凝汽器性能在线监测与预测系统及其使用方法
专利汇可以提供凝汽器性能在线监测与预测系统及其使用方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及发电技术领域，尤其涉及凝汽器性能在线监测与预测系统及其使用方法，解决 现有技术 中存在的缺点，包括 汽轮机 、凝汽器、PLC 控制器 、精智面板、换 热管 、空气 开关 、 开关电源 模 块 、第一 端子 排、第二端子排以及第三端子排，所述汽轮机上连通有排汽管道，所述汽轮机通过排汽管道与凝汽器相连，利用实际运行清洁系数和预测清洁系数值两者的同时显示，直观地判断凝汽器系统的实际工作状态，并能预测出当排汽压 力 变化后对应的清洁系数的走势情况，与凝汽器厂家给出的设计清洁系数值进行比较，精智面板画面实时给出超限报警，提醒和警示现场运行维护人员及时检查和清洗凝汽器换热管，节约运行成本。，下面是凝汽器性能在线监测与预测系统及其使用方法专利的具体信息内容。
1.凝汽器性能在线监测与预测系统，包括汽轮机、凝汽器、PLC控制器、精智面板、换热管、空气开关（4）、开关电源模块（5）、第一端子排（6）、第二端子排（7）以及第三端子排（8），其特征在于，所述汽轮机上连通有排汽管道，所述汽轮机通过排汽管道与凝汽器相连，所述凝汽器上分别连接有循环水进口管道和循环水出口管道，所述汽轮机和凝汽器上均布置有测点，所述测点通过测量元件以及电缆与PLC控制器连接，所述PLC控制器与所述精智面板通讯连接。
2.根据权利要求1所述的凝汽器性能在线监测与预测系统，其特征在于，所述PLC控制器上依次设有CPU（1）、模拟量模块（2）以及温度模块（3）。
3.根据权利要求1所述的凝汽器性能在线监测与预测系统，其特征在于，所述排汽管道、循环水进口管以及循环水出口管上也布置有测点，所述测点通过测量元件和电缆与PLC控制器连接。
4.根据权利要求1所述的凝汽器性能在线监测与预测系统，其特征在于，所述测量元件包括压力变送器、温度变送器和流量变送器。
5.采用权利要求1至4中任一项所述的凝汽器性能在线监测与预测系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、通过测量元件采集现场数据，包括凝汽器的循环水进口温度T3、凝汽器的循环水出口温度T4、汽轮机蒸汽消耗量M1以及汽轮机排气压力P1，经测量元件将信号传输至PLC控制器，利用CPU（1）、模拟量模块（2）以及温度模块（3）进行信号分析，并由精智面板进行显示；
S2、利用精智面板进行画面的组态，通过数据块和配方指令将凝汽器的设计参数进行传输给CPU（1）进行存储，包括换热管的材质Mat、换热管的外径D1、换热管的管壁厚Th、换热管的管子根数N、换热器的换热面积S以及凝汽器的流程数 ；
S3、根据CPU（1）存储的凝汽器的设计参数数据，利用换热管的外径值 和换热管中流动介质的流速Vin，结合HEI标准的实际试验数据和MATLAB插值计算方法，完成对应的传热系数 的修正值的求解，根据PLC控制器实际测量的循环水进口温度T3并利用MATLAB工具进行高次函数、高精度的拟合，计算得出对应的修正传热系数U2，根据换热管的材质Mat和换热管的管壁厚Th，利用模块功能，类比于C语言的查表函数实现求解修正传热系数U3；
S4、根据实际测量的P1和IF97，计算汽轮机排气压力P1对应的饱和蒸汽焓值H1、饱和水的焓值H2和饱和蒸汽温度Ts，
①计算凝汽器总的换热量
②计算对数平均温度
S5、根据能量守恒定律，计算得出凝汽器循环水流量M2，进而可以求解得出换热管中循环水的流速Vin，
③计算循环水流量
④计算循环水的流速
S6、根据计算公式
⑤
⑥其中
并利用PLC运算函数功能实现计算凝汽器的清洁系数KA值，将精智面板画面中的清洁系数报警的阈值设定为设计值±0.05，或者直接设定KA值小于0.75；
S7、将实际汽轮机排汽压力 左右偏移若干个点，分别计算在不同排汽压力下对应的清洁系数的值KA’，然后将各点进行连线，形成清洁系数在不同排汽压力下的曲线；
计算公式如下：
1.P1n为新的排汽压力计算值并计算汽轮机排汽压力P1n对应的饱和蒸汽焓值H1n、饱和水的焓值H2n和饱和蒸汽温度Tsn；
2.根据公式①计算新的总换热量Q1n；
3.⑦计算新的循环水出口温度
4.⑧计算新的平均对数温差
5.⑨计算新的实际清洁系数
根据不同的 取值，在精智面板画面绘制显示出因排汽压力的变化而变化的清洁系数KA’的趋势曲线；
S8、性能曲线计算：先计算实测循环水进口温度不变条件下，汽轮机在不同排汽量条件下对应的排汽压力 ，从而形成一条曲线，计算公式如下：
取新的排汽流量为 ，新的循环水进口温度为 ；
⑩新总换热量
⑪总传热系数
⑫新的循环水出口温度
⑬新的对数平均温差
⑭新排汽温度
⑮其中
根据IF97公式和Tsx计算得出新的排汽压力 ，再计算实测循环水进口温度变化条件下，汽轮机在不同排汽流量条件下对应的排汽压力，形成多条曲线，按照公式⑩-⑮进行计算，但是需要对传热系数U2修正为U2x，计算公式如下：
新循环水进口温度 修正系数
⑯新总传热系数 式中：
--凝汽器新总换热量，kJ；
--凝汽器总的换热量，kJ；
--新的汽轮机蒸汽消耗量，kg/s；
--汽轮机蒸汽消耗量，kg/s；
--循环水流量，kg/s；
--总传热系数，W/( .K)；
--新总传热系数，W/( .K)；
--新的循环水出口温度，℃；
--循环水进口温度，℃；
--新的循环水进口温度，℃；
--循环水进口温度，℃；
--新的对数平均温度，℃；
--对数平均温度，℃；
--新排汽温度，℃；
--排汽温度，℃；
--新的排汽压力，bara；
--排汽压力，bara；
--换热面积， ；
U2x--新循环水进口温度修正系数；
U1、U2、U3--修正系数；
H1--蒸汽焓值，kJ/kg；
H2--饱和水的焓值，kJ/kg；
S9、根据上述算法完成精智面板画面组态各对应编程，将画面组态为：总览画面、清洁系数曲线显示画面、凝汽器性能曲线画面、凝汽器运行状态参数显示画面、凝汽器状态参数趋势曲线显示画面以及报警提示画面。
凝汽器性能在线监测与预测系统及其使用方法
技术领域
背景技术
发明内容
S2、利用精智面板进行画面的组态，通过数据块和配方指令将凝汽器的设计参数进行传输给CPU进行存储，包括换热管的材质Mat、换热管的外径D1、换热管的管壁厚Th、换热管的管子根数N、换热器的换热面积S以及凝汽器的流程数 ；
S3、根据CPU存储的凝汽器的设计参数数据，利用换热管的外径值 和换热管中流动介质的流速Vin，结合HEI标准的实际试验数据和MATLAB插值计算方法，完成对应的传热系数 的修正值的求解，根据PLC控制器实际测量的循环水进口温度T3并利用MATLAB工具进行高次函数、高精度的拟合，计算得出对应的修正传热系数U2，根据换热管的材质Mat和换热管的管壁厚Th，利用模块功能，类比于C语言的查表函数实现求解修正传热系数U3；
S4、根据实际测量的P1和IF97，计算汽轮机排气压力P1对应的饱和蒸汽焓值H1、饱和水的焓值H2和饱和蒸汽温度Ts，
①计算凝汽器总的换热量
②计算对数平均温度
S5、根据能量守恒定律，计算得出凝汽器循环水流量M2，进而可以求解得出换热管中循环水的流速Vin，
③计算循环水流量
④计算循环水的流速
S6、根据计算公式
⑤
⑥其中
并利用PLC运算函数功能实现计算凝汽器的清洁系数KA值，将精智面板画面中的清洁系数报警的阈值设定为设计值±0.05，或者直接设定KA值小于0.75；
S7、将实际汽轮机排汽压力 左右偏移若干个点，分别计算在不同排汽压力下对应的清洁系数的值KA’，然后将各点进行连线，形成清洁系数在不同排汽压力下的曲线；
计算公式如下：
1.P1n为新的排汽压力计算值并计算汽轮机排汽压力P1n对应的饱和蒸汽焓值H1n、饱和水的焓值H2n和饱和蒸汽温度Tsn；
2.根据公式①计算新的总换热量Q1n；
3.⑦计算新的循环水出口温度
4.⑧计算新的平均对数温差
5.⑨计算新的实际清洁系数
根据不同的 取值，在精智面板画面绘制显示出因排汽压力的变化而变化的清洁系数KA’的趋势曲线；
S8、性能曲线计算：先计算实测循环水进口温度不变条件下， 汽轮机在不同排汽量条件下对应的排汽压力 ，从而形成一条曲线，计算公式如下：
取新的排汽流量为 ，新的循环水进口温度为 ；
⑩新总换热量
⑪总传热系数
⑫新的循环水出口温度
⑬新的对数平均温差
⑭新排汽温度
⑮其中
根据IF97公式和Tsx计算得出新的排汽压力 ，再计算实测循环水进口温度变化条件下，汽轮机在不同排汽流量条件下对应的排汽压力，形成多条曲线，按照公式⑩-⑮进行计算，但是需要对传热系数U2修正为U2x，计算公式如下：
新循环水进口温度 修正系数
⑯新总传热系数
式中：
--凝汽器新总换热量，kJ；
--凝汽器总的换热量，kJ；
--新的汽轮机蒸汽消耗量，kg/s；
--汽轮机蒸汽消耗量，kg/s；
--循环水流量，kg/s；
--总传热系数，W/( .K)；
--新总传热系数，W/( .K)；
--新的循环水出口温度，℃；
--循环水进口温度，℃；
--新的循环水进口温度，℃；
--循环水进口温度，℃；
--新的对数平均温度，℃；
--对数平均温度，℃；
--新排汽温度，℃；
--排汽温度，℃；
--新的排汽压力，bara；
--排汽压力，bara；
--换热面积， ；
U2x--新循环水进口温度修正系数；
U1、U2、U3--修正系数；
H1--蒸汽焓值，kJ/kg；
H2--饱和水的焓值，kJ/kg；
S9、根据上述算法完成精智面板画面组态各对应编程，将画面组态为：总览画面、清洁系数曲线显示画面、凝汽器性能曲线画面、凝汽器运行状态参数显示画面、凝汽器状态参数趋势曲线显示画面以及报警提示画面。
图3为本发明提出的凝汽器性能在线监测与预测系统的布置主视图。
具体实施方式
S2、利用精智面板进行画面的组态，通过数据块和配方指令将凝汽器的设计参数进行传输给CPU1进行存储，包括换热管的材质Mat、换热管的外径D1、换热管的管壁厚Th、换热管的管子根数N、换热器的换热面积S以及凝汽器的流程数 ；
S3、根据CPU1存储的凝汽器的设计参数数据，利用换热管的外径值 和换热管中流动介质的流速Vin，结合HEI标准的实际试验数据和MATLAB插值计算方法，完成对应的传热系数 的修正值的求解，根据PLC控制器实际测量的循环水进口温度T3并利用MATLAB工具进行高次函数、高精度的拟合，计算得出对应的修正传热系数U2，根据换热管的材质Mat和换热管的管壁厚Th，利用模块功能，类比于C语言的查表函数实现求解修正传热系数U3；
S4、根据实际测量的P1和IF97，计算汽轮机排气压力P1对应的饱和蒸汽焓值H1、饱和水的焓值H2和饱和蒸汽温度Ts，
①计算凝汽器总的换热量
②计算对数平均温度
S5、根据能量守恒定律，计算得出凝汽器循环水流量M2，进而可以求解得出换热管中循环水的流速Vin，
③计算循环水流量
④计算循环水的流速
S6、根据计算公式
⑤
⑥其中
并利用PLC运算函数功能实现计算凝汽器的清洁系数KA值，将精智面板画面中的清洁系数报警的阈值设定为设计值±0.05，或者直接设定KA值小于0.75；
S7、将实际汽轮机排汽压力 左右偏移若干个点，分别计算在不同排汽压力下对应的清洁系数的值KA’，然后将各点进行连线，形成清洁系数在不同排汽压力下的曲线；
计算公式如下：
1.P1n为新的排汽压力计算值并计算汽轮机排汽压力P1n对应的饱和蒸汽焓值H1n、饱和水的焓值H2n和饱和蒸汽温度Tsn；
2.根据公式①计算新的总换热量Q1n；
3.⑦计算新的循环水出口温度
4.⑧计算新的平均对数温差
5.⑨计算新的实际清洁系数
根据不同的 取值，在精智面板画面绘制显示出因排汽压力的变化而变化的清洁系数KA’的趋势曲线；
S8、性能曲线计算：先计算实测循环水进口温度不变条件下， 汽轮机在不同排汽量条件下对应的排汽压力 ，从而形成一条曲线，计算公式如下：
取新的排汽流量为 ，新的循环水进口温度为 ；
⑩新总换热量
⑪总传热系数
⑫新的循环水出口温度
⑬新的对数平均温差
⑭新排汽温度
⑮其中
根据IF97公式和Tsx计算得出新的排汽压力 ，再计算实测循环水进口温度变化条件下，汽轮机在不同排汽流量条件下对应的排汽压力，形成多条曲线，按照公式⑩-⑮进行计算，但是需要对传热系数U2修正为U2x，计算公式如下：
新循环水进口温度 修正系数
⑯新总传热系数 式中：
--凝汽器新总换热量，kJ；
--凝汽器总的换热量，kJ；
--新的汽轮机蒸汽消耗量，kg/s；
--汽轮机蒸汽消耗量，kg/s；
--循环水流量，kg/s；
--总传热系数，W/( .K)；
--新总传热系数，W/( .K)；
--新的循环水出口温度，℃；
--循环水进口温度，℃；
--新的循环水进口温度，℃；
--循环水进口温度，℃；
--新的对数平均温度，℃；
--对数平均温度，℃；
--新排汽温度，℃；
--排汽温度，℃；
--新的排汽压力，bara；
--排汽压力，bara；
--换热面积， ；
U2x--新循环水进口温度修正系数；
U1、U2、U3--修正系数；
H1--蒸汽焓值，kJ/kg；
H2--饱和水的焓值，kJ/kg；
S9、根据上述算法完成精智面板画面组态各对应编程，将画面组态为：总览画面、清洁系数曲线显示画面、凝汽器性能曲线画面、凝汽器运行状态参数显示画面、凝汽器状态参数趋势曲线显示画面以及报警提示画面。
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