一种超临界二氧化碳发电机组系统泄露量评估系统及方法与流程
1.本发明属于超临界二氧化碳发电技术领域，具体涉及一种超临界二氧化碳发电机组系统泄露量评估系统及方法。
背景技术：
2.超临界二氧化碳为工质的布雷顿循环具有效率高、结构紧凑等特征和优势，近年来学术界和工程界对其在发电领域的应用展开了深入研究和工程实践。对于超临界二氧化碳发电机组而言，其系统的泄漏量对于机组特性研究和设计、运行优化而言具有重要意义，同时系统的泄漏量也可以衡量机组建设的质量和水平，是评判机组性能是否符合相关标准的重要指标。
3.目前行业内缺少关于超临界二氧化碳发电机组系统泄漏量测试方法，无法实现准确、快速测量系统泄漏量。
技术实现要素：
4.本发明的目的在于提供一种超临界二氧化碳发电机组系统泄露量评估系统及方法，利用该方法可以快速、有效地计算联合循环机组性能试验的不确定度。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
6.一种超临界二氧化碳发电机组系统泄露量评估系统，包括数据测量系统和数据采集系统，
7.所述的数据测量系统包括试验仪表，所述试验仪表安装在超临界二氧化碳发电机组系统中所有参与系统运行的储气容器上；试验仪表包括压力测点和温度测点；
8.所述的数据采集系统布置在超临界二氧化碳发电机组系统中，所述压力测点和温度测点均与数据采集系统电连接。
9.作为本发明的进一步改进，所述储气容器包括第一容器，第一容器通过超临界二氧化碳发电机组其他设备系统以及其他多个容器后，与第n容器相连接，第n容器安装有与第一容器布置相同的压力测点和温度测点。
10.作为本发明的进一步改进，所述压力测点使用精度等级不低于0.1级压力变送器测量，数量为两个，两个所述压力测点分别安装在容器高度方向上1/3和2/3的位置布置。
11.作为本发明的进一步改进，所述温度测点使用精度等级不低于a级的铂电阻测量测量，数量为四个，其中两个温度测点分别安装在容器高度方向上1/3和2/3的位置，另外两个对称布置。
12.作为本发明的进一步改进，所述压力测点和温度测点均为变送器。
13.作为本发明的进一步改进，所述储气容器包括稳压罐或高压罐。
14.一种基于所述的超临界二氧化碳发电机组系统泄露量评估系统的评估方法，包括：
15.在超临界二氧化碳发电机组系统中所有参与系统运行的储气容器上安装试验仪
表，并布置数据采集系统；
16.根据规定的热力循环制作清单，并对超临界二氧化碳发电机组进行系统隔离；
17.维持超临界二氧化碳发电机组稳定运行，进行泄漏量试验，并使用数据采集系统记录试验数据；
18.泄漏量试验结束后，计算超临界二氧化碳发电机组的泄漏量。
19.作为本发明的进一步改进，需要隔离的阀门清单应根据规定的热力循环平衡图进行制作；
20.维持超临界二氧化碳发电机组稳定运行，运行参数的最大波动范围如下：
21.机组电功率不超过平均值的
±
0.5％，压缩机出口流量不超过平均值的
±
5.0％，压缩机出口压力下降幅度不超过初始值的10.0％。
22.作为本发明的进一步改进，机组泄漏量的计算方法如下：
[0023][0024]
式中：δf为机组泄漏量；vi为第i个储气容器的容积，通过厂家提供的设计资料进行查询；ρ
istart
为试验开始时第i个储气容器内二氧化碳工质密度；ρ
iend
为试验结束时第i个储气容器内二氧化碳工质密度；
[0025]
第i个储气容器中二氧化碳工质密度ρi计算公式如下：
[0026]
ρi＝f(pi,ti)
[0027][0028][0029]
式中：ρi为第i个储气容器的容积；pi为第i个储气容器的压力测量值；ti为第i个储气容器的温度测量值；f为二氧化碳热物性计算函数，使用试验各方均认可的热物性计算公式或者商业软件进行计算，在试验开始前试验各方应确定计算函数选择；p
i1
和p
i2
为第i个储气容器的2个测量压力测量平均值；t
i1-t
i4
为第i个储气容器的4个温度测量平均值。
[0030]
本发明至少具有如下有益的技术效果：
[0031]
本发明的泄露量评估系统，在超临界二氧化碳发电机组系统中所有参与系统运行的储气容器上安装试验仪表，通过测试与机组运行相关的容器内二氧化碳工质的密度变化，结合容器的储气体积，可以快速、准确地计算得到超临界二氧化碳发电机组系统的泄露量，从而评价衡量机组建设的质量和水平，同时为系统的特性研究和设计、运行优化提供指导意见。
附图说明
[0032]
在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。在附图中：
[0033]
图1是本发明的流程图；
[0034]
图2是本发明的压力测点和温度测点安装位置图；
[0035]
图3是超临界二氧化碳发电机组系统泄露量测量系统图。
具体实施方式
[0036]
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0037]
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。
[0038]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0039]
如图3所示，本发明第一个目的是提供一种超临界二氧化碳发电机组系统泄露量评估系统，包括数据测量系统和数据采集系统；
[0040]
所述的数据测量系统包括试验仪表，所述试验仪表安装在超临界二氧化碳发电机组系统中所有参与系统运行的储气容器上；试验仪表包括压力测点和温度测点；
[0041]
所述的数据采集系统c1布置在超临界二氧化碳发电机组系统中，所述压力测点和温度测点均与数据采集系统c1电连接。
[0042]
所述储气容器包括第一容器v1，第一容器v1上安装有第一压力测点p11和第二压力测点p12，以及第一温度测点t11至第四温度测点t14。第一容器v1通过超临界二氧化碳发电机组其他设备系统以及其他多个容器后，与第n容器vn相连接，第n容器vn同样安装有与第一容器v1布置相同的压力和温度测点。
[0043]
所述的数据采集系统c1，所述压力测点和温度测点均为变送器，均与数据采集系统c1电连接。
[0044]
本发明适用于各类型超临界二氧化碳发电机组系统，储气容器包括稳压罐、高压罐，以及其他参与机组运行的任何容器。
[0045]
本发明需要安装的试验测点包括：容器本体压力使用精度等级不低于0.1级压力变送器测量，数量为2个，分别安装在容器高度方向上1/3和2/3的位置布置。
[0046]
本发明需要安装的试验测点包括：容器本体温度使用精度等级不低于a级的铂电阻测量测量，数量为4个，分别安装在容器高度方向上1/3和2/3的位置对称布置。
[0047]
本发明第二个目的是提供一种超临界二氧化碳发电机组系统泄露量评估方法，如下步骤：
[0048]
a、在超临界二氧化碳发电机组系统中所有参与系统运行的储气容器上安装试验仪表，并布置数据采集系统；
[0049]
b、根据规定的热力循环制作清单，并对超临界二氧化碳发电机组进行系统隔离；
[0050]
c、维持超临界二氧化碳发电机组稳定运行，进行泄漏量试验，并使用数据采集系统记录试验数据；
[0051]
d、泄漏量试验结束后，计算超临界二氧化碳发电机组的泄漏量。
[0052]
优选地，在步骤b中，需要隔离的阀门清单应根据规定的热力循环平衡图进行制作，包含机组所有补气门，管道排空门，容器排污门、排空门，以及其他与规定热力循环无关的进、排气门。
[0053]
优选地，在步骤c中，试验时间为30分钟，试验期间超临界二氧化碳发电机组运行参数的最大波动范围规定如下：机组电功率不超过平均值的
±
0.5％，压缩机出口流量不超过平均值的
±
5.0％，压缩机出口压力下降幅度不超过初始值的10.0％。
[0054]
优选地，在步骤d中，机组泄漏量的计算公式如下：
[0055][0056]
式中：δf为机组泄漏量；vi为第i个储气容器的容积，通过厂家提供的设计资料进行查询；ρ
istart
为试验开始时第i个储气容器内二氧化碳工质密度；ρ
iend
为试验结束时第i个储气容器内二氧化碳工质密度。
[0057]
第i个储气容器中二氧化碳工质密度ρi计算公式如下：
[0058]
ρi＝f(pi,ti)
[0059][0060][0061]
式中：ρi为第i个储气容器的容积；pi为第i个储气容器的压力测量值；ti为第i个储气容器的温度测量值；f为二氧化碳热物性计算函数，使用试验各方均认可的热物性计算公式或者商业软件进行计算，在试验开始前试验各方应确定计算函数选择；p
i1
和p
i2
为第i个储气容器的2个测量压力测量平均值；t
i1-t
i4
为第i个储气容器的4个温度测量平均值。
[0062]
优选地，计算p
i1
、p
i2
、以及t
i1-t
i4
时，取第1分钟内平均值为初始数据，取第30分钟内平均值为结束数据。
[0063]
综上所述，本发明通过测试与机组运行相关的容器内二氧化碳工质的密度变化，结合容器的储气体积，可以快速、准确地计算得到超临界二氧化碳发电机组系统的泄露量，从而评价衡量机组建设的质量和水平，同时为系统的特性研究和设计、运行优化提供指导意见。该发明提供的测量系统布置简单，测量过程容易实现且耗时较短，可操性强，具有良好的工程实施意义。
[0064]
下面结合附图和实例对本发明的一种超临界二氧化碳发电机组系统泄露量评估系统及方法进行详细说明。
[0065]
实施例
[0066]
如图1所示，本发明提供的一种超临界二氧化碳发电机组系统泄露量评估系统，包括如下操作步骤：
[0067]
a、本发明在某超临界二氧化碳发电系统进行了实施，系统中含有一个高压罐和一个稳压罐，根据设计资料容器的容积分别为5m3和16m3。分别在两个容器高度方向上1/3和2/
3的位置布置2个0.075级压力变送器，同时对称布置4个a级铂电阻及变送器，一共布置4个压力测点和8个温度测点，并将该12个变送器通过数据线连接至数据采集系统。
[0068]
b、根据规定的热力循环制作清单，并对超临界二氧化碳发电机组进行系统隔离；
[0069]
c、进行泄漏量试验，使用数据采集系统记录试验数据。试验共持续30分钟，机组电功率波动范围为平均值的
±
0.31％，压缩机出口流量最大波动范围为平均值的
±
1.3％，压缩机出口压力下降幅度为初始值的6.8％，满足试验要求。
[0070]
d、泄漏量试验结束后，取第1分钟内的数据平均值作为初始数据，取第30分钟内的数据平均值作为结束数据，计算超临界二氧化碳发电机组的泄漏量。计算结果如表1所示。
[0071]
表1超临界二氧化碳发电机组系统泄露量测试结果案例
[0072][0073][0074]
通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。
[0075]
以上内容是对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定保护范围。
技术特征：
1.一种超临界二氧化碳发电机组系统泄露量评估系统，其特征在于，包括数据测量系统和数据采集系统，所述的数据测量系统包括试验仪表，所述试验仪表安装在超临界二氧化碳发电机组系统中所有参与系统运行的储气容器上；试验仪表包括压力测点和温度测点；所述的数据采集系统(c1)布置在超临界二氧化碳发电机组系统中，所述压力测点和温度测点均与数据采集系统(c1)电连接。2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳发电机组系统泄露量评估系统，其特征在于，所述储气容器包括第一容器(v1)，第一容器(v1)通过超临界二氧化碳发电机组其他设备系统以及其他多个容器后，与第n容器(vn)相连接，第n容器(vn)安装有与第一容器(v1)布置相同的压力测点和温度测点。3.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳发电机组系统泄露量评估系统，其特征在于，所述压力测点使用精度等级不低于0.1级压力变送器测量，数量为两个，两个所述压力测点分别安装在容器高度方向上1/3和2/3的位置布置。4.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳发电机组系统泄露量评估系统，其特征在于，所述温度测点使用精度等级不低于a级的铂电阻测量测量，数量为四个，其中两个温度测点分别安装在容器高度方向上1/3和2/3的位置，另外两个对称布置。5.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳发电机组系统泄露量评估系统，其特征在于，所述压力测点和温度测点均为变送器。6.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳发电机组系统泄露量评估系统，其特征在于，所述储气容器包括稳压罐或高压罐。7.一种基于权利要求1至6任一项所述的超临界二氧化碳发电机组系统泄露量评估系统的评估方法，其特征在于，包括：在超临界二氧化碳发电机组系统中所有参与系统运行的储气容器上安装试验仪表，并布置数据采集系统；根据规定的热力循环制作清单，并对超临界二氧化碳发电机组进行系统隔离；维持超临界二氧化碳发电机组稳定运行，进行泄漏量试验，并使用数据采集系统记录试验数据；泄漏量试验结束后，计算超临界二氧化碳发电机组的泄漏量。8.根据权利要求7所述的一种超临界二氧化碳发电机组系统泄露量评估方法，其特征在于，需要隔离的阀门清单应根据规定的热力循环平衡图进行制作。9.根据权利要求7所述的超临界二氧化碳发电机组系统泄露量评估方法，其特征在于，维持超临界二氧化碳发电机组稳定运行，运行参数的最大波动范围如下：机组电功率不超过平均值的
±
0.5％，压缩机出口流量不超过平均值的
±
5.0％，压缩机出口压力下降幅度不超过初始值的10.0％。10.根据权利要求7所述的超临界二氧化碳发电机组系统泄露量评估方法，其特征在于，机组泄漏量的计算方法如下：式中：δf为机组泄漏量；v
i
为第i个储气容器的容积，通过厂家提供的设计资料进行查
询；ρ
istart
为试验开始时第i个储气容器内二氧化碳工质密度；ρ
iend
为试验结束时第i个储气容器内二氧化碳工质密度；第i个储气容器中二氧化碳工质密度ρ
i
计算公式如下：ρ
i
＝f(p
i
,t
i
))式中：ρ
i
为第i个储气容器的容积；p
i
为第i个储气容器的压力测量值；t
i
为第i个储气容器的温度测量值；f为二氧化碳热物性计算函数，使用试验各方均认可的热物性计算公式或者商业软件进行计算，在试验开始前试验各方应确定计算函数选择；p
i1
和p
i2
为第i个储气容器的2个测量压力测量平均值；t
i1-t
i4
为第i个储气容器的4个温度测量平均值。
技术总结
本发明提供了一种超临界二氧化碳发电机组系统泄露量评估系统及方法，评估系统，包括数据测量系统和数据采集系统，所述的数据测量系统包括试验仪表，所述试验仪表安装在超临界二氧化碳发电机组系统中所有参与系统运行的储气容器上；试验仪表包括压力测点和温度测点；所述的数据采集系统布置在超临界二氧化碳发电机组系统中，所述压力测点和温度测点均与数据采集系统电连接。计算得到超临界二氧化碳发电机组系统的泄露量，从而评价衡量机组建设的质量和水平，同时为系统的特性研究和设计、运行优化提供指导意见。该发明提供的测量系统布置简单，测量过程容易实现且耗时较短，可操性强，具有良好的工程实施意义。具有良好的工程实施意义。具有良好的工程实施意义。
