出報警信號，提示工作人員做出相應的調整。開 始 讀取原始數據假設循環流速重設循環流速后段受熱壓差蒸汽流速當量最小蒸汽流速受熱管壓差pp >ptz水循環正常結 束 圖4-1 鍋爐水循環監測的結構圖5、 結論(1)本文針對鍋爐水循環常發生