火电机组的流量补偿

火电机组的流量补偿

在热工测量中，某些参数的测量受其它参数的变化影响较大时，应考虑对测量信号进行校正。需要考虑校正的测量信号主要有：给水系统中的汽包水位、给水流量、主汽流量；汽温系统中的减温水流量；制粉系统中的磨一次风量；送风系统中的冷风量和热风量。

主要单位换算： 1kgf/cm2=9.80665*10**4Pa

1bar=10**5Pa

1ata=9.80665*10**4Pa (工程大气压)

1atm=1.01325*10**5Pa

1． 用差压变送器测量的汽包水位信号压力校正

汽包水位测量的取样装置有单室平衡容器和双室平衡容器之分。

1.1 双室平衡容器补偿

测量装置示意图如图1所示，采用饱和蒸汽加热正压头水柱，使之处于饱和蒸汽。 由图可推得如下公式：

ΔP=P+-P-

=ρw*g*L-ρs *g*（L-（h0+h））-ρw *g*（h+h0）

即：

h=（L-h0）-ΔP/（（ρw- ρs）*g）

式中： h——水位（单位：m）

ΔP——差压（单位：Pa）

ρw——饱和水密度（单位：kg/m3）

ρS——饱和蒸汽密度（单位：kg/m3）

g——重力加速度

补偿公式SAMA图如图2所示。图中：汽包压力按表压

计算；汽包水位按差压（Pa）值计算，若原为mmH2O，则换

算关系为：1mmH2O=9.8Pa≈10Pa。折线函数1为（ρw- ρs）；

除法器2的系数为：G1=1、B1=0、G2=9.80665、B2=0；常数C

为（L-h0）；减法器3的系数为：G1=G2=1000。 汽包压力汽包水位

汽包水位

图2 双室平衡容器校正回路

（ρw- ρs）是汽包压力P的函数，可通过查《饱和水与饱和蒸汽表》经运算得出。下表给出石景山2#（200MW）机组汽包水位双室平衡容器补偿（ρw- ρs）的折线函数。 汽包压力（Mpa） 0 0.4 1.4 2.9 4.9 11.9 14.9 16.9

912.4 859.0 807.2 752.4 585.0 506.5 445.6 ρw- ρs（kg/m3） 957.8

注：

1 《饱和水与饱和蒸汽表》中的压力为绝对压力，实际计算时所用为表压。二者之间的关系为：表压+1标准大气压=绝对压力（1标准大气压=1bar）。因此，在查表时，应将所查压力值+1。如：查0.4Mpa时的（ρw- ρs），应查5bar时的值，即（1/0.0010928-1/0.37481=912.4），而不是4bar时的值，即（1/0.0010839-1/0.46242=920.4）。

2 上述公式适用于汽包0位与平衡容器0位一致的情况。

1.2 单室平衡容器补偿

测量装置示意图如图3所示。

差压变送器

图3 单室平衡容器示意图

由图可推得如下公式：

ΔP=P+-P-

=ρ凝*g*L-ρs *g*（L-（h0+h））-ρw *g*（h0+h）

即： 汽包压力汽包水位h=（（ρ凝-ρS）*g*L-ΔP）/（ρW-ρS）*g

式中： h——水位（单位：m）

ΔP——差压（单位：Pa）

ρw——饱和水密度（单位：kg/m3）

ρS——饱和蒸汽密度（单位：kg/m3）

ρ凝——汽包外水柱密度（单位：kg/m3）

g——重力加速度

补偿公式SAMA图如图4所示。图中：汽包压力按表压计

算；汽包水位按差压（Pa）值计算，若原为mmH2O，则换算汽包水位

图4 单室平衡容器校正回路

关系为：1mmH2O=9.8Pa≈10Pa。折线函数1为（ρ凝- ρs）；折线函数3为（ρW- ρs）

注：

1 采用单室平衡容器构成校正回路时，通常按50℃确定ρ凝，没有考虑ρ凝随温度变化带来的影响，在使用中平衡容器水柱温度变化较大时，将产生较大的误差。因此，采用这种方式时，要注意避免平衡容器水柱温度的过大变化，例如采用一定的防护或保温措施。

2（ρ凝- ρs）、（ρW- ρs）是汽包压力P的函数，因此上述校正回路可表示为：

h=（F（P）-Δp）/f（P）

在较大压力范围内（如0~200公斤/厘米3），（ρ凝- ρs）*g*L=F（P）可用直线方程近似：（ρ凝- ρs）*g*L=K3-K4*P，因此，校正回路可变为：

h=（K3-K4*P-Δp）/f（P）

（ρ凝- ρs）*g =K3-K4*P=1000.9-7.410*P在冷水温度为50℃，汽压为0.10~18.63Mpa范围内，计算误差小于±1.3%。

（ρ凝- ρs）*g =673.84+2.9043*P+21.3791*SQR（225.56-10.197*P）取冷水温度为40℃，汽压在0.1~20.2Mpa范围内，计算误差不超过±0.3%。

在汽包压力为30~130公斤/厘米3范围内时，（P）f也可用直线近似（：ρW- ρs）*g=K1-K2*P，因此，校正回路可变为：

h=（K3-K4*P-Δp）/（K1-K2*P）

（ρW- ρs）*g=908.8-27.685*P在冷水温度为50℃，汽压为0.39~18.63Mpa范围内，计算结果与实际值的误差小于±2.5%。

（ρW- ρs）*g=942.36-50.418*P+2.8855*P*P-0.09627*P**3在冷水温度为40℃，汽压为2.94~20.59Mpa范围内，计算结果与实际值的误差小于±1.0%。

还有将误差看成汽包压力的函数进行校正的方案，h=Δp*K*f（P）这种方式只对正常水位有较好的校正作用，水位偏离正常值时误差较大。

2． 过热蒸汽流量的压力温度校正

电厂中过热蒸汽流量的测量一般采用标准节流元件。这种节流装置在设计参数下运行时，

测量精度较高，而参数偏离设计值时误差较大。为了在压力主汽温度

和温度变化时，仍能保持一定的精度，可对测量信号进行压

力和温度校正。

蒸汽的重度随压力和温度的变化而变化（重度：即重力密度，Υ=ρ*g），过热蒸汽在压力为10~160公斤/厘米3，

温度为300~555℃的范围内，重度Υ与压力P、温度t的关系可用经验公式：

Υ=1.82*P/(t/100+1.66-0.55*P/100)

此时，过热蒸汽流量 G可表示为： G=K*SQR（Υ*Δp）=K*SQE（（1.82*P/

（t/100+1.66-0.55*P/100））*Δp）

式中， G——过热蒸汽流量（kg/h）

Υ——过热蒸汽重度（kgf/m3）

Δp——变送器测量差压（kg/cm2）

P——过热蒸汽压力（kg/cm2）

t——过热蒸汽温度（℃）

K——系数 左主汽流量图5 过热蒸汽流量校正回路

校正回路SAMA图如图5所示。

另：北京电力试验研究所提出，在压力为5~140公斤力/厘米2，温度为200~550℃范围内，过热蒸汽的密度可表示为：

ρ=K*P/T

式中， ρ——过热蒸汽密度（公斤/米2）

T——过热蒸汽绝对温度（K）

K——系数，根据校正范围不同取不同的值。

过热蒸汽质量流量的校正方程为：

M=C*SQE（Δp）*SQE（ρ/ρ额定）=C’*SQE（Δp*P/T）

式中， M——蒸汽质量流量（公斤/小时）

C’=C*SQE（K/ρ额定）——系数，其中C为常数，ρ额定是节流元件设计参数下蒸汽的密度。

3． 给水流量补偿（温度补偿）

给水温度给水流量校正回路SAMA图如右图所示：

所需参数：给水流量（0-100kPa，0-800t/h）、给水温度（0-300℃） 以石景山电厂2#机组（200MW）为例，额定压力：17.64MPa

（180*0.098665）；额定温度：249.4℃。给水温度，即高加出口温度，当高加投入时，为250℃，当高

加不投时，为150℃。

y=f（x）为给水温度的修正系数，修正曲线如下：

额定压力17.64MPa为表压，表压+0.1=绝对压力，即℃绝对压力为：17.74MPa=177.4bar，根据绝给水流量

对压力查水蒸气性质表（水蒸气性质表中的压力为绝对压力），求得17.74MPa下，不同温度所对应的不同比容V（单位：m3/kg），见下表：

V设/V 温度

（175bar） （180bar） （177.4bar） (℃)