Abnahmemessungen und Betriebsüberwachung an luftgekühlten Kondensatoren unter Vakuum

Transkript

1 Abnahmemessungen und Betriebsüberwachung an luftgekühlten Kondensatoren unter Vakuum VGB-R 131 M Erste Ausgabe 1997 (Nachdruck 1999) Jegliche Wiedergabe ist nur mit vorheriger Genehmigung des Verlages gestattet.

2 Vorwort Luftgekühlte Kondensatoren haben in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. In Industriekraftwerken und Kraftwerken der öffentlichen Elektrizitätsversorgung sind viele neue Anlagen erstellt worden [1 bis 18]. Als Alternative zur Wasserkühlung sind luftgekühlte Kondensatoren in wasserarmen Gebieten immer häufiger eine Voraussetzung für die Verstromung ballastreicher Kohle am Ort der Förderung. Ohne sie lassen sich viele große Kohlevorkommen der Erde nicht wirtschaftlich abbauen. Ein weiterer Aspekt ist ökologischer Natur, weil die Anlagen schwadenfrei betrieben werden. An das thermische Verhalten luftgekühlter Kondensatoren als einem bestimmenden Faktor für die Wirtschaftlichkeit des kalten Endes werden heute gleich hohe Anforderungen wie an die übrigen Komponenten des Kraftwerkes gestellt. Das war Anlaß, die im Jahre 1965 von der VDEW herausgegebenen Technische Richtlinien für Abnahme- und Betriebsversuche an luftgekühlten Kondensatoren für Wasserdampf" umfassend zu überarbeiten, zu erweitern und als VGB-Richtlinie herauszugeben. Die vorliegende Richtlinie spricht Hersteller und Betreiber gleichermaßen an. Sie soll auch für ältere Anlagen als Bewertungsmaßstab dienen. Bei Abnahme oder Überwachung festgestellte Abweichungen von Sollwerten haben in aller Regel einen unwirtschaftlichen Betrieb zur Folge. Sie müssen analysiert und umgehend beseitigt werden. Diese Richtlinie soll als einheitliche Grundlage dazu dienen. Es wird darum gebeten, die mit der Anwendung dieser Richtlinie gesammelten Erfahrungen, Möglichkeiten zu mißverständlicher Auslegung, Unzulänglichkeiten in der Darstellung sowie Verbesserungsvorschläge der VGB-Geschäftsstelle zur Auswertung mitzuteilen. Sie können Anlaß für Ergänzungen oder Änderungen sein. Die Ausarbeitung der Richtlinie wurde von einer Arbeitsgruppe des Arbeitskreises Kondensation" im VGB-Fachausschuß Dampfturbinen und Dampfturbinenbetrieb" vorgenommen. Es waren folgende Herren beteiligt: Allmer (Obmann), Achterberg, Bakran, Blangetti, Höxtermann, Leitz, Schilling, Schrey und Witte. Ihnen sei an dieser Stelle für die Mitarbeit gedankt. Essen, im März 1997 VGB TECHNISCHE VEREINIGUNG DER GROSSKRAFTWERKSBETREIBER E.V.

3 Inhalt Seite 1 Aufgabenstellung Definition der physikalischen Größen und Bestimmungsgleichungen Abdampfzustand Abdampfdruck Abdampftemperatur Dampfgehalt des Abdampfes Abdampfenthalpie Kondensatoreintrittszustand Kondensatoreintrittsdruck Kondensatoreintrittstemperatur Kondensatoreintrittsenthalpie Kondensatzustand Kodensattemperatur Kondensatenthalpie Sauerstoffgehalt Lufteintrittszustand Luftdruck Lufteintrittstemperatur Lufteintrittsdichte Spezifische Wärmekapazität Dynamische Zähigkeit Luftaustrittszustand Luftaustrittstemperatur Luftaustrittsdichte Massenströme Abdampfmassenstrom

4 2.6.2 Kondensatormassenstrom Kondensatmassenstrom Leckluftmassenstrom Luftmassenstrom Weitere luftseitige Parameter Windgeschwindigkeit Luftvolumenstrom Statische Druckerhöhung Ventilatorantriebsleistung Statischer Ventilatorwirkungsgrad Wärmeübertragungsparameter Wärmeübertragungsfläche Kondensatorwärmestrom Mittlere logarithmische Temperaturdifferenz Wärmedurchgangskoeffizient Eintrittstemperaturdifferenz Zahl der Übertragungseinheiten Betriebscharakteristik Luftseitiger Wärmeübergangskoeffizient Dampfseitige Wärmeübertragungsfläche Dampfseitiger Wärmeübergangskoeffizient Rohrwanddicke Wärmeleitfähigkeit der Rohrwand Kondensatunterkühlung Fouling Abnahmemessung Anordnung und Ausführung der Meßstellen Abdampfdruck/Abdampftemperatur Dampfgehalt Messung mittels Bilanzierung Messung mittels Expansionsverlauf Messung des Dampfgehaltes Luftdruck Lufteintrittstemperatur Windgeschwindigkeit Kondensatmassenstrom Kondensattemperatur Motorklemmenleistung der Ventilatoren Sauerstoffgehalt Geräuschmessungen

5 3.2 Meßgeräte Temperatur Druck und Druckdifferenz Kondensatmassenstrom Motorklemmenleistung der Ventilatoren Windgeschwindigkeit Sauerstoffgehalt Randbedingungen für die Durchführung der Abnahmemessung Zeitpunkt der Abnahmemessung Betriebspunkt Hilfssysteme für den Kondensator Anschlüsse am Kondensator Luftleckage Sauberkeit des Kondensators Windgeschwindigkeit Witterungsverhältnisse Vorversuche Mängelbeseitigung Durchführung der Abnahmemessung Dauer Ablesehäufigkeit Konstanz der Randbedingungen Separate Messung der Motorklemmenleistung Auswertung der Messungen Grundbegriffe Fortpflanzung von Meßunsicherheiten Messungen in inhomogenen Feldern Vergleich mit Garantiewerten Allgemeines Umrechnung mittels Kennfeldern Korrekturgleichungen Korrektur des Dampfgehaltes des Abdampfes Korrektur des Luftdruckes Korrektur der Ventilatorantriebsleistung Korrektur des Abdampfdruckes und der Lufteintrittstemperatur Meßunsicherheit des Vergleichswertes Umrechnung von Abdampfmassenstrom auf Abdampfdruck Kondensatunterkühlung Sauerstoffgehalt Beispiel

6 4 Betriebsüberwachung Anordnung und Ausführung der Meßstellen Abdampfmassenstrom Abdampfdruck/Abdampftemperatur Kondensattemperatur Lufteintrittstemperatur Windgeschwindigkeit Luftaustrittstemperatur Motorklemmenleistung der Ventilatoren Meßgeräte Temperatur Druck und Differenzdruck Kondensatmassenstrom Durchführung der Betriebsüberwachung Beginn Anfangsbedingungen Meßwerterfassung/Meßzyklus Auswertung und Bewertung Plausibilitätskontrolle Mittelwert und Vertrauensbereich Beurteilung der Wirksamkeit des Kondensators Kondensatunterkühlung Darstellung Anhang Formelzeichen, Indizes Rechenmodell Referenzwerte im Garantiepunkt Literatur