基于Python的超临界锅炉高温受热面壁温监测计算方法及其计算系统技术方案

技术编号：41743093 阅读：11 留言：0更新日期：2024-06-19 13:03

本发明专利技术属于电站锅炉高温受热面壁温监测技术领域，具体涉及一种基于Python的超临界锅炉高温受热面壁温监测计算方法及其计算系统。步骤1：对锅炉高温受热面进行CFD数值模拟；步骤2：建立受热面二维网格模型；步骤3：将步骤1的CFD数值模拟的热负荷文件，调用Python中用于计算水和水蒸气的计算模块，计算出该工况下全屏各个点的壁温。本发明专利技术能够实现锅炉全面壁温监测，在高温受热面原有壁温测点不足的情况下对受热面全屏全部管子及管段进行壁温计算。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电站锅炉高温受热面壁温监测，具体涉及一种基于python的超临界锅炉高温受热面壁温监测计算方法及其计算系统。

技术介绍

1、锅炉传统的监测方法是在每一管组的若干片管屏的外圈管出口装设炉外壁温测点，再根据所测温度推算炉内的管子壁温。由于超临界和超超临界机组大容量锅炉在不同的烟温区不同管组(过热器或再热器)管子出口或前下部，以及不同负荷下的壁温差有很大的不同.传统的方法已无法适用。目前锅炉壁温监测存在的主要问题有：各管出口蒸汽温度测点不全，只能对部分管测点报警，无法全屏监测；实际蒸汽温度不能替代受热面实际的壁面温度，最危险的壁温无法直接得到；无法确认最危险管的管段位置；当发现个别管段壁温超温时，运行人员需降低锅炉运行温度，以确保锅炉安全运行，牺牲了锅炉的经济性。

技术实现思路

1、本专利技术提供一种基于python的超临界锅炉高温受热面壁温监测计算方法，能够实现锅炉全面壁温监测，在高温受热面原有壁温测点不足的情况下对受热面全屏全部管子及管段进行壁温计算。

2、本专利技术提供一种基于python的超临界锅炉高温受热面壁温监测计算系统，对锅炉进行即时预警，准确找到超温管段的位置，预估管子寿命，及时更换管子，减少机组非停，提高机组运行的安全性和经济性。

3、本专利技术通过以下技术方案实现：

4、一种基于python的超临界锅炉高温受热面壁温监测计算方法，所述计算方法包括以下步骤：

5、步骤1：对锅炉高温受热面进行cfd数值模拟；</p>

6、步骤2：建立受热面二维网格模型；

7、步骤3：将步骤1的cfd数值模拟的热负荷文件，调用python中用于计算水和水蒸气的计算模块，计算出该工况下全屏各个点的壁温。

8、所述的超临界锅炉高温受热面壁温监测计算，所述步骤1具体为，需要收集现场的典型工况和历史数据，建立典型工况的机理模型；

9、先根据锅炉设计资料在fluent中建立受热面网格模型，再开启能量方程，通过对流换热，辐射换热计算公式模拟出不同受热面各个位置的热负荷，导出数据，得到不同受热面各个点的空间坐标及热负荷文件。

10、所述的超临界锅炉高温受热面壁温监测计算，所述步骤2具体为，基于该锅炉高温受热面设计资料，选取受热面的其中一片小屏建立二维网格模型；

11、每根管分为竖直向下段，水平段或斜向段及竖直向上段，再将每一段分为若干小段，利用不同管段所在空间坐标的不同，用python调取热负荷文件中全屏管段的任意位置热负荷。

12、所述的超临界锅炉高温受热面壁温监测计算，所述步骤3具体为，计算模块输入边界条件，通过分隔屏的大屏，小屏，前后屏，管号等结构信息，结合热力学公式，计算出该工况下全屏各个点的壁温。

13、所述的超临界锅炉高温受热面壁温监测计算，计算过程中用到的热力学公式如下：

14、吸热公式：

15、q＝mcp(t2-t1)

16、其中，q为吸热量：m为质量流量；cp为比热容；t为温度；

17、阻力压降公式：

18、

19、其中，l为管长；d为管内径；v为流速；λ为沿程阻力系数；g为重力加速度；金属壁温公式：

20、

21、其中，twb为管子外壁温度；tgz为计算点管内工质温度；μi、为沿周界方向热负荷最高处内壁及平均热量均流系数；β为管子外径与内径之比；α2为工质侧换热系数；qmax为管子外壁沿周界最高热负荷；δ为管壁厚度；λ为金属导热率。

22、所述的超临界锅炉高温受热面壁温监测计算，所述计算方法还包括导出结果，计算的壁温结果会以管子实际位置以及壁温和坐标的形式导出到excel表中。

23、进一步的，所述超临界锅炉高温受热面壁温监测计算同样适用于超临界锅炉高温受热面壁温监测。

24、一种基于python的超临界锅炉高温受热面壁温监测计算系统，所述计算系统包括获取单元、模型建立单元及计算单元，

25、所述获取单元，对锅炉高温受热面进行cfd数值模拟；

26、所述模型建立单元，用于建立受热面二维网格模型；

27、所述计算单元，将获取模块得到的cfd数值模拟的热负荷文件，调用计算单元中的python用于计算水和水蒸气的计算模块，计算出该工况下全屏各个点的壁温。

28、所述的超超临界锅炉高温受热面壁温监测计算系统，所述计算单元的计算过程中用到的热力学公式如下：

29、吸热公式：

30、q＝mcp(t2-t1)

31、其中，q为吸热量：m为质量流量；cp为比热容；t为温度；

32、阻力压降公式：

33、

34、其中，l为管长；d为管内径；v为流速；λ为沿程阻力系数；g为重力加速度；金属壁温公式：

35、

36、其中，twb为管子外壁温度；tgz为计算点管内工质温度；μi、为沿周界方向热负荷最高处内壁及平均热量均流系数；β为管子外径与内径之比；α2为工质侧换热系数；qmax为管子外壁沿周界最高热负荷；δ为管壁厚度；λ为金属导热率。

37、进一步的，所述超临界锅炉高温受热面壁温监测计算方法同样适用于超超临界锅炉高温受热面壁温监测。

38、一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-6中任一所述的超临界锅炉高温受热面壁温监测计算。

39、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的超临界锅炉高温受热面壁温监测计算。

40、本专利技术的有益效果是：

41、本专利技术能够实现锅炉全面壁温监测，在高温受热面原有壁温测点不足的情况下对受热面全屏全部管子及管段进行壁温计算。

42、本专利技术能对锅炉进行即时预警，准确找到超温管段的位置，预估管子寿命，及时更换管子，减少机组非停，提高机组运行的安全性和经济性。

43、本专利技术同样适用于基于python的超临界锅炉高温受热面壁温监测。

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【技术保护点】

1.一种基于Python的超临界锅炉高温受热面壁温监测计算方法，其特征在于，所述计算方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的超临界锅炉高温受热面壁温监测计算方法，其特征在于，所述步骤1具体为，需要收集现场的典型工况和历史数据，建立典型工况的机理模型；

3.根据权利要求1所述的超临界锅炉高温受热面壁温监测计算方法，其特征在于，所述步骤2具体为，基于该锅炉高温受热面设计资料，选取受热面的其中一片小屏建立二维网格模型；

4.根据权利要求1所述的超临界锅炉高温受热面壁温监测计算方法，其特征在于，所述步骤3具体为，计算模块输入边界条件，通过分隔屏的大屏，小屏，前后屏，管号等结构信息，结合热力学公式，计算出该工况下全屏各个点的壁温。

5.根据权利要求4所述的超临界锅炉高温受热面壁温监测计算方法，其特征在于，计算过程中用到的热力学公式如下：

6.根据权利要求1所述的超临界锅炉高温受热面壁温监测计算方法，其特征在于，所述计算方法还包括导出结果，计算的壁温结果会以管子实际位置以及壁温和坐标的形式导出到excel表中。

8.根据权利要求1所述的超临界锅炉高温受热面壁温监测计算系统，其特征在于，所述计算系统包括获取单元、模型建立单元及计算单元，

9.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-6中任一所述的超临界锅炉高温受热面壁温监测计算方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6任一所述的超临界锅炉高温受热面壁温监测计算方法。

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【技术特征摘要】

1.一种基于python的超临界锅炉高温受热面壁温监测计算方法，其特征在于，所述计算方法包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的超临界锅炉高温受热面壁温监测计算方法，其特征在于，计算过程中用到的热力学公式如下：

6.根据权利要求1所述的超临界锅炉高温受热面...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌朝年，杨泽，匡磊，朱绘娟，马甜甜，杨天昱，吴戈杨，
申请(专利权)人：哈尔滨哈锅能源动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：

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