标准节流装置在启动和低负荷工况的全补偿

　　火力发电厂中测量机组主蒸汽流量的标准节流装置按满负荷时的额定参数进行设计.机组在启动和低负荷工况时,主蒸汽的温度、压力、流量偏离节流装置的设计点,使流量公式中的流出系数、膨胀系数、蒸汽密度等参数均偏离设计值.因而节流装置的流量示值含有相当大的附加误差.为了消除该附加误差,一般已实现蒸汽密度的温度、压力补偿措施.而对于流量公式中其他各参数也注意到应进行关于运行温度、压力、差压的补偿.但并未实现流量公式中全部参数的补偿.本文通过对节流装置流量公式的误差分析指出,可以用一个准确度为0·2%的蒸汽密度补偿公式和一个形式简单、准确度为0·1%的除蒸汽密度以外流量公式中全部参数的补偿公式,实现流量测量的全补偿.经过在机组的计算机工作站上对全补偿公式进行编程或组态,已实现对200MW和300MW机组的主蒸汽流量测量的全补偿.

　　1　标准节流装置在启动和低负荷工况的误差分析

　　标准节流装置的流量公式为

　　在设计节流装置时式(1)中的流出系数c、膨胀系数ε、节流件开孔比β、节流件孔径d、蒸汽密度ρ和节流件差压Δp是对应于机组满负荷的蒸汽额定温度t、压力p和流量q的设计值.机组在启动和低负荷工况运行时,参数c,ε,β,d,ρ和Δp均偏离设计值,使流量示值含附加误差.其中密度ρ的影响最严重.为此,一般已对蒸汽密度采取温度压力的补偿.其中如式(2)所示的分段的非线性密度补偿公式准确度较高.

　　式中,b0,b1,b2,b3为由分段的蒸汽参数区域所决定的系数.

　　例如,当主蒸汽参数变化范围为t =300℃~550℃,p=2~14 MPa和过热度大于40℃时,将参数分成4个区,可使式(2)最大误差仅为0·2%.下面仅列出其中一个区的系数值;当t=300℃~ 420℃,p =7~14 MPa时,b0=1.941 32×10-3,b1=3.406 61×10-4,b2=0.182 10,b3=-1 185.1.这样可使因密度变化产生的流量附加误差降到0·1%(不含变送器误差).

　　为了对流量公式中ρ以外各参数进行补偿,令系数

　　使流量公式改写为

　　当运行参数偏离设计值时,系数K随之改变,如果仅对ρ进行补偿,而将K作为常数,则产生流量的附加误差.附加误差的变化规律用下例说明:某机组主蒸汽机流量用标准喷嘴测量,其主要设计值如下:t =540℃,p =13.732 6 MPa,常用流量q =93·056 6 kg/s,管道内径Dt= 257·414 mm,开孔比βt=0·739 05,常用差压Δp =0·110 79 MPa.当实际运行参数t,p和q 变化时,取密度ρ为准确值可算出如图1~3所示仅因系数K变化产生的流量附加误差δqq,其中最大误差达5%.由此可见,须对系数K进行t,p和Δp(即q)的补偿.选取适当的的补偿公式可使K的附加误差下降到0·1%左右.这样,全补偿流量公式可写成