CN102279565A - 一种火力发电机组冷端设备的优化指导系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种火力发电机组冷端设备的优化指导系统，能够根据火电厂发电机组冷端设备之间的影响关系预先建立冷端设备仿真模型，将从火电厂厂级监控信息系统SIS中获取的冷端设备运行参数输入到仿真计算模型中，计算得出冷端综合耗差，将其显示在显示屏上。技术人员能够轻易和直接地了解到冷端综合耗差，并通过人机对话方式改变一些设备的运行参数，进行各种运行方式的综合耗差比较，并以综合耗差最小为目标确定冷端设备的优化调整方向，实现发电机组运行性能的高效优化。

Description

一种火力发电机组冷端设备的优化指导系统

技术领域

本发明涉及火力发电机组技术领域，特别是涉及一种火力发电机组冷端设备的优化指导系统。

背景技术

随着我国经济的快速发展，工业用电量及居民用电量需求也日益提高。目前，火力发电量占我国总发电量的80％以上，提高火力发电机组的运行性能将有益于降低机组单位发电的耗煤量，实现节能减排的社会效益和经济效益。由于发电机组冷端设备运行状况的好坏对发电机组运行性能的影响巨大，所以开发冷端设备的节能潜力，确保冷端系统处于优化运行状态有着十分重要的意义。

发电机组的冷端设备包括：凝汽器、循环水泵、真空泵以及管路阀门等相关设备。这些设备的运行参数互相影响并都影响着发电机组的运行性能。例如：适当加大循环水泵的循环水流量，有助于凝汽器真空的提高，使发电机组的出力增加，提高发电机组的运行性能。但伴随着循环水流量的增加，循环水泵的输出功率也会相应增大，导致火电机组厂用电消耗量的增加，进而抵消部分甚至全部因发电机组运行性能提高而增加的发电量。

技术人员若是仅仅依靠测量得到的冷端设备运行参数是无法轻易和直观了解冷端系统的综合运行性能的，也无法获取某些重要的性能指标结果来判别该设备的运行状态是否合理，以及通过调整一些冷端设备的运行方式使发电机组的运行性能达到高效优化。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种火力发电机组冷端设备的优化指导系统，以实现发电机组性能的高效优化，技术方案如下：

一种火力发电机组冷端设备的优化指导系统，包括：

运行参数获取模块，用于从火电厂厂级监控信息系统SIS中获取冷端设备的运行参数，并将所述冷端设备的运行参数输入到冷端设备耗差计算模块；

冷端耗差计算模块，用于接收所述冷端设备的运行参数，通过预先建立的冷端仿真模型，计算得出冷端综合耗差，所述冷端仿真模型根据各冷端设备之间的影响关系建立；

显示装置，用于显示所述冷端综合耗差的计算结果，并通过人机对话接受人工输入的参数和信息；

存储装置，用于存储所述输入的运行参数及根据所述输入的运行参数进行耗差计算获得的结果数据。

优选的，所述冷端设备包括：凝汽器、循环水泵、真空泵和管路阀门。

优选的，所述冷端耗差计算模块，包括：循环水系统计算模块、凝汽器性能计算模块、机组微增功率计算模块和冷端综合耗差计算模块，

所述循环水系统计算模块，用于根据循环水泵的运行参数和设计特性曲线，计算得到循环水泵的功率；

所述凝汽器性能计算模块，用于根据凝汽器运行参数计算得到凝汽器压力应达值；

所述机组增功率计算模块，用于根据凝汽器运行真空与应达值之间的偏差，计算得到发电机组的微增功率；

所述冷端综合耗差计算模块，用于将所述火力发电机组微增功率减去循环水泵耗功变化量而得到冷端综合耗差。

优选的，显示装置所述显示装置为触摸屏。

优选的，所述冷端耗差计算模块，还包括：

费用收益折算模块，用于将机组微增功率折算成发电耗煤成本，将循泵耗功量折算为售电收入，将冷端综合耗差用总费用收益来表示。

通过应用以上技术方案，本发明能够根据火电厂发电机组冷端设备之间的影响关系预先建立冷端设备仿真模型，将从火电厂厂级监控信息系统SIS中获取的冷端设备运行参数输入到仿真计算模型中，计算得出冷端综合耗差，将其显示在显示屏上。技术人员能够轻易和直接地了解到冷端综合耗差，并通过人机对话方式改变一些设备的运行参数，进行各种运行方式的综合耗差比较，并以综合耗差最小为目标确定冷端设备的优化调整方向，实现发电机组运行性能的高效优化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种火力发电机组冷端设备的优化指导系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种火力发电机组冷端设备的优化指导系统中冷端耗差计算模块的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种火力发电机组冷端设备的优化指导系统所使用到的美国传热协会HEI-95的图形曲线。

具体实施方式

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。

如图1所示，本发明实施例提供的一种火力发电机组冷端设备的优化指导系统，包括：

运行参数获取模块01，用于从火电厂厂级监控信息系统SIS中获取冷端设备的运行参数，并将所述冷端设备的运行参数输入到冷端耗差计算模块02；

其中，冷端设备可以包括：凝汽器、循环水泵、真空泵和管路阀门等关联设备。

在实际应用中，运行参数获取模块01可以为通讯接口，连接在火电厂厂级监控信息系统与本发明的冷端耗差计算模块02之间，将冷端设备的运行参数输入到冷端耗差计算模块02。冷端设备的运行参数可以为多个，如：凝汽器的运行参数、循环水泵的运行参数、真空泵的运行参数和管路阀门的运行参数。为了方便理解，下面公开一些具体的冷端设备运行参数，如表1所示：

序号	测点名称	变量名	单位
				1	机组发电负荷	Power	kW
2	凝汽器压力	Pc	kPa
				3	凝汽器循环水进水温度	tcw1	℃
4	凝汽器循环水出水温度	tcw2	℃
				5	循泵出口压力	P_cwp	kPa
6	循环水泵叶角开度	Vn	％
				7	凝汽器循环水出口阀阀位	Vv	％
8	循环水泵电功率	Power_cwp	kW

表1

需要说明的一点是，以上参数仅仅为冷端设备运行参数的一部分，并不是全部。

冷端耗差计算模块02，用于所述冷端设备的运行参数输入到预先建立的冷端设备仿真模型中，计算得出冷端综合耗差，所述冷端设备仿真模型根据各冷端设备之间的影响关系建立；

本领域技术人员可以理解的是，根据冷端设备的大量历史运行参数和冷端设备厂家提供的冷端设备运行特性进行分析、统计可以得到各冷端设备之间的影响关系。根据这些影响关系，就可以建立冷端设备的仿真模型。在仿真模型建立好后，还可以在计算机上对该模型进行测试，通过模拟输入冷端设备的各种运行参数，验证计算模型的输出值是否合理和正确，如果出现错误，则对该模型进行修改。

其中，冷端综合耗差体现了循环水泵耗电量增加与机组出力增加之间的差值，表征了冷端设备运行成本与收益之间的数值关系。在掌握当前的冷端设备综合耗差之后，技术人员可以根据当前设备的运行状态信息，对冷端设备的运行方式进行调整，使冷端综合耗差更小，从而实现冷端设备的优化运行。

显示装置03，用于显示冷端综合耗差的计算结果，并通过人机对话接受人工输入的参数和信息。

在实际应用中，显示屏03可以为触摸屏或普通的CRT屏。将从SIS中获取的冷端设备运行参数和运行耗差计算结果发送到显示屏03进行显示，可以使技术人员直观的获悉冷端综合耗差。当然，还可以通过人机对话方式，引导技术人员输入一些参数或信息。

存储装置04，用于存储所述输入的运行参数及根据所述输入的运行参数进行耗差计算获得的结果数据。

本发明能够根据火电厂发电机组冷端设备之间的影响关系预先建立冷端设备仿真模型，将从火电厂厂级监控信息系统中获取的冷端设备运行参数输入到仿真模型中，计算得出冷端综合耗差并将其显示在显示屏上。从而能够使技术人员能够轻易和直接的了解到冷端综合耗差，并根据该运行耗差调整冷端设备的运行参数，从而使发电机组的性能达到最优化。

如图2所示，本发明实施例提供的另一种火力发电机组冷端设备的优化指导系统中，冷端耗差计算模块02，可以包括：循环水系统计算模块02A、凝汽器性能计算模块02B、机组微增功率计算模块02C和冷端综合耗差计算模块02D。

循环水系统计算模块02A，用于根据循环水泵的出口压力P_cwp、叶角开度Vn等运行参数和循环水泵特性曲线计算得到循环水泵的功率；

对于从SIS获取的运行参数中已经存在循环水泵功率的，可以直接取用该数值，否则需进行以下第二步凝汽器热平衡计算得出循环水流量Dcw后，再从循环水泵特性曲线中查取得到循环水泵的电功率。

凝汽器性能计算模块02B，用于根据机组负荷、凝汽器循环水温度等运行参数计算得到循环水流量，并进而计算得到凝汽器真空应达值；

第一步、根据如下公式计算出凝汽器的热负荷Heat：

Heat＝Power×(HRc-3600/0.987)

其中，Power为发电机组负荷；HRc为发电机组修正后热耗率，由发电机组负荷查热耗率变化曲线求得。

第二步、根据如下公式计算得出流经凝汽器的循环水流量Dcw：

Dcw＝Heat/(4187×Δt)

其中：Heat为凝汽器的热负荷，由第一步计算得到；Δt为循环水温升，Δt＝tcw2-tcw1；而tcw1、tcw2分别为循环水进、出口温度。

第三步、根据如下公式计算得出凝汽器的总体传热系数U：

U＝U1×Fw×Fm×Fc

其中，U1为基本传热系数，该系数与凝汽器的冷凝管的外径及管中的水流速有关，可以查取图3所示的HEI-95中的图形曲线得到，该曲线也为凝汽器设计阶段所参照的传热系数基准曲线；Fw为冷却水进口温度修正系数，其值可以根据HEI-95中的相关图形曲线得到；Fm为凝汽器管材与管厚度的修正系数，其值可以根据HEI-95中相关图形得到；Fc为凝汽器清洁系数，在凝汽器实时特性计算时，可以由凝汽器热负荷、凝汽器压力以及循环水进、出温度等实际运行参数计算得到凝汽器的实际传热系数，进而求出凝汽器的清洁系数。

第四步、根据如下公式计算得出凝汽器传热端差δt：

$\mathrm{\δt}=\frac{\mathrm{tcw}2-\mathrm{tcw}1}{e^{\frac{\mathrm{UA}}{4187\mathrm{Dcw}}}-1}$

其中，U为凝汽器的总体传热系数，由第三步中计算得出；A为凝汽器传热面积，取设计数据；Dcw为循环冷却水流量，由第二步中计算得出。

第五步、根据如下公式计算得出凝汽器的理论排汽温度ts：

ts＝tcw 2+δt

其中，tcw2为凝汽器循环水出水温度；δt为凝汽器传热端差，由第四步计算得出的。

第六步、凝汽器压力应达值。

由于排气温度ts对应的饱和压力就是凝汽器压力ps，所以可以由第五步计算得出的ts直接查水与水蒸汽性质表得知凝汽器饱和压力ps，该压力就是凝汽器压力应达值。

机组微增功率计算模块02C，用于根据凝汽器实际运行的压力值与压力应达值之间的偏差量获得火力发电机组的微增功率。在计算过程中，可以依照制造厂提供的修正曲线或机组实际变真空试验得出的曲线查取得到微增功率ΔPower。

在机组实际运行过程中，可以采用改变循环水泵叶角开度Vn、凝汽器出水门开度Vv等方式来改变循环水流量。因此，每一种不同的循泵运行方式就对应了不同的循环水流量，通过执行上面的第一步到第六步的逐步运算，就可以得出一个不同的凝汽器压力应达值。

冷端综合耗差计算模块02D，用于将所述火力发电机组微增功率减去循环水泵耗差功量变化量得到冷端综合耗差。

通常，我们将某种常用的循环水泵、循环水管路运行模式作为基准工况(对应一个凝汽器压力基准值psj)，而其它的循环水泵、循环水管路运行方式对应于当前工况的凝汽器压力应达值psm。其它冷端设备运行方式与基准工况相比，存在着循环水泵耗电量的差异ΔP_cwp；当然，由于psm与psj之间的差值，也可以由机组微增功率计算模块02C计算得出当前与基准工况相比的机组微增功率ΔPower。将两者相减，即可得到冷端综合功率耗差：Δtotal_Power＝ΔPower-ΔP_cwp。当然，在实际应用中，冷端耗差计算模块02还可以包括：费用收益折算模块，用于将机组微增功率折算成发电耗煤成本，将循泵耗功量折算为售电收入，将冷端综合耗差用总费用收益来表示。

完成以上的耗差计算后，技术人员可以掌握当前运行工况与基准工况相比的冷端综合耗差程度，并根据不同运行工况的冷端综合耗差比较结果，选取性能较为优化的冷端设备调整方式。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本发明时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施步骤采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施，也可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

本发明可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统以及包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

Claims (5)

1.一种火力发电机组冷端设备的优化指导系统，其特征在于，包括：

运行参数获取模块，用于从火电厂厂级监控信息系统SIS中获取冷端设备的运行参数，并将所述冷端设备的运行参数输入到冷端设备耗差计算模块；

冷端耗差计算模块，用于接收所述冷端设备的运行参数，通过预先建立的冷端仿真模型，计算得出冷端综合耗差，所述冷端仿真模型根据各冷端设备之间的影响关系建立；

显示装置，用于显示所述冷端综合耗差的计算结果，并通过人机对话接受人工输入的参数和信息；

存储装置，用于存储所述输入的运行参数及根据所述输入的运行参数进行耗差计算获得的结果数据。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述冷端设备包括：凝汽器、循环水泵、真空泵和管路阀门。

3.根据权利要求1和2所述的系统，其特征在于，所述冷端耗差计算模块，包括：循环水系统计算模块、凝汽器性能计算模块、机组微增功率计算模块和冷端综合耗差计算模块，

所述循环水系统计算模块，用于根据循环水泵的运行参数和设计特性曲线，计算得到循环水泵的功率；

所述凝汽器性能计算模块，用于根据凝汽器运行参数计算得到凝汽器压力应达值；

所述机组增功率计算模块，用于根据凝汽器运行真空与应达值之间的偏差，计算得到发电机组的微增功率；

所述冷端综合耗差计算模块，用于将所述火力发电机组微增功率减去循环水泵耗功变化量而得到冷端综合耗差。

4.根据权利要求1和2所述的系统，其特征在于，显示装置所述显示装置为触摸屏。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述冷端耗差计算模块，还包括：

费用收益折算模块，用于将机组微增功率折算成发电耗煤成本，将循泵耗功量折算为售电收入，将冷端综合耗差用总费用收益来表示。

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