基于转子温度场模拟计算的电站锅炉空预器热点检测方法

摘要

本发明公开了一种基于转子温度场模拟计算的电站锅炉空预器热点检测方法，该方法按以下步骤实施：确定所要监控的空预器的参数，并设置温度参考值；实时采集各种参数并将所得参数值输入到计算模型中；边界温度值初始化，并确定边界条件；用一个差分方程，得到该段、该分仓内部及其出口边界上流体和受热面的温度；若迭代过程前后两次得到的温度误差符合设定的温度参考值的要求，则计算结束，否则更新边界温度值重新迭代。当现有热点检测系统的红外热点传感器或执行机构故障，系统发出切换命令，用本发明方法模拟计算得到的温度场参数作为控制的参考值，提高了空预器热点检测装置的可靠性，保证该检测系统安全稳定运行。

主权项

1.一种基于转子温度场模拟计算的电站锅炉空预器热点检测方法，其特征在于，该方法按以下步骤实施：步骤1：利用现有的空预器热点检测装置，确定所要监控的空预器的结构参数：半径R(m)、转子高度h(m)、旋转角速度ω(rad/s)，设置该空预器热点检测装置的温度参考值；步骤2：实时采集以下参数：流速、密度、比热、热传导率、换热系数、蓄热元件单位体积上的换热面积、温度；并将所得参数值输入到方程式(1)和方程式(2)中：（1）(2)其中，v为空预器内部气体的流速，单位为m/s；ρ为密度，单位为kg/m³；c为比热，单位为J/kg·K，密度、比热指空预器内部气体的密度和比热；为蓄热元件横截面积比，单位为m²/m²；T为温度，单位为K；ω为旋转角速度，单位为rad/s；σ为蓄热元件体积比，单位为m³/m³；λ为空预器内部金属蓄热元件的热传导率，单位为W/m·K；r，z，θ分别为径向、轴向和周向坐标变量，单位分别为m、m、rad，α为流体与金属蓄热元件换热面的换热系数，单位为W/m²·K；β为蓄热元件单位体积上换热面积，单位为m²/m³；下标g和m分别表示烟气和蓄热元件；步骤3：对边界温度值进行初始化，设置T_m、T_g为任意值，并确定边界条件如下：径向：i＝0时，令T_m(-1，j，k)＝T_m(0，j，k)；i＝N_r时，考虑热损失系数α′，令T_m(N_r+1，j，k)＝T_m(N_r，j，k)-Δrα′/λ_g[T_m(N_r，j，k)-T′]周向：j＝0时，令+号定义为上一个测算边的结果；j＝N_θ时，令+号定义为上一个测算边的结果；轴向：k＝0时，令T_m(i，j，-1)＝T_m(i，j，0)；k＝N_z时，令T_m(i，j，N_z+1)＝T_m(i，j，N_z)；步骤4：将步骤2所得的方程式(1)和方程式(2)合并，并写成差分方程式(3)的形式：αβT_m(i，j，k)-αβT_g(i，j，k)+ωσ_mρ_mc_m×Δ₁T_m+Δ₂T_m+Δ₃T_m+Δ₄T_m+Δ₅T_m＝0(3)其中，方程式(3)的抛物线型偏差分方程用标准的数值方法进行测算，柱面坐标r，θ，z用变量i，j，k表示，分别代表其径向、周向和轴向的位置，i，j，k的取值范围分别为：i∈[0，N_r]，j∈[0，N_θ]，k∈[0，N_z]    (4)其中N表示在相应坐标分割点的数目，通过迭代计算，可得到该段(i，j，k)流体和受热面的温度；步骤5：对方程式(3)进行迭代，若迭代过程前后两次得到的温度误差符合设定的温度参考值的要求，则计算结束，将所得温度场数值输入到空预器系统主控制器中，用计算的温度值取代实际检测温度值，完成空预器热点的检测与判别；否则更新步骤3中的边界温度值，回到步骤4继续。