CN103850726A - 一种快速确定汽轮机定滑压优化曲线的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速确定汽轮机定滑压优化曲线的方法，应用于喷嘴配汽方式的大型汽轮发电机组，其通过数据采集系统采集运行数据，计算整个滑压过程高压缸效率变化曲线，就可确定全负荷运行区间汽轮机高压调节阀最优阀位和汽轮机定滑压优化曲线，该方法简单实用、准确，可大大节约获取定滑压优化曲线时间和曲线精度，为电厂降低运行能耗和节约试验成本，可广泛应用于火力发电厂的汽轮机实时运行优化系统。

Description

一种快速确定汽轮机定滑压优化曲线的方法

技术领域

本发明属于发电领域，涉及一种快速确定汽轮机定滑压优化曲线的方法。

背景技术

随着电网峰谷差的逐渐增大，大型（超）临界汽轮发电机组参与调峰运行，滑压（变压）运行方式改善了部分负荷下汽轮机热耗率，并减少负荷变动时汽轮机的热应力，已作为一种较好的节能降耗方法为大多数电厂所采用。通过分析近年来多台机组滑压优化运行试验研究成果，发现高压缸效率随主汽压力的变化曲线特性是影响最佳滑压点的根本原因。因此，通过测量汽轮机高压缸效率随主蒸汽压力的变化曲线是确定汽轮机定滑压优化曲线的关键，对电厂节能降耗有着非常重要的意义。

目前确定汽轮机定滑压优化曲线方法采用汽轮机热耗率性能试验标准的方法，由于试验工况有限，而且试验结果不能立刻得到，往往试验结束后都未能找到真正的最优值。此外，目前采用的汽轮机热耗率测量方法需要大量高精度仪表，试验系统复杂，任何主要测量仪表的故障均影响结果的准确性，且试验时间较长、试验工况多、试验成本大，且试验结果应用受外界条件变化影响。

发明内容

本发明的目的旨在针对上述现有技术中的不足之处，提供一种应用于喷嘴配汽方式的大型汽轮发电机组的快速确定汽轮机定滑压优化曲线的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来达到：

本发明提供一种快速确定汽轮机定滑压优化曲线的方法，应用于喷嘴配汽方式的大型汽轮发电机组，通过调节主蒸汽调节门开度维持负荷不变，采用电厂测量仪表测量汽轮机高压缸进口和出口参数和主蒸汽流量，并记录主蒸汽调节门开度，计算该主蒸汽压力所对应的汽轮机高压缸效率和高压缸进汽容积流量，包括如下步骤：

S1：选择任意一个低负荷工况，维持试验负荷稳定和试验工况稳定约30min；在相同负荷下，调节主蒸汽压力由高到低按照0.25MPa～0.50MPa的间隔减少，在每一个主蒸汽压力下，参数稳定后测量高压缸进口和出口参数约10min，计算出高压缸效率和高压缸进汽容积流量；

S2：在与步骤S1相同的负荷下，调节主蒸汽压力由低到高按照0.25MPa～0.50MPa的间隔增加，在每一个主蒸汽压力下，参数稳定后测量高压缸进口和出口参数约10min，计算出高压缸效率和高压缸进汽容积流量；

S3：根据步骤S1和步骤S2获得的一条高压缸效率和高压缸进汽容积流量的对应关系拟合曲线，找出曲线中高压缸效率变化突变区的中点，该突变点处的调节门开度即为最佳调节门开度，并由此确定该负荷下机组的一个最优主蒸汽压力值。

所述汽轮机高压缸进口和出口参数分别包括压力和温度，且所述主蒸汽流量可通过测量给水流量或调节级后压力等方法来计算得到。

进一步地，所述快速确定汽轮机定滑压优化曲线的方法还包括：

S4：选择N个不同的负荷，分别重复步骤S1至步骤S3获得N个不同负荷下的最佳调节门开度，并记录相应负荷下的N个最优主蒸汽压力值；

S5：将得到的N个不同负荷及其对应的最优主蒸汽压力数据进行线性拟合获得最终的滑压运行曲线。

进一步地，在机组运行性能变化和季节变化时，将主蒸汽压力值与原滑压运行曲线相应负荷下的主蒸汽压力值进行比较，其差值作为原滑压运行曲线的偏置量，对原滑压运行曲线进行修正。

进一步地，所述高压缸效率的计算公式为：

其中：

η_HP——高压缸效率，%；

h_MS——主蒸汽焓值，kJ/kg；

h_HE——高压缸排汽焓值，kJ/kg；

h_SH——高压缸排汽等熵焓值，kJ/kg。

进一步地，所述高压缸进汽容积流量的计算公式为：V_MS＝m_MS/ρ_MS，其中：

V_MS——高压缸进汽容积流量，m³/s；

m_MS——主蒸汽流量，kg/s；

ρ_MS——高压缸进汽密度，kg/m³。

本发明提供的所述快速确定汽轮机定滑压优化曲线的方法通过数据采集系统采集运行数据，计算整个滑压过程高压缸效率变化曲线，就可确定全负荷运行区间汽轮机高压调节阀最优阀位和汽轮机定滑压优化曲线，该方法简单实用、准确，可大大节约获取定滑压优化曲线时间和曲线精度，为电厂节约试验成本，可广泛应用于火力发电厂的汽轮机实时运行优化系统。

附图说明

图1为本发明提供的实施例1喷嘴配汽方式下的汽轮机高压缸效率与进汽容积流量的关系图；

图2为本发明提供的实施例2性能变化和季节变化对滑压运行曲线的调整方法示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案作进一步详述：

本发明提供一种快速确定汽轮机定滑压优化曲线的方法，应用于喷嘴配汽方式的大型汽轮发电机组，通过调节主蒸汽调节门开度维持负荷不变，采用电厂测量仪表测量汽轮机高压缸进口和出口参数和主蒸汽流量，并记录主蒸汽调节门开度，计算该主蒸汽压力所对应的汽轮机高压缸效率和高压缸进汽容积流量，包括如下步骤：

S1：选择任意一个低负荷工况，维持试验负荷稳定和试验工况稳定约30min；在相同负荷下，调节主蒸汽压力由高到低按照0.25MPa～0.50MPa的间隔减少，在每一个主蒸汽压力下，参数稳定后测量高压缸进口和出口参数约10min，计算出高压缸效率和高压缸进汽容积流量；

S2：在与步骤S1相同的负荷下，调节主蒸汽压力由低到高按照0.25MPa～0.50MPa的间隔增加，在每一个主蒸汽压力下，参数稳定后测量高压缸进口和出口参数约10min，计算出高压缸效率和高压缸进汽容积流量；

S3：根据步骤S1和步骤S2获得的一条高压缸效率和高压缸进汽容积流量的对应关系拟合曲线，找出曲线中高压缸效率变化突变区的中点，该突变点处的调节门开度即为最佳调节门开度，并由此确定该负荷下机组的一个最优主蒸汽压力值；

S4：选择N个不同的负荷，分别重复步骤S1至步骤S3获得N个不同负荷下的最佳调节门开度，并记录相应负荷下的N个最优主蒸汽压力值；

S5：将得到的N个不同负荷及其对应的最优主蒸汽压力数据进行线性拟合获得最终的滑压运行曲线。

所述汽轮机高压缸进口和出口参数分别包括压力和温度，且所述主蒸汽流量可通过测量给水流量或调解级后压力等方法来计算得到。

在机组运行性能变化和季节变化时，该快速确定汽轮机定滑压优化曲线的方法还包括步骤S101：将主蒸汽压力值与原滑压运行曲线相应负荷下的主蒸汽压力值进行比较，其差值作为原滑压运行曲线的偏置量，对原滑压运行曲线进行修正。

所述高压缸效率的计算公式为：

其中：

η_HP——高压缸效率，%；

h_MS——主蒸汽焓值，kJ/kg；

h_HE——高压缸排汽焓值，kJ/kg；

h_SH——高压缸排汽等熵焓值，kJ/kg。

所述高压缸进汽容积流量的计算公式为：V_MS＝m_MS/ρ_MS，其中：

V_MS——高压缸进汽容积流量，m³/s；

m_MS——主蒸汽流量，kg/s；

ρ_MS——高压缸进汽密度，kg/m³。

实施例1

请参照图1，当汽轮机配汽方式为喷嘴配汽时，一般由四个调节阀来控制汽轮机进汽量。在机组启动和低负荷时，采用其中两个调节阀同时开启，随负荷升高依次开启后两个调节阀，因而具有较好的一次调频能力。由于调节阀流量特性具有很强的非线性特点，因此，高压缸效率随主汽压力的变化曲线特性是影响最佳滑压点的根本原因。

图1为在50%THA工况和65%THA工况两个不同试验负荷下测量得到的高压缸效率与进汽容积流量和主汽压力的变化曲线，当第三调节阀部分开启（调节阀开度重叠区，即按照阀门开启顺序，前面先开的阀门未全开，但后面开的阀门已开始开启），进汽容积流量约为4.75m3/s时，高压缸效率变化率明显变小。

理论和实际测量均表明在高压缸效率变化突变区会出现最佳主汽压力点。并且，在不同负荷下，高压缸效率均基本在相同的容积流量时出现突变点，说明不同负荷下最佳主汽压力点将会在基本相同的阀门开度下出现。

在进汽容积流量约为4.75m3/s附近，试验主汽压力变化间隔应适当减少至0.25MPa左右，以提高曲线的测量精度。其他区域可放宽主汽压力变化间隔至0.50MPa左右。

实施例2

由于机组运行性能变化和季节变化，相同汽轮机入口主蒸汽流量下，汽轮机发电功率会有所差别，势必会影响最优主蒸汽压力，因此，需要根据机组运行性能变化和季节变化对滑压运行曲线进行调整。

请参照图2，当机组运行性能变化和季节变化时，将步骤S1记录的主蒸汽压力值与原滑压运行曲线相应负荷下的主蒸汽压力值进行比较，其差值作为原滑压运行曲线的偏置量，对原滑压运行曲线进行修正。

图2中原滑压运行曲线是在某个季节试验获得的一条主蒸汽压力与负荷的关系曲线。随着机组运行性能变化和季节变化，在相同负荷下，主蒸汽流量发生变化，因此，需要对原滑压运行曲线进行修正。偏置量可正可负，通常，不同负荷下偏置量有所差别但不大，可在机组经常运行的几个负荷点上，采用步骤S101确定各负荷点的偏置量，计算其平均值作为滑压运行曲线的偏置量。

综上，本发明提供的所述快速确定汽轮机定滑压优化曲线的方法通过数据采集系统采集运行数据，计算整个滑压过程高压缸效率变化曲线，就可确定全负荷运行区间汽轮机高压调节阀最优阀位和汽轮机定滑压优化曲线，该方法简单实用、准确，可大大节约获取定滑压优化曲线时间和曲线精度，为电厂节约试验成本，可广泛应用于火力发电厂的汽轮机实时运行优化系统。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种快速确定汽轮机定滑压优化曲线的方法，应用于喷嘴配汽方式的大型汽轮发电机组，其特征在于，通过调节主蒸汽调节门开度维持负荷不变，采用电厂测量仪表测量汽轮机高压缸进口和出口参数和主蒸汽流量，并记录主蒸汽调节门开度，计算该主蒸汽压力所对应的汽轮机高压缸效率和高压缸进汽容积流量，包括如下步骤：

S1：选择任意一个低负荷工况，维持试验负荷稳定和试验工况稳定约30min；在相同负荷下，调节主蒸汽压力由高到低按照0.25MPa～0.50MPa的间隔减少，在每一个主蒸汽压力下，参数稳定后测量高压缸进口和出口参数约10min，计算出高压缸效率和高压缸进汽容积流量；

S2：在与步骤S1相同的负荷下，调节主蒸汽压力由低到高按照0.25MPa～0.50MPa的间隔增加，在每一个主蒸汽压力下，参数稳定后测量高压缸进口和出口参数约10min，计算出高压缸效率和高压缸进汽容积流量；

S3：根据步骤S1和步骤S2获得的一条高压缸效率和高压缸进汽容积流量的对应关系拟合曲线，找出曲线中高压缸效率变化突变区的中点，该突变点的调节门开度即为最佳调节门开度，并由此确定该负荷下机组的一个最优主蒸汽压力值。

2.根据权利要求1所述的一种快速确定汽轮机定滑压优化曲线的方法，其特征在于，所述汽轮机高压缸进口和出口参数分别包括压力和温度，且所述主蒸汽流量可通过测量给水流量或调节级后压力的方法计算得到。

3.根据权利要求1所述的一种快速确定汽轮机定滑压优化曲线的方法，其特征在于，还包括：

S4：选择N个不同的负荷，分别重复步骤S1至步骤S3获得N个不同负荷下的最佳调节门开度，并记录相应负荷下的N个最优主蒸汽压力值；

S5：将得到的N个不同负荷及其对应的最优主蒸汽压力数据进行线性拟合获得最终的滑压运行曲线。

4.根据权利要求1所述的一种快速确定汽轮机定滑压优化曲线的方法，其特征在于，还包括：

S101：在机组运行性能变化和季节变化时，将主蒸汽压力值与原滑压运行曲线相应负荷下的主蒸汽压力值进行比较，其差值作为原滑压运行曲线的偏置量，对原滑压运行曲线进行修正。

5.根据权利要求1所述的一种快速确定汽轮机定滑压优化曲线的方法，其特征在于，所述高压缸效率的计算公式为：

其中：

η_HP——高压缸效率，%；

h_MS——主蒸汽焓值，kJ/kg；

h_HE——高压缸排汽焓值，kJ/kg；

h_SH——高压缸排汽等熵焓值，kJ/kg。

6.根据权利要求1所述的一种快速确定汽轮机定滑压优化曲线的方法，其特征在于，所述高压缸进汽容积流量的计算公式为：V_MS＝m_MS/ρ_MS，其中：

V_MS——高压缸进汽容积流量，m³/s；

m_MS——主蒸汽流量，kg/s；

ρ_MS——高压缸进汽密度，kg/m³。

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