汽液两相流自动调节水位控制装置在高加上的应用与节能分析
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汽液两相流自调节水位控制器在高压加热器上的应用
王建忠;杨效东
【期刊名称】《冶金动力》
【年(卷),期】2002(000)005
【摘要】1 概述rn汽轮机冷源损失是影响火电厂循环热效率的一个重要因素 ,而高压加热器的重要作用就是能够有效地降低冷源损失,最终提高电厂的循环热效率 . 高压加热器本体是由筒体、钢管束、隔板、进水室及出水室组成;其辅助设备还包括进水联成阀、出水逆止门、进汽电动门、疏水系统及有关的热工保护等组成;高压加热器的工作原理就是通过抽取部分在汽轮机中做过功的蒸汽加热在管束内流动的锅炉给水(冷却后的蒸汽以汽水两相流的形式通过疏水管道进入除氧加热器),从而达到降低汽轮机排汽的冷源损失,以提高电厂循环热效率的最终目的.
【总页数】2页(P38-39)
【作者】王建忠;杨效东
【作者单位】马钢股份有限公司热电厂,安徽马鞍山,243000;马钢股份有限公司热电厂,安徽马鞍山,243000
【正文语种】中文
【中图分类】TK223.7+5
【相关文献】
1.汽液两相流自调节液位控制器在高压加热器上的应用 [J], 王建方
2.汽液两相流自调节水位控制器在330MW机组上的应用 [J], 陈忠;李斌
3.汽液两相流自调节水位装置在高压加热器上的应用 [J], 王名安;胡雪燕
4.汽液两相流自调节水位控制器在石嘴山发电厂330 MW机组上的应用 [J], 陈忠
5.汽液两相流自调节水位控制器在加热器系统中的应用 [J], 张天富
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浅析气液两相流及其应用浅析气液两相流及其应用摘要:气液两相流存在于石油、天然气、动力、化工、水利、航天、环境保护等工业中,其研究已成为国内外学者广泛关注前沿学科。
本文概要性的描述了气液两相流的应用背景、流动型式,并介绍了气液两相流参数检测的手段和两相流计算的基本方法。
关键词:气液两相流流动型式参数检测计算方法1.气液两相流的应用背景近些年来,石油、天然气、动力、化工、水利、航天、环境保护等工业的迅速发展促进了气液两相流的研究和应用。
在实际应用中可以将凝析天然气简化的看作气相为甲烷,液相为水的气液两相流[3]。
为了在实现天然气井口对凝析天然气气、液两相流量的实时在线测量,需要对其进行相应研究。
再如,火力发电厂中锅炉的汽水分离、蒸发管中的汽水混合物的流动都属于气液两相流问题[1]。
2.气液两相流的流动型式气液两相流中气液两相的分界面多变,其流动结构受各相的物理特性、各相流量、压力、受热、管道布置等影响。
在不同的流型下,两相流的流体力学特性不同,因此为了研究两相流的运动规律,必须研究其运动型式。
在水平管道中,气液两相流常见流动形态如图1所示。
图1 水平管道中气液两相流流型水平管中,气泡流的特征为液相中带有散布的细小气泡,由于受到重力的影响,气泡多位于管子上部。
随着泡状流中的气相流量的增加,气泡聚结成为气塞,气塞一般较长,且多沿管子上部流动。
当气、液两相流速均较小,会受到重力分离效应产生分层流,而当分层流动中气相速度较大时,气液的交界面将产生扰动波形成波状流。
若气相速度再增大,则气液分界面由于剧烈波动将有一部分与管道顶部接触,分隔气相成为气弹,从而形成弹状流,大气弹则将在管道上部高速运动。
在竖直管道中,气液两相流多分为泡状流、弹状流、乳沫状流、丝状环状流和环状流等,如图2所示。
图2 竖直管道中气液两相流流型3.气液两相流参数检测的基本手段(1)采用传统单相仪表进行气液两相流测量多为获得工业应用中气液两相的在线实时流量信息,与实际应用紧密相关。
汽液两相流自调节水位控制器
工作原理说明书
汽液两相流自调节水位控制器是基于流体力学理论、利用汽液两相流的流动特性设计的一种全新概念的水位控制器。
与目前工业上采用的机械式、电动式及气动式不同,它勿需外力驱动,属自力式智能调节,其执行机构的动力源来自所需控制液位的设备。
例如,火电厂加热器的动力源就是本级加热器的蒸汽。
由于汽液的比容相差上千倍,所以动力源所需蒸汽量很小,约为本级加热器疏水量的1%-2%。
图1 汽液两相流自调节水位控制器原理图
自调节水位控制装置主要由传感变送器和调节器两部分组成。
传感变送器有外置式与内置式两种形式。
外置式传感变送器的上部与加热器内的汽侧相连,下部与加热器内的水侧相连,顶部的联络管将传感变送器内的工作汽源信号传给调节器。
调节器的外型类似三通,上端与外置式传感变送器顶部联络管(或内置式传感变送器信号管)相连,左侧连接加热器的疏水口。
传感变送器的作用是发送加热器水位信号和变送调节用汽量,完成常规自动控制装置中的测量、变送、给定值设定、偏差比较、放大运算功能。
调节器的作用是控制出口水量,相当于自动调节器的执行机构。
其调节原理是:当加热器的水位上升时,传感变送器内的水位随之上升,传感变送器中感应元件的通流面积减少,导致传感变送器的联络管发送的调节汽量减少。
同时,在调节器中接受到的调节汽量小的信号,因而流过调节器中的汽量减少,对于一个固定的断面,流过的汽量减少,流过的水量必然增加,加热器的水位随之下降。
反之亦然,因此实现了加热器水位的自动控制。
关于高加汽液两相流水位调节在机组低负荷运行时存在的问题汽液两相流水位调节装置的工作原理:疏水由阀体入口进入阀腔,相变管(信号管)根据液位高低采集汽相、液相信号直接进入阀腔,与疏水混合后流经特定设计的喉部。
当液位上升时,汽相信号减少,因而疏水流量增加;当液位下降时,汽相信号增加,减少喉部有效通流面积,疏水流量降低,达到有效阻碍疏水的目的。
1、相变管(信号筒)2、自动调节器疏水阀3、旁路阀4、主调节阀5、汽阀6、加热器7、连接短管注:阀门均为闸板阀,钢管均为无缝钢管半年多来,高加汽液两相流水位调节在#11机高负荷运行时表现出良好的调节性能,但这种疏水调节装置的弊端就在于,由于汽、液两相混合不好,疏水管多少窜入蒸汽,冲刷管壁,造成疏水管道振动,这就是#11机与#10机相比,在高加管道安装布置相同的情况下,调试时疏水管道却异常振动的原因之一。
这种现象在机组低负荷运行时尤为突出。
由于该装置的厂家是针对机组运行在额定负荷的工况下设计的,而该工况下,给水流量较大,对应的抽汽量也大,高加的疏水流量也大,厂家为了保证高加水位不至于过高,最大疏水汽阻不会太高(这个可以通过选择疏水汽液两相的管径和疏水阀的阀芯来实现),当负荷较低时,给水流量变小,对应的抽汽量也减少,高加的疏水流量也变小,该最大疏水汽阻又不足够大以维持正常水位,造成高加水位一般过低,水位过低,汽相信号增强,汽相流量增大,汽液两相混合更差,窜入疏水管道的汽就更多,对疏水管道的冲刷也就更加严重了(疏水管道弯头处尤为严重)。
1月日,#11机#2高加疏水管弯头处突然发生爆裂,大量蒸汽喷出,把保温层吹的四处飞溅,幸亏当时附近没有运行人员巡查,否则后果不堪设想,但是仍然要解列高加运行进行抢修。
检查时发现爆裂处已被冲刷变薄了许多,这充分证明了以上分析的正确性。
高加低水位运行不仅大大降低了机组运行的经济性,而且给安全生产带来很大的隐患。
因此,作出以下建议:1.联系厂家,对自动疏水阀阀体进行检查,必要时更换,使汽液两相能充分混合;2.在机组低负荷运行,如调峰(250MW以下),运行人员关小高加疏水手动门,弥补自动调节的不足,维持正常水位运行。
两相流水位调节装置一、用途及优点汽液两相流自调节液位控制器适用于电力行业的高、低压加热器、连续排污扩容器、生水加热器、热网加热器等压力容器的水位自力式智能调节控制。
该产品构思新颖、工作原理先进、自调节能力强、液位控制稳定;无机械运动部件、无电气元件、部件少、体积小,因而结构和系统简单、容易安装、性能安全可靠。
应用新型水位控制器后,现场检修和运行维护工作量大幅度下降,节省检修费用,降低了劳动强度。
其次,由于新型水位控制器没有气动和电动热工控制系统及复杂的热工附属设备,从而减少了维护人员,大大提高了设备的运行管理水平。
用户称其为免维护设备。
二、工作原理汽液两相流自调节液位控制器是基于流体力学理论和控制原理,利用汽液两相流的流动特性设计的一种全新概念的液位控制器,属自力式智能调节,需消耗少量的汽(约为排水量的1-2%)作为执行机构的驱动源。
该液位控制器由调节器(见图中的标号7)和信号管(见图中的标号4)两部分组成。
该控制器在火电厂加热器上的连接系统如图所示。
信号管的作用是发送水位信号和变送调节用汽;调节器的作用是控制出口水量,相当于自动调节系统中的执行机构。
其调节原理是:当加热器的水位升高时,信号管内的水位随之上升,导致发送的调节汽量减少,因而流过调节器中两相流的汽量减少、水量增加,加热器的水位随之下降。
反之亦然。
由此实现了加热器水位的自动控制。
(一)安装1、传感器须垂直,上部支管与加热器汽平衡管连接下闻与加热器水平衡管相连。
2、汽平衡管在加热连通管高于警戒水位,水平衡管在加热器上的连接应低于最低水位。
3、调节器最好水平放置。
情况特殊的亦可能垂直放置。
尽可能安装在加热出水方向。
4、不论是传感器还是调节连接时连通管愈短愈好,弯头愈少愈(二)调试(1)打开各疏水管道上的各种阀门,检查水位计,水位控制器是否灵敏。
(2)须保持加热管道的疏水量为最大负荷时。
(3)连锁调试二个以上水位控制器时,由高压力往低压顺序进行。
韶关发电厂#8机组是采用哈尔滨汽轮机厂制造的型号为N200-230/535/535、一次中间再热、凝汽式单轴三缸三排汽口汽轮机,1985年投产使用。
全机共有8段非调整抽汽。
其中1、2、3段分别为3台高加抽汽用汽。
回热加热系统的配置方式为“3大2小”,即3台高加、1台前置式蒸汽冷却器和1台外接式疏水冷却器。
3台高加均为“U”型管表面式加热器,疏水采用逐级自流的方式,#1高加疏水最终至除氧器。
疏水装置为电动式调节装置。
高加水位运行不稳定,据运行日记统计,最多时一个月高加动作8次,高加投入率不高。
1原因分析1.1疏水装置调整性能差高加疏水系统中的疏水装置仍采用KDJ式电动调节装置,这种装置属于80年代的产品,由于其执行机构机械元件多,迟缓率大,很容易出现刹车失灵,产生过调现象。
当高加水位偏高需增大调整门开度时,由于执行机构的过调现象,会使水位降低过多;而当高加水位偏低需减小调整门开度时,往往会使水位又上升过多。
由于水位不稳定,调整门频繁动作,对高加内部及其疏水系统的管道冲蚀增大,甚至会产生振动,调节阀也易冲蚀磨损,经常出现故障,以至造成高加水位调整失灵,引起高加保护动作,或高加无水位运行,特别是汽轮机变工况运行时,高加水位就更加难以控制。
1.2高加疏水至除氧器管道布置不合理投入#2、#3高加疏水,调整至正常后投#1高加时,随即出现水位不断升高甚至满水现象。
而疏水管道为∮219 mm×7 mm,疏水调节阀窗口通流面积79.4 cm2,通流面积足够,造成#1高加疏水不畅的原因是疏水管路压力损失太大,使疏水调节阀压差减小,影响了通流能力。
图1为改造前的高加疏水至除氧器管道布置。
1.3高加疏水至除氧器管道管壁偏薄由于长期被冲蚀,高加疏水至除氧器管道管壁已由原来的8 mm减至4~5 mm,特别是疏水管道弯头处,由于高加水位的波动,磨损特别严重,以致管道及弯头处泄漏而造成高加停运。
2改进措施据上述分析,在2002年#8机组大修时,采取了以下改进措施。
汽液两相流自动疏水器安装使用说明书青岛畅隆电力设备有限公司一、用途汽液两相流自动疏水器,主要适用于电力、化工、石油、冶金等行业运行的加热器液位控制,以维持加热器汽侧的压力和凝结水位,达到节能效果。
二、原理汽液两相流自动疏水器是由信号筒、调节阀组成。
信号筒主要有筒体、汽侧管、水侧管构成,其作用是根据水位的高低输送调节用汽的汽量。
调节阀主要有筒体、节流孔板、渐缩板、法兰等组成,中部为调节汽进口,其作用是控制疏水量的大小。
疏水从加热器出口流出,流经调节阀。
调节汽由信号筒汽侧管流入调节阀,两者混合后,共同一起向渐缩板流动,由于渐缩板的流通面积不发生变化,疏水的有效通流面积则相应减少,使疏水量降低,从而达到阻碍疏水的作用,致使加热器内的液位升高。
当液位到达正常水位时,信号筒汽侧管的调节汽被切断,调节阀中完全流入疏水,从而使疏水流量加大,致使加热器内的液位降低。
就这样反复进行调节,使加热器始终维持一定的水位。
三、安装1. 汽液两相流疏水器安装必须按系统图进行,系统图详见附图。
2. 调节器应水平进行安装,安装时,应尽量靠近加热器本体,使调节汽管尽量缩短。
3. 疏水主管路闸阀、旁路闸阀及调节蒸汽阀必须采用闸阀,不得采用截止阀或其他阀门。
4. 测量筒应垂直安装,且尽可能靠近加热器本体。
5. 调节器与测量筒安装时,其连接管应尽量短,弯头尽量少。
6. 调节器、测量筒、由本公司提供,疏水主管路闸阀、旁路闸阀及调节汽阀、管路均由用户自备。
四、运行1. 当投入运行时,首先将疏水旁路闸阀及主管路闸阀,蒸汽调节阀全开,观察液位,加热器中应无液位。
2. 关闭旁路阀,再缓慢关闭主管路闸阀,这时加热器的液位逐渐上升。
直使液位接近正常水位时,再缓慢开启主管路闸阀,直到液位能够自动维持稳定状态,调节器调整完毕。
3. 如果在调试过程中出现满水,可迅速开启旁路阀,待液位下降后在进行调整。
五、检修应定期对其进行维护和检修,以便进早发现问题,防止事故发生。
改进高加疏水提高蒸汽热利用率【摘要】以兖矿国宏电厂高加为范例,分析高加使用率低的原因,检查疏水系统,找出疏水调节装置的根本问题并给出解决方案,从而提升高加使用率,最终提高蒸汽的热利用率。
【关键词】高加;汽液两相流;汽水混合;回热效果1兖矿国宏电厂高加简介兖矿国宏电厂的机组为C25-8.83/2.45,其中一抽为2.45MPa,可供2#高加使用;还有一路为非调整抽气,压力0.8158MPa,供1#高加使用。
从除氧器出来的主给水为132℃,过1#高加水温到172℃,过2#高加水温可以到215℃。
高加疏水虽有四路,但正常运行时主要回收除氧器。
另外,有一路低压蒸汽(1.1MPa)可在发电汽轮机停机后供应1#高加的用气。
这两台高加的结构特点:顺置立式布置,传热管为U形管、双流程,水室为大口并具有自密封结构。
高压加热器采用水平方向进、出给水。
水室为圆筒体结构,内部装有二流程的分隔板,采用自密封结构,给水压力越高,密封性能越好。
管束即进行热交换的U形管,分为过热蒸汽冷却段和蒸汽凝结段两个传热区,过热蒸汽冷却段设有包壳,在蒸汽入口装有不锈钢挡汽板,以防止蒸汽直接冲刷管束。
每台高加都有过热蒸汽冷凝段和蒸汽凝结段二个传热区段,蒸汽先经过过热蒸汽冷却段冷却,再进入蒸汽凝结段凝结成疏水,疏水由疏水阀控制,由压力较高的2#高加排入压力较低的1#高加,而压力较低高加疏水,经过疏水手动阀控制排至除氧器,另外还有一路紧急放水阀紧急情况下疏水外排。
本身虽有汽液两相流疏水器(YWK_3型)自动调节水位,但是生产过程中经常低水位运行,需要靠疏水手动阀辅助控制疏水水位。
2统计高加使用率通过统计,兖矿国宏运行的近三年内,高加投入率相当低:1#高加总共运行573天,使用率52.33%,2#高加运行30天,使用率2.74%。
毕竟是化工厂,发电不是主业,发电汽轮机运行时间有限,我们暂且不考虑这个因素。
就拿全厂正常运行来说,1#高加使用外界蒸汽,利用率也不超过60%。