一种带测温电缆的空冷单元散热系数实时确定方法与流程

1.本发明属于燃煤机组节能降耗技术领域，涉及一种带测温电缆的空冷单元散热系数实时确定方法。


背景技术：

2.由于显著的节水特性，空冷电厂在富煤缺水地区得到了广泛的发展，装机容量已超过2亿kwh。空冷机组冷端运行优化以及何时进行翅片管清洁依赖于空冷散热器散热系数的获得。现阶段，空冷电厂并没有实时计算散热器散热系数的方法，其散热系数的获得来源于设备出厂时的空冷元件散热系数工程和折减系数相乘获得，难以反映空冷散热器实时状况。一方面，空冷翅片管束暴露在环境之中，受脏污影响较为严重，采用固定的实验数值，精度不足；另一方面空冷散热器面积庞大，对于600mw等级机组，空冷单元一般为7行8列56个a型单元，总散热面积达到160万m2以上，各个单元差异较为明显，使用统一的散热系数难以分别获得各个单元实际运行状况。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种带测温电缆的空冷单元散热系数实时确定方法，以解决现有技术中空冷电厂缺乏实时获得散热器散热系数，且难以精确的获得散热器中各个空冷单元的散热系数。
4.为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
5.一种带测温电缆的空冷单元散热系数实时确定方法，包括以下步骤：
6.步骤1，通过测量得到的空冷单元频率确定空冷单元风量；
7.步骤2，确定空冷单元的进风温度和出风温度，所述出风温度为空冷翅片管束外不同部位出风温度的平均值；不同出风部位沿空冷翅片管束的长度方向设置；
8.步骤3，通过空冷单元风量、空冷单元的进风温度、空冷单元的出风温度确定空冷单元的散热量；
9.步骤4，通过空冷单元散热量确定空冷单元的散热系数。
10.本发明的进一步改进在于：
11.优选的，步骤1中，空冷单元频率和空冷单元风量之间的关系式为：
12.l
ij
＝af
ij
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
13.其中，l
ij
‑‑
空冷单元风量，下标ij代表空冷单元位于空冷散热器的第i行第j列；
14.f
ij
‑‑
空冷单元频率，为对空冷风机频率的实测值；
15.a
‑‑
系数。
16.优选的，步骤2中，所述空冷单元的进风温度为环境温度，所有空冷单元的进风温度都相同。
17.优选的，步骤2中，所述不同部位出风部位包括上部、中部和下部；上部设置有上测温电缆，中部设置有中测温电缆，下部设置有下测温电缆，三个电缆沿空冷翅片管束的长度
方向等分设置；测温电缆的长度方向垂直于空冷翅片管束的长度方向；所述出风温度为三个测温电缆测温的平均值。
18.优选的，每一个测温电缆上设置有n个测点，
19.上部出风温度为：
20.中部出风温度为
21.上部出风温度
22.优选的，步骤2中，空冷单元出风温度为：
[0023][0024]
优选的，步骤3中，空冷单元的散热量为：
[0025]qij
＝l
ij
ρc
p
(t
a2ij-t
a1ij
)(6)
[0026]
其中，q
ij
–
第i行第j列空冷单元散热量；
[0027]
l
ij
‑‑
第i行第j列空冷单元中空冷风机的风量；
[0028]
ρ
‑‑
空气密度；
[0029]cp
‑‑
空气定压比热容；
[0030]
t
a2ij
‑‑
为空冷单元的出风温度；
[0031]
t
a1ij
‑‑
为空冷单元的进风温度。
[0032]
优选的，所述空气密度计算过程中，取空冷单元的进风温度和出风温度平均值作为密度计算基点：
[0033]
t
aij
＝(t
a2ij
t
a1ij
)/2。
[0034]
ρ＝1.293
×
(p
atm
/101.325)
×
273.15/(t
aij
273.15)；
[0035]
其中，p
atm
‑‑
当地实测大气压。
[0036]
优选的，步骤4中，所述散热系数k
ij
的计算过程为：
[0037][0038]
其中，q
ij
为空冷单元散热量；a为空冷单元散热面积；δt
mij
为对数换热温差，其计算公式为：
[0039][0040]
其中，t
a2ij
‑‑
为空冷单元的出风温度；
[0041]
t
a1ij
‑‑
为空冷单元的进风温度；
[0042]
ts‑‑
汽轮机排汽温度，为实测值。
[0043]
优选的，其特征在于，步骤4中能够计算空冷散热效率，计算公式为：
[0044][0045]
其中，ts‑‑
汽轮机排汽温度，为实测值；
[0046]
t
a2ij
‑‑
为空冷单元的出风温度；
[0047]
t
a1ij
‑‑
为空冷单元的进风温度。
[0048]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0049]
本发明公开了一种带测温电缆的空冷单元散热系数实时确定方法，该确定方法通过空冷单元频率、空冷单元的进风温度、出风温度计算出空冷单元风量，通过空冷单元风量、空冷单元的进风温度、空冷单元的出风温度确定空冷单元的散热量；通过空冷单元散热量确定空冷单元的散热系数。该方法突破了传统的电厂设置测温电缆用于监测空冷单元管束温度，防止温度过低冻裂管束，达到防冻的作用，当某些管束温度过低时给予关闭的作用，本发明通过测温电缆监测到的温度，计算不同空冷单元的实时散热系数以及散热效率，使得机组运行人员能够实时获得散热系数，一方面使得运行人员对空冷单元脏污程度有直观的了解，一方面为空冷经济运行提供指导，达到节能减排的目的。这种空冷单元散热系数的实时确定方法可满足工程所需。
附图说明
[0050]
图1为本发明的系统结构图；
[0051]
其中：1-蒸汽分配管；2-空冷翅片管；3-上测温电缆；4-中测温电缆；5-下测温电缆；6-空冷风机。
具体实施方式
[0052]
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
[0053]
本发明公开了一种带测温电缆的空冷单元散热系数实时确定方法，空冷散热器由多个空冷单元组成，每一个空冷单元包括一个空冷风机和空冷翅片管，空冷单元在空冷散热器内呈矩阵排列。空冷散热器中的某一个空冷单元为第i行，第j个空冷单元。
[0054]
参见图1为空冷单元的结构示意图，每一个空冷单元包括一个蒸汽分配管1，蒸汽分配管1的两侧设置有两排空冷翅片管2，两排空冷翅片管2相对于蒸汽分配管1呈张开形状，使得蒸汽分配管1和两排空冷翅片管2的截面为三角形；每一排空冷翅片管2由若干个空冷翅片管2排列组成，每一个空冷翅片管2的轴线垂直于蒸汽分配管1，两排空冷翅片管2的底部之间设置有空冷风机6。每一排空冷翅片管2外设置有上、中、下三个测温电缆，分别为上测温电缆3、中测温电缆4和下测温电缆5，三个测温电缆均平行于蒸汽分配管1，测温电缆和空冷翅片管2不接触。沿空冷翅片管2的长度方向，三个测温电缆等间距布置。每一个测温电缆上设置有n个测温点，每一个测温点设置有一个测温传感器，n个测温点在一个电缆上沿电缆长度方向等分设置，每一个测温点设置在相邻空冷翅片管2之间，测量空冷风机6吹至空冷翅片管2的温度。
[0055]
该具体的计算方法包括以下步骤：
[0056]
步骤1，通过空冷单元频率确定空冷单元风量。
[0057]
空冷单元风量与空冷单元频率为线性关系，具体的关系式如下式所示：
[0058]
l
ij
＝af
ij
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0059]
其中，l
ij
‑‑
空冷单元风量，下标ij代表空冷散热器第i行第j列的空冷单元；
[0060]fij
‑‑
空冷单元频率，该项为该空冷单元中空冷风机6频率的实测值；
[0061]a‑‑
系数，通过试验测试得到，当空冷风机6叶片角度无调整，可认为该系数不变。
[0062]
步骤2，确定空冷单元进出风温度。
[0063]
t
a1ij
‑‑
空冷单元ij的空冷进风温度，可认为所有空冷单元进风温度相同，均为环境温度；
[0064]
t
a2ij
‑‑
空冷单元ij出风温度，对空冷单元翅片管2出风温度实测得到。
[0065]
具体的，在每一个空冷单元的空冷翅片管束中布置三条测温电缆，三条测温电缆分别平行的布置在空冷翅片管束的上、中、下部位，上中下测点分别用下标u，m，d表示，沿行的水平方向有n个测点，整个空冷单元共计有3n个测点。上层出风温度均取n个测点的算术平均值，中下层出风温度计算亦然，三条测温电缆沿空冷翅片管束的宽度方向等分设置。每一个空冷单元一共设置有3n个测点，每个空冷单元空冷翅片管出风温度测温电缆一般有三条，布置在空冷翅片管束上、中、下三层，
[0066]
则上部出风温度
[0067]
中部出风温度
[0068]
上部出风温度
[0069]
根据空冷翅片管出风温度分布经验规律可得到
[0070][0071]
步骤3，通过空冷单元风量、进风温度和出风温度确定空冷单元散热量。
[0072]qij
＝l
ij
ρc
p
(t
a2ij-t
a1ij
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0073]qij
‑‑
空冷单元散热量，下标ij代表第i行第j列；
[0074]
l
ij
‑‑
空冷风机风量，下标ij代表第i行第j列；
[0075]
ρ
‑‑
空气密度；取空冷单元进出温度平均值作为密度计算基点,t
aij
＝(t
a2ij
t
a1ij
)/2。
[0076]
ρ＝1.293
×
(p
atm
/101.325)
×
273.15/(t
aij
273.15)
[0077]
p
atm
‑‑
当地实测大气压
[0078]cp
‑‑
空气定压比热容，在空冷单元工作温度内可认为常数，取1.005kj/(kg
·
℃)
[0079]
步骤4，计算空冷单元散热系数与散热效率
[0080]
对数换热温差
[0081][0082]
空冷单元散热系数：
[0083][0084]
ts‑‑
汽轮机排汽温度，实测值
[0085]
δt
mij-对数换热温差，计算值
[0086]
a-空冷单元散热面积，设计值，等于总散热面积除以单元个数。
[0087]
空冷散热效率
[0088][0089]
实施例
[0090]
某330mw直接空冷电厂，总散热面积a＝838625m2，共30个空冷单元，
[0091]
则a
ij
＝a/30＝27954.17m2[0092]
通过测试得到50hz工频下，空冷单元进风量l0＝435m3/s，根据风量与频率的线性关系得到：
[0093]
l
ij
＝8.7f
ij
[0094]
在某一时刻下，空冷单元第二行第三列，大气压力p
atm
＝89.5kpa，环境温度t
a1
＝14.5℃，空冷风机频率45hz，汽轮机排汽温度ts＝52℃，测温电缆显示温度阵列如下：
[0095][0096][0097]
t
a1
＝14.5℃
[0098]
[0099]
l
23
＝8.7
×
45＝391.5m3/s
[0100]
ta＝
(
14.5 49.492)/2＝31.996℃
[0101]
空气密度
[0102]
ρ＝1.293
×
(p
atm
/101.325)
×
273.15/(ta 273.15)＝1.293*(89.5/101.325)*273.15/(31.996 273.15)＝1.0223kg/m3[0103]
空气定压比热容
[0104]cp
＝1.005kj/(kg
·
℃)
[0105]
空冷单元散热量
[0106]qij
＝l
ij
ρc
p
(t
a2ij-t
a1ij
)＝391.5*1.0223*1.005*(49.492-14.5)＝14074.888kw
[0107]
空冷对数换热温差
[0108][0109]
空冷单元散热系数
[0110][0111]
空冷散热效率
[0112][0113]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。