一种火电机组给水流量测定方法

摘要

本发明公开了一种火电机组给水流量测定方法，取用机组设计工况给水流量、机组功率、给水管道内径、待测工况给水压力、给水温度、给水动力粘度；测点位置、毕托管测得的测点处给水动压。计算得到各测点处给水流速，计算得到给水流量估算值、给水平均流速、给水管内流动雷诺数，确定给水沿管道截面流速分布。利用给水沿管道截面流速分布，计算测点处给水流速与平均给水流速的关系，确定各测点处流速权数。利用各测点处测得的给水流速，结合各测点处流速权数，计算平均给水流速和给水流量，并与给水流量初始值比较，若偏差不满足精度要求，则进行迭代计算，直至偏差满足精度要求，确定给水流量。

主权项

一种火电机组给水流量测定方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)，测点布置与测点流速测算：在给水管道任一截面内沿半径方向选取距离截面圆心处长度r＝0、r＝0.4R、r＝0.8R、r＝0.95R的四个位置为测点，利用毕托管测量给水的动压Δp_i，则各测点处给水流速测量值v_mi为：$v_{\mathrm{mi}}=\sqrt{\frac{2\Delta p_i}{\rho }}---\left(1\right)$式中：v_mi——i取1～4，分别对应r＝0、r＝0.4R、r＝0.8R、r＝0.95R测点处测得的给水流速测量值；Δp_i——i取1～4，分别对应r＝0、r＝0.4R、r＝0.8R、r＝0.95R测点处测得的给水动压测量值；ρ——给水密度；R为给水管道半径；(2)，预估给水流量，得到给水流量初始值：$D_{w1}\approx D_{w0}\frac{P_{\mathrm{el}}}{P_{\mathrm{el}0}}---\left(2\right)$式中：D_w1——给水流量初始值；P_el——待测工况机组功率；D_w0——取用的设计工况给水流量；P_el0——取用的设计工况机组功率；(3)，计算各测点流速权数：31)，利用所述给水流量初始值D_w1、给水管道内径和给水密度，预估给水平均流速初始值v_a’：${v_a}^{\prime }=\frac{4D_{w1}}{\mathrm{\rho \pi }{d}^2}---\left(3\right)$式中：v_a’——给水平均流速初始值；d——给水管道内径；32)，根据给水平均流速初始值，计算给水管道内流动的雷诺数Re：$\mathrm{Re}=\frac{\rho {v_a}^{\prime }d}{\eta }---\left(4\right)$式中：η——给水动力粘度；33)，在紊流情况下，即Re>2000时，计算给水管道截面径向的速度分布v为：$v=v_{\max }{(1-\frac{r}{R})}^{\frac{1}{n}}---\left(6\right)$式中v_max为给水管道轴心处给水流速，紊流速度分布常数n计算如式(7)所示：$n=10-{3e}^{-10^{-6}\mathrm{Re}}---\left(7\right)$34)，根据所述给水管道截面径向的速度分布v以及管道截面面积，根据式(8)建立沿给水管道截面平均速度v_a的模型：$v_a=\frac{{\int }_0^{R}2\mathrm{\pi rvdr}}{\pi R^2}=2(\frac{n}{n+1}-\frac{n}{2n+1})v_{\max }---\left(8\right)$35)，在给水管道截面径向的速度分布v的情况下，估计各测点对应的平均流速：将各测点距离截面圆心处长度r代入式(6)，得到各测点处预测流速v₁、v₂、v₃、v₄：$\left\{\begin{array}{c}{v}_1=v_{\max }\\ v_2={0.6}^{\frac{1}{n}}{v}_{\max }\\ v_3={0.2}^{\frac{1}{n}}{v}_{\max }\\ v_4={0.05}^{\frac{1}{n}}{v}_{\max }\end{array}\right.---\left(9\right)$联立(8)和式(9)，消去v_max，得到各测点对应的平均流速预测值v_a1、v_a2、v_a3、v_a4：$\left\{\begin{array}{c}{v}_{a1}=2(\frac{n}{n+1}-\frac{n}{2n+1})v_1\\ v_{a2}=\frac{2(\frac{n}{n+1}-\frac{n}{2n+1})}{{0.6}^{\frac{1}{n}}}{v}_2\\ v_{a3}=\frac{2(\frac{n}{n+1}-\frac{n}{2n+1})}{{0.2}^{\frac{1}{n}}}{v}_3\\ v_{a4}=\frac{2(\frac{n}{n+1}-\frac{n}{2n+1})}{{0.05}^{\frac{1}{n}}}{v}_4\end{array}\right.---\left(10\right)$36)，根据各测点对应的平均流速预测值v_a1、v_a2、v_a3、v_a4，计算沿给水管道截面平均速度值，如式(11)所示：$v_a=\frac{{\Sigma }_{i=1}^4{v}_{\mathrm{ai}}}{4}---\left(11\right)$将式(10)代入(11)，得$v_a=0.5(\frac{n}{n+1}-\frac{n}{2n+1})v_1+\frac{0.5(\frac{n}{n+1}-\frac{n}{2n+1})}{{0.6}^{\frac{1}{n}}}{v}_2+\frac{0.5(\frac{n}{n+1}-\frac{n}{2n+1})}{{0.2}^{\frac{1}{n}}}{v}_3+\frac{0.5(\frac{n}{n+1}-\frac{n}{2n+1})}{{0.05}^{\frac{1}{n}}}{v}_4---\left(12\right)$根据式(13)，计算各测点流速权数K₁、K₂、K₃、K₄：$\left\{\begin{array}{c}{K}_1=0.5(\frac{n}{n+1}-\frac{n}{2n+1})\\ K_2=\frac{0.5(\frac{n}{n+1}-\frac{n}{2n+1})}{{0.6}^{\frac{1}{n}}}\\ K_3=\frac{0.5(\frac{n}{n+1}-\frac{n}{2n+1})}{{0.2}^{\frac{1}{n}}}\\ K_4=\frac{0.5(\frac{n}{n+1}-\frac{n}{2n+1})}{{0.05}^{\frac{1}{n}}}\end{array}\right.---\left(13\right)$(4)，迭代逻辑：由所述各测点的给水流速测量值v_mi和各测点的流速权数K_i，计算基于测点流速测量值的给水管道截面的平均流速：v_ma＝∑K_iv_mi   (14)则所测工况的给水流量为：$D_w=\frac{\rho v_{\mathrm{ma}}\pi d^2}{4}---\left(15\right)$将计算得到的给水流量D_w与初始计算值D_w1进行误差校验，若相对误差大于预设值，则以计算流量为初始流量，重新计算，直至流量相对误差小于等于预设值，此时得到的给水流量即为待测工况的给水流量。