疏水管道温度计算方法及其在阀门泄漏诊断中的应用

摘要

火电厂阀门泄漏将会降低整个发电机组的整体效率，甚至可能会直接威胁人员安全和机组运行的安全性。目前，诊断阀门泄漏的方法很多，但是这些方法都有一定的局限性，在火电厂复杂的环境中很难诊断出阀门的早期泄漏故障。因此，基于疏水管道温度场研究阀门泄漏故障具有重要的理论价值和良好的工程应用前景。
　　当阀门发生泄漏时，阀前管壁温度也会相应的变化，因而阀前管壁温度可以用来作为检测阀门是否发生泄漏的诊断特征参数。本文采用理论分析、数值模拟和工程实例验证相结合的方法，对基于疏水管道温度场分布检测的检漏方法进行了研究分析，从而得出火电厂疏水阀门泄漏检测新方法。
　　首先，本文将疏水管道划分成若干微元段控制体，建立圆筒壁传热模型。依据圆筒壁传热理论建立管道在不同阀门泄漏工况下的温度场计算模型。然后，以阀门未漏与阀门泄漏的两个诊断模型作为依据，建立了相对应的数学模型，并从中提炼出了管壁温度计算程序所需要的逻辑程序框图，在此基础上，编写了阀前管壁温度计算软件。与此同时，为了有效解决水蒸汽物性参数的计算精度，本文对水蒸汽状态方程和IAPWS-IF97的计算精度进行了分析，最终选择了IAPWS-IF97作为水蒸汽的物性参数的计算公式，在此基础上开发出了疏水管道管壁温度计算软件。
　　最后，本文探索出一种火电厂蒸汽疏水阀门泄漏诊断新方法。该方法分两步对阀门进行泄漏故障进行诊断。第一步为定性诊断，通过疏水管道管壁温度计算软件计算出阀门未泄露时的管壁温度。管壁温度实测值低于此温度，判定阀门未发生泄漏。如果高于此温度，进行第二步定量诊断。通过对火电厂疏水管道在不同阀门泄漏工况下的温度场分布进行大量数值模拟计算，得出疏水管道壁温度与泄漏量、管道内径、保温层厚度等因素之间的变化关系，采用数学建模方法，把数值模拟所得出的数据拟合成定量计算公式，利用该计算公式实现阀门泄漏定量诊断。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与课题来源

1．1．1 研究背景

1．1．2 课题来源

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 存在的问题及发展趋势

1．3．1 阀门检漏领域存在的问题

1．3．2 阀门检漏技术发展趋势

1．4 本文主要研究内容

第二章 蒸汽疏水系统管壁温度计算方法

2．1 概述

2．2 物理模型与数学模型

2．2．1 物理模型

2．2．2 数学模型

2．3 稳态泄漏工况下阀门前管道温度场计算流程

2．4 无泄漏工况下阀门前管道温度场分布计算

2．5 小结

第三章 蒸汽疏水系统管壁温度计算软件开发

3．1 概述

3．2 软件开发平台选择

3．3 软件功能设计

3．4 软件关键功能模块开发

3．5 蒸汽热物性参数计算

3．5．1 水蒸汽状态方程

3．5．2 IAPWS-IF97计算公式

3．5．3 水蒸汽热力性质计算方法比较

3．6 小结

第四章 基于阀前管道温度分布提取泄漏故障特征的方法

4．1 概述

4．2 阀前管壁温度法提取泄漏故障特征的基本思路

4．2．1 阀前管壁温度分布规律分析

4．2．2 阀门泄漏温度特征的定义及其计算方法

4．3 影响阀前管壁温度的因素分析

4．3．1 室温对管壁温度的影响

4．3．2 管道结构参数对管壁温度的影响

4．3．3 管壁温度与保温层厚度的关系

4．3．4 管壁温度与蒸汽参数的关系

4．3．5 阀前管壁温度特征与泄漏量定量关系

4．3．6 管壁温度多变量的模型建立与分析

4．4 用阀前管壁温度特征诊断阀门泄漏的方法

4．4．1 阀门泄漏等级定义

4．4．2 阀门泄漏诊断基本方法

4．4．3 诊断实例验证

4．5 小结

第五章 蒸汽疏水阀门泄漏诊断工程实例研究

5．1 概述

5．2 工程实例1—无泄漏工况下温度场计算

5．3 工程实例2—有泄漏工况下温度场计算

5．4 小结

全文总结

参考文献

致谢

参加的科研项目

公开发表的论文

申请实用新型专利