一種蒸汽受熱面并聯(lián)管節(jié)流縮孔的計(jì)算和選擇方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種蒸汽受熱面并聯(lián)管節(jié)流縮孔的計(jì)算和選擇方法，方法步驟如下：(1)獲取運(yùn)行各管屏受熱面結(jié)構(gòu)，采集每根管子的長(zhǎng)度、直徑、彎頭數(shù)量、彎頭型式、大小截面突變型式的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，計(jì)算每根管路的沿程和局部阻力；(2)確定整個(gè)管屏的流量數(shù)學(xué)表達(dá)式；(3)確定整個(gè)管屏的各根管路阻力數(shù)學(xué)表達(dá)式，計(jì)算出每個(gè)管路的流速值，對(duì)每根管路計(jì)算出的流速和流量值進(jìn)行綜合比較，在流速大的管路上加裝節(jié)流縮孔，以達(dá)到每根管路的流速基本相同；(4)確定節(jié)流縮孔的局部阻力系數(shù)和節(jié)流縮孔的內(nèi)徑。本發(fā)明減少了發(fā)生鍋爐蒸汽受熱面的超期過(guò)熱和超溫爆管問(wèn)題，提高了鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
-種蒸汽受熱面并聯(lián)管節(jié)流縮孔的計(jì)算和選擇方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于電站鍋爐受熱面流體力學(xué)、水動(dòng)力學(xué)和工程熱力學(xué)計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域，特 別是一種蒸汽受熱面并聯(lián)管節(jié)流縮孔的計(jì)算和選擇方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鍋爐蒸汽受熱面由于設(shè)計(jì)和運(yùn)行調(diào)整上的原因，不同程度的存在著煙氣側(cè)和蒸汽 側(cè)的熱偏差。熱偏差還分為各區(qū)域屏間熱偏差和同屏管間熱偏差。熱偏差的存在對(duì)鍋爐的 安全運(yùn)行構(gòu)成威脅，長(zhǎng)此W往，會(huì)導(dǎo)致部分管壁的長(zhǎng)期超溫，甚至發(fā)生爆管，影響發(fā)電機(jī)組 的非計(jì)劃停運(yùn)，可利用小時(shí)數(shù)減少，發(fā)電量下降，爆管停爐檢修需要的人力、材料，發(fā)電量的 減少均影響了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。為了減少爐內(nèi)受熱的不均勻性問(wèn)題可W進(jìn)行燃燒系統(tǒng)的優(yōu)化 調(diào)整，減少爐膛兩側(cè)的煙溫偏差問(wèn)題，也可W通過(guò)技術(shù)改造進(jìn)行管屏受熱面的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè) 計(jì)和改進(jìn)。W上兩種方法的工作量很大，需要較多的人力、財(cái)力和時(shí)間才能完成，而根據(jù)受 熱面的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、長(zhǎng)期的運(yùn)行參數(shù)和部分現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的補(bǔ)充可W有針對(duì)性的找到同屏間 管路的熱偏差，從而消弱屏間和同屏管路之間熱偏差的疊加問(wèn)題，也是減小流量不均和受 熱不均的較好的解決方法，此方面的研究正是本領(lǐng)域技術(shù)人員努力的方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提出一種蒸汽受熱面并聯(lián)管節(jié)流縮孔的 計(jì)算和選擇方法。
[0004] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題是采取W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0005] -種蒸汽受熱面并聯(lián)管節(jié)流縮孔的計(jì)算和選擇方法，方法步驟如下：
[0006] (1)獲取運(yùn)行各管屏受熱面結(jié)構(gòu)，采集每根管子的長(zhǎng)度、直徑、彎頭數(shù)量、彎頭型 式、大小截面突變型式的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，計(jì)算每根管路的沿程和局部阻力；
[0007] (2)根據(jù)并聯(lián)管路的特點(diǎn)可知，整個(gè)管屏的流量為流過(guò)各管路流量之和，數(shù)學(xué)表達(dá) 式為：
[000引
[0009] 式中，Qi:----各管路的體積流量
[0010] Wi:----各管路的流速 m/s
[0011] A：--管子橫截面積 m2
[0012] D：--鍋爐蒸發(fā)量 t./h
[0013] N：--蒸汽受熱面管屏數(shù)量個(gè)
[0014] V：-----蒸汽比容 m3/kg
[0015] (3)整個(gè)管屏的各根管路阻力相等，數(shù)學(xué)表達(dá)式為：
[0016] δρ=ΔΡι=ΔΡ2 =……=APi 式(2)
[0017] 兩個(gè)表達(dá)式聯(lián)立方程組，根據(jù)阻力相等利用流體力學(xué)和工程熱力學(xué)理論計(jì)算出部 分管路的流速，最終計(jì)算出每個(gè)管路的流速值；
[0018] 對(duì)每根管路計(jì)算出的流速和流量值進(jìn)行綜合比較，在流速大的管路上加裝節(jié)流縮 孔，確定加裝的位置及合適的縮孔內(nèi)徑和數(shù)量，W達(dá)到每根管路的流速基本相同，即 W......^iWn；
[0019] (4)根據(jù)《電站鍋爐水動(dòng)力計(jì)算方法》確定節(jié)流縮孔的局部阻力系數(shù)和節(jié)流縮孔的 內(nèi)徑，計(jì)算方法采取先假設(shè)，后校核的方法進(jìn)行計(jì)算。
[0020] 而且，所述步驟(4)中先假設(shè)，后校核的具體方法為：
[0021] ①首先對(duì)需要加裝縮孔的管路假定一個(gè)總的局部阻力系數(shù)為Cl,根據(jù)原來(lái)的局部 阻力系數(shù)得出增加節(jié)流孔板的局部阻力系數(shù)Αζ^ = ζ^-ζι;
[0022] ②再假定一個(gè)與節(jié)流縮孔長(zhǎng)徑比1/do有關(guān)的系數(shù)τ值，查《電站鍋爐水動(dòng)力計(jì)算方 法》中的有關(guān)節(jié)流縮孔的曲線(xiàn)和數(shù)據(jù)推薦表，得出節(jié)流縮孔的長(zhǎng)徑比1/do的值、內(nèi)外徑比值 do/dn，帶入節(jié)流縮孔經(jīng)驗(yàn)公式中進(jìn)行校核，校驗(yàn)公式如下：
[0023]
[0024] 式中：Δ ζ--節(jié)流孔板的局部阻力系數(shù)
[00巧] do-----節(jié)流縮孔的內(nèi)徑
[00%] dn--節(jié)流縮孔的外徑
[0027] X--與節(jié)流縮孔長(zhǎng)徑比1/do有關(guān)的系數(shù)，
[0028] 阻力系數(shù)校驗(yàn)值與假設(shè)值在3%范圍W內(nèi)視為合格，
[0029] ③之后將增加節(jié)流縮孔管路的阻力系數(shù)再次代入到式（1)和式(2)，得出各管路的 流速值，最終計(jì)算出各管路流速值應(yīng)滿(mǎn)足下式：
[0030] Wl*>W2*>W3*...>Wn* 式（4)
[0031] 即確定了安裝節(jié)流縮孔的尺寸。
[0032] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：
[0033] 本發(fā)明節(jié)流縮孔計(jì)算及選取方法適用大多數(shù)同屏并聯(lián)管路由于結(jié)構(gòu)不均和受熱 強(qiáng)度不一致帶來(lái)的各管路之間的熱偏差，減少了發(fā)生鍋爐蒸汽受熱面的超期過(guò)熱和超溫爆 管問(wèn)題，提高了鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。
【附圖說(shuō)明】
[0034] 圖1是本發(fā)明中同屏各管路加裝節(jié)流縮孔編號(hào)圖；
[0035] 圖2是本發(fā)明中節(jié)流縮孔結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036] W下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步詳述:需要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明所述的實(shí)施 例是說(shuō)明性的，而不是限定性的，因此本發(fā)明并不限于【具體實(shí)施方式】中所述的實(shí)施例，凡是 由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其它實(shí)施方式，同樣屬于本發(fā)明保護(hù)的范 圍。
[0037] -種蒸汽受熱面并聯(lián)管節(jié)流縮孔的計(jì)算和選擇方法，如圖1所示，鍋爐蒸汽受熱面 均由多根并聯(lián)的管子組成吸熱的管屏，各屏之間的管子由于長(zhǎng)度、彎頭數(shù)量、型式和內(nèi)徑的 不同，外部受熱條件的不同，其內(nèi)部的質(zhì)量流速是不同的。為保證各根管子流過(guò)的蒸汽流量 和受熱強(qiáng)度相匹配，設(shè)計(jì)及改造中需要進(jìn)行受熱面加裝節(jié)流管圈直徑的計(jì)算和選擇，方法 如下：
[0038] (1)獲取運(yùn)行各管屏受熱面結(jié)構(gòu)，捜集每根管子的長(zhǎng)度、直徑、彎頭數(shù)量、彎頭型 式、大小截面突變型式的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，計(jì)算每根管路的沿程和局部阻力；
[0039] 根據(jù)并聯(lián)管路的特點(diǎn)可知，整個(gè)管屏的流量為流過(guò)各管路流量之和，數(shù)學(xué)表達(dá)式 為：
[0040]
式（1)
[0041 ]式中，Qi:----各管路的體積流量
[0042] Wi:――各管路的流速 m/s
[0043] A：--管子橫截面積 m2
[0044] D：--鍋爐蒸發(fā)量 t.A
[0045] N：--蒸汽受熱面管屏數(shù)量 個(gè)
[0046] V：-----蒸汽比容 m3/kg
[0047] (2)整個(gè)管屏的各根管路阻力相等，數(shù)學(xué)表達(dá)式為
[004引 δρ=ΔΡι=ΔΡ2 =……=APi 式(2)
[0049] 兩個(gè)表達(dá)式聯(lián)立方程組，根據(jù)阻力相等利用流體力學(xué)和工程熱力學(xué)理論計(jì)算出部 分管路的流速，最終計(jì)算出每個(gè)管路的流速值；
[0050] 對(duì)每根管路計(jì)算出的流速和流量值進(jìn)行綜合比較，若Wl >化 >化…> Wn，需要在1 號(hào)和2號(hào)管上加裝節(jié)流縮孔，節(jié)流縮孔的結(jié)構(gòu)如圖2所示，確定加裝的位置及合適的縮孔內(nèi) 徑和數(shù)量，W達(dá)到每根管路的流速基本相同，即護(hù)W2>......>Wn;
[0051] (3)根據(jù)《電站鍋爐水動(dòng)力計(jì)算方法》確定節(jié)流縮孔的局部阻力系數(shù)和節(jié)流縮孔的 內(nèi)徑，計(jì)算方法采取先假設(shè)，后校核的方法進(jìn)行計(jì)算，具體方法為：
[0052] ①首先對(duì)需要加裝縮孔的管路假定一個(gè)總的局部阻力系數(shù)為Cl,根據(jù)原來(lái)的局部 阻力系數(shù)得出增加節(jié)流孔板的局部阻力系數(shù)Αζ^ = ζ^-ζι;
[0053] ②再假定一個(gè)與節(jié)流縮孔長(zhǎng)徑比1/do有關(guān)的系數(shù)τ值，查《電站鍋爐水動(dòng)力計(jì)算方 法》中的有關(guān)節(jié)流縮孔的曲線(xiàn)和數(shù)據(jù)推薦表，得出節(jié)流縮孔的長(zhǎng)徑比1/do的值、內(nèi)外徑比值 do/dn，帶入節(jié)流縮孔經(jīng)驗(yàn)公式中進(jìn)行校核，校驗(yàn)公式如下：
[0化4]
[0055] 式中：Δ ζ--節(jié)流孔板的局部阻力系數(shù)
[0056] do-----節(jié)流縮孔的內(nèi)徑
[0057] dn--節(jié)流縮孔的外徑
[005引 X--與節(jié)流縮孔長(zhǎng)徑比1/do有關(guān)的系數(shù)，
[0059] 阻力系數(shù)校驗(yàn)值與假設(shè)值在3 %范圍W內(nèi)視為合格，
[0060] ③之后將增加節(jié)流縮孔管路的阻力系數(shù)再次代入到式（1)和式(2)，得出各管路的 流速值，最終計(jì)算出各管路流速值應(yīng)滿(mǎn)足下式：
[0061] Wl*>W2*>W3*...>Wn* 式(4)
[0062 ]即確定了安裝節(jié)流縮孔的尺寸。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種蒸汽受熱面并聯(lián)管節(jié)流縮孔的計(jì)算和選擇方法，其特征在于方法步驟如下： (1) 獲取運(yùn)行各管屏受熱面結(jié)構(gòu)，采集每根管子的長(zhǎng)度、直徑、彎頭數(shù)量、彎頭型式、大 小截面突變型式的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，計(jì)算每根管路的沿程和局部阻力； (2) 根據(jù)并聯(lián)管路的特點(diǎn)可知，整個(gè)管屏的流量為流過(guò)各管路流量之和，數(shù)學(xué)表達(dá)式 為：式中，Qi:--各管路的體積流量 m3/ Wi：――各管路的流速 m/s A：--管子橫截面積 m2 D：--鍋爐蒸發(fā)量 t./h N：--蒸汽受熱面管屏數(shù)量 個(gè) v：-----蒸汽比容 m3/kg; (3) 整個(gè)管屏的各根管路阻力相等，數(shù)學(xué)表達(dá)式為： Δ Ρ= Δ Ρι= Δ P2=......= Δ Pi 式（2) 兩個(gè)表達(dá)式聯(lián)立方程組，最終計(jì)算出每個(gè)管路的流速值； 對(duì)每根管路計(jì)算出的流速和流量值進(jìn)行綜合比較，在流速大的管路上加裝節(jié)流縮孔， 確定加裝的位置及合適的縮孔內(nèi)徑和數(shù)量，以達(dá)到每根管路的流速基本相同，即 ^......^ffn； (4) 根據(jù)《電站鍋爐水動(dòng)力計(jì)算方法》確定節(jié)流縮孔的局部阻力系數(shù)和節(jié)流縮孔的內(nèi) 徑，計(jì)算方法采取先假設(shè)，后校核的方法進(jìn)行計(jì)算。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽受熱面并聯(lián)管節(jié)流縮孔的計(jì)算和選擇方法，其特征在于： 所述步驟(4)中先假設(shè)，后校核的具體方法為： ① 首先對(duì)需要加裝縮孔的管路假定一個(gè)總的局部阻力系數(shù)為ζ^，根據(jù)原來(lái)的局部阻力 系數(shù)得出增加節(jié)流孔板的局部阻力系數(shù)Αζ^ = ζ^-ζ1; ② 再假定一個(gè)與節(jié)流縮孔長(zhǎng)徑比l/do有關(guān)的系數(shù)τ值，查《電站鍋爐水動(dòng)力計(jì)算方法》中 的有關(guān)節(jié)流縮孔的曲線(xiàn)和數(shù)據(jù)推薦表，得出節(jié)流縮孔的長(zhǎng)徑比l/do的值、內(nèi)外徑比值do/d n， 帶入節(jié)流縮孔經(jīng)驗(yàn)公式中進(jìn)行校核，校驗(yàn)公式如下：式中：△ ζ--節(jié)流孔板的局部阻力系數(shù) do-----節(jié)流縮孔的內(nèi)徑 dn-----節(jié)流縮孔的外徑 τ--與節(jié)流縮孔長(zhǎng)徑比l/do有關(guān)的系數(shù)， 阻力系數(shù)校驗(yàn)值與假設(shè)值在3 %范圍以?xún)?nèi)視為合格， ③ 之后將增加節(jié)流縮孔管路的阻力系數(shù)再次代入到式（1)和式(2)，得出各管路的流速 值，最終計(jì)算出各管路流速值應(yīng)滿(mǎn)足下式： 即確定了安裝節(jié)流縮孔的尺寸。
【文檔編號(hào)】F22B35/18GK105927962SQ201610291789
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年5月5日
【發(fā)明人】周義剛, 薛澤海, 王桂林, 王森, 劉新利, 沙威, 邊疆, 周連升, 孫國(guó)通, 趙越
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)天津市電力公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司