CN105784379A - 一种简易调门配汽优化试验获取滑压曲线的方法 - Google Patents

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吕松松
陈裕
蒋怀锋
邵飞
徐钟宇
吴仲
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任磊
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Abstract

本发明公开了一种简易调门配汽优化试验获取滑压曲线的方法，是针对汽轮机高调阀门数量为4个，通过优化试验获取50%～100%负荷范围内滑压曲线的方法。所述获取的滑压曲线由特定试验工况下，汽轮机主蒸汽压力与汽轮机额定设计蒸汽压力的比较结果是紧凑型调节级通流面积还是富裕型调节级通流面积确定；本发明首先判断是针对富裕型或紧凑型调节级通流面积汽轮机，然后再根据判断结果设计出节能优化后的新滑压曲线。其优势在于：（1）大大减少调门优化试验数量，缩短试验时间和试验费用，同时提高了曲线的准确性。（2）试验要求条件减少，简化试验，简化试验中运行操作方式。

Description

一种简易调门配汽优化试验获取滑压曲线的方法
技术领域
本发明涉及一种简易调门配汽优化试验获取滑压曲线的方法。
背景技术
汽轮机设备厂家会给火电厂汽轮机组提供滑压曲线，从节能角度而言，该滑压曲线一般不是最优曲线，可以通过试验的方式更改该滑压曲线，即可以通过调门配汽优化试验挖掘汽轮机节能潜力。
传统的调门配汽优化方法是在50%～100%负荷范围内，平均选择8～10个负荷点，在每个负荷点上，安排4～5个不同的包括原阀序在内的高调门开度位置，进行汽轮机热耗率试验，最终根据各试验工况热耗率试验结果，选择出热耗率最小的调门阀位，作为新的优化后的配汽最优阀位。该调门配汽优化试验存在如下缺点：
（1）该试验一般为20～30个试验工况，试验工况数量多，试验费用高。
（2）同样负荷下，不同调门开度工况，汽轮机热耗率有时仅相差20kJ/kWh，而高精度试验不确定度约为15kJ/kWh，因而要求试验过程各项参数稳定，试验条件要求苛刻，才能准确区分出最优调门位置，例如试验过程中锅炉煤质稳定、机组操盘人员水平相对较高等，增加了试验难度，同时高精度试验亦要求增加试验费用。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种简易调门配汽优化试验获取滑压曲线的方法，克服目前调门配汽优化试验技术复杂性、计算结果不确定性以及试验费用高问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种简易调门配汽优化试验获取滑压曲线的方法，汽轮机高调阀门数量为4个，所述方法是：通过选取从50%到额定功率输出的功率输出点对应主汽压力分别获取连续的滑压工作段AB、定压工作段BC、滑压工作段CD、定压工作段DE的滑压曲线；其中，所述获取的滑压曲线由特定试验工况下，汽轮机主蒸汽压力与汽轮机额定设计蒸汽压力的比较结果是紧凑型调节级通流面积还是富裕型调节级通流面积确定；在两种通流面积下，通过改变4个阀门工况确定滑压工作段AB、定压工作段BC、滑压工作段CD、定压工作段DE的滑压曲线；
所述特定试验工况下，汽轮机主蒸汽压力与汽轮机额定设计蒸汽压力的比较是：
对汽轮机进行满负荷下3VWO工况试验，即在3个阀门全开、一个阀门全关以及额定负荷条件下，如果试验汽轮机主蒸汽压力大于或等于汽轮机额定设计蒸汽压力，则判断调节级通流面积为紧凑型通流面积；如果试验汽轮机主蒸汽压力小于额定设计蒸汽压力，则判断调节级通流面积为富裕型通流面积。
方案进一步是：
所述滑压工作段AB是：对应50%额定输出功率到65%额定输出功率之间，主蒸汽压力与输出功率的关系曲线；
所述定压工作段BC是：对应65%额定输出功率到80%额定输出功率之间，主蒸汽压力与输出功率的关系曲线；
所述滑压工作段CD是：对应80%额定输出功率到W3VWO功率之间，主蒸汽压力与输出功率的关系曲线；
所述定压工作段DE是：对应W3VWO功率到汽轮机最大输出功率之间，主蒸汽压力与输出功率的关系曲线。
方案进一步是：所述紧凑型调节级通流面积确定滑压曲线的4个阀门工况是：
在滑压工作段AB，4个阀门，其中两个阀门全开，一个阀门全闭，一个阀门开度为15%；
在定压工作段BC，4个阀门，其中两个阀门全开，一个阀门全闭，一个阀门从开度为15%增加至70%；
在滑压工作段CD，4个阀门，其中两个阀门全开，一个阀门全闭，一个阀门的开度保持已打开的70%；
在定压工作段DE，4个阀门，其中两个阀门以15%至20%的重叠度相继全开，一个阀门跟随全开的两个阀门开启的重叠度、根据汽轮机组功率变化需求开启，一个阀门的开度从已打开的70%逐渐增加打开度至全开。
方案进一步是：所述富裕型调节级通流面积确定滑压曲线的4个阀门工况是：
在滑压工作段AB，4个阀门，其中两个阀门开度同时为70%，剩下两个阀门全关；
在定压工作段BC，4个阀门，其中两个阀门开度由70%增加至100%，一个阀门全闭，一个阀门开度由0%增加至30%；
在滑压工作段CD，4个阀门，其中两个阀门全开，一个阀门全闭，一个阀门的开度保持已打开的30%；
在定压工作段DE，4个阀门，其中两个阀门以15%至20%的重叠度相继全开，一个全闭阀门跟随全开的两个阀门开启的重叠度、根据汽轮机组功率变化需求开启，一个阀门从已打开的30%逐渐增加打开度至全开。
方案进一步是：所述逐渐打开是以1.5%到2%的速率被打开。
本发明首先判断是针对富裕型或紧凑型调节级通流面积汽轮机，然后再根据判断结果设计出节能优化后的新滑压曲线。其优势在于：
（1）大大减少调门优化试验数量，缩短试验时间和试验费用，同时提高了曲线的准确性。
（2）试验要求条件减少，简化试验，简化试验中运行操作方式。
下面结合附图和实施例对发明作一详细描述。
附图说明
图1为本发明优化试验获取的新滑压曲线；
图2为本发明方法流程图。
具体实施方式
本实施例的技术原理是：汽轮机调门配汽优化试验的技术基础是匹配调节级通流面积、高压缸效率、机组循环效率和给水泵功耗的平衡。若汽轮机调节级通流面积配置偏大，则相同负荷和主蒸汽压力下，调门开度要偏小，对应高压缸效率偏低。如果增大调门开度，则高压跳么节流损失减小，高压缸效率升高、给水泵功耗降低，但是机组循环效率降低，因而必须找到一个合适的调门开度位置，综合各因素影响后，汽轮机热耗率最小。
因此，本实施例：一种简易调门配汽优化试验获取滑压曲线的方法，汽轮机高调阀门数量为4个，所述方法是：通过选取从50%到额定功率输出的功率输出点对应主汽压力分别获取连续的滑压工作段AB、定压工作段BC、滑压工作段CD、定压工作段DE的滑压曲线；其中，所述获取的滑压曲线由特定试验工况下，汽轮机主蒸汽压力与汽轮机额定设计蒸汽压力的比较结果是紧凑型调节级通流面积还是富裕型调节级通流面积确定；在两种通流面积下，通过改变4个阀门工况确定滑压工作段AB、定压工作段BC、滑压工作段CD、定压工作段DE的滑压曲线；
所述特定试验工况下，汽轮机主蒸汽压力与汽轮机额定设计蒸汽压力的比较是：
对汽轮机进行满负荷下3VWO工况试验，即在3个阀门全开、一个阀门全关以及额定负荷条件下，如果试验汽轮机主蒸汽压力大于或等于汽轮机额定设计蒸汽压力，则判断调节级通流面积为紧凑型通流面积；如果试验汽轮机主蒸汽压力小于额定设计蒸汽压力，则判断调节级通流面积为富裕型通流面积。
实施例中：
所述滑压工作段AB是：对应50%额定输出功率到65%额定输出功率之间，主蒸汽压力与输出功率的关系曲线；
所述定压工作段BC是：对应65%额定输出功率到80%额定输出功率之间，主蒸汽压力与输出功率的关系曲线；
所述滑压工作段CD是：对应80%额定输出功率到W3VWO功率之间，主蒸汽压力与输出功率的关系曲线；
所述定压工作段DE是：对应W3VWO功率到汽轮机最大输出功率之间，主蒸汽压力与输出功率的关系曲线。
实施例中：所述紧凑型调节级通流面积确定滑压曲线的4个阀门工况是：
在滑压工作段AB，4个阀门，其中两个阀门全开，一个阀门全闭，一个阀门开度为15%；
在定压工作段BC，4个阀门，其中两个阀门全开，一个阀门全闭，一个阀门从开度为15%增加至70%；
在滑压工作段CD，4个阀门，其中两个阀门全开，一个阀门全闭，一个阀门的开度保持已打开的70%；
在定压工作段DE，4个阀门，其中两个阀门以15%至20%的重叠度相继全开，一个阀门跟随全开的两个阀门开启的重叠度、根据汽轮机组功率变化需求开启，一个阀门的开度从已打开的70%逐渐增加打开度至全开。
实施例中：所述富裕型调节级通流面积确定滑压曲线的4个阀门工况是：
在滑压工作段AB，4个阀门，其中两个阀门开度同时为70%，剩下两个阀门全关；
在定压工作段BC，4个阀门，其中两个阀门开度由70%增加至100%，一个阀门全闭，一个阀门开度由0%增加至30%；
在滑压工作段CD，4个阀门，其中两个阀门全开，一个阀门全闭，一个阀门的开度保持已打开的30%；
在定压工作段DE，4个阀门，其中两个阀门以15%至20%的重叠度相继全开，一个全闭阀门跟随全开的两个阀门开启的重叠度、根据汽轮机组功率变化需求开启，一个阀门从已打开的30%逐渐增加打开度至全开。
实施例中：所述逐渐打开是以1.5%到2%的速率被打开。
作为采用喷嘴调节法的汽轮机，有多个依次开启的调节汽阀来控制流量，如果下一个阀门在上一个阀门全开以后再开启，那么阀门的总升程与流量的特性线将是一个曲折较大的线，运行中是不允许的，因此，通常在上一个阀门尚未完全开启时下一个阀门便提前开启，这个提前开启的量，称为调节汽阀的重叠度。实施例中所述的两个阀门全开是指同时打开。
以下是对本实施例的更详细的说明：
作为实施例：汽轮机高调门数量为4个，则根据其设计原理，在3个阀门全开工况下，能搞保证汽轮机额定出力。
首先对汽轮机进行满负荷下3VWO工况试验，例如汽轮机设计有4个高调门，则该试验要求在3阀全开、第4阀全关的条件下试验，同时该试验工况要求负荷为设计额定负荷。该试验的主要目的为判断汽轮机调节级通流面积大小。
根据上一步骤中试验结果，在满负荷下，如果试验汽轮机主蒸汽压力大于或等于额定设计蒸汽压力，则判断调节级通流面积为紧凑型；如果试验汽轮机主蒸汽压力小于额定设计蒸汽压力，则判断调节级通流面积为富裕型。
（1）如果调节级通流面积为紧凑型，则汽轮机调门配汽节能方式为：在50%～65%负荷下，前两个阀门全开，第三个阀门开度为15%，第四个阀门关闭，汽轮机滑压运行，实验证明该方式最为节能；在65%～80%负荷下，前两个阀门保持全开，第三个阀门开度逐渐由15%增加至70%，第四个阀门关闭，汽轮机定压运行，实验证明该方式最为节能；在80%～W3VWO（针对紧凑型调节级通流面积，W3VWO为在3VWO工况下，主蒸汽压力为设计额定压力的汽轮机发电机功率）负荷下，前两个阀门保持全开，第三个阀门开度保持70%开度，第四个阀门关闭，汽轮机滑压压运行，直至汽轮机主蒸汽压力达设计额定压力，实验证明该方式最为节能；主蒸汽压力至设计额定蒸汽压力后，汽轮机定压运行，第三个或第四个调门开度根据汽轮机负荷的要求逐渐开大，逐渐的速率是在协调控制下，取决于汽机主控的参数。负荷变动时调门会开大或减小，如果负荷变动率设置较快，调门变化较快。负荷变动率一般要求设置为额定负荷的1.5%到2%，因此，逐渐开大是以1.5%到2%的速率开大。以600MW机组为例，变负荷率一般设置为9MW/min到12MW/min之间。
（2）针对紧凑型调节级通流面积，以图1为例说明滑压曲线的确定方式：
a：实施50%负荷试验，要求阀门为前两个阀门全开，第三个阀门开度为15%，第四个阀门关闭。当机组功率达50%后，汽轮机主蒸汽压力即为图1中所示压力P50%，因而确定了新滑压曲线A点。
b：实施65%负荷试验，要求阀门为前两个阀门全开，第三个阀门开度为15%，第四个阀门关闭。当机组功率达65%后，汽轮机主蒸汽压力即为图1中所示压力P65%，因而确定了新滑压曲线B点。
c：图1中新滑压曲线C点根据纵坐标压力值P65%和横坐标功率为80%负荷可以确定。
d：图1中新滑压曲线D点根据纵坐标压力值P额定和横坐标功率为W3VWO负荷可以确定。
e：图1中新滑压曲线E点根据纵坐标压力值P额定和横坐标功率为
W额定负荷可以确定。
（3）如果调节级通流面积为富裕型，则汽轮机调门配汽节能方式为：在50%～65%负荷下，前两个阀门开度同时为70%，剩下两个阀门全关，汽轮机滑压运行，该方式最为节能；在65%～80%负荷下，前两个阀门开度逐渐由15%增加至100%，第3个调门开度逐渐由0%增加至30%，第四个阀门关闭，汽轮机定压运行，该方式最为节能；在80%～W3VWO（针对富裕型调节级通流面积，W3VWO为在前两个调门全开，第三个调门30%开度下，主蒸汽压力为设计额定压力时，汽轮机发电机功率）负荷下，前两个阀门保持全开，第三个阀门开度保持30%开度，第四个阀门关闭，汽轮机滑压运行，直至汽轮机主蒸汽压力达设计额定压力，该方式最为节能；主蒸汽压力至设计额定蒸汽压力后，汽轮机定压运行，第三个或第四个调门开度根据汽轮机负荷的要求逐渐开大，逐渐开大是以1.5%到2%的速率开大。
（4）针对富裕型调节级通流面积，仍以图1为例说明滑压曲线的确定方式。
a：实施50%负荷试验，要求前两个阀门开度同时为70%，剩下两个阀门全关。当机组功率达50%后，汽轮机主蒸汽压力即为图1中所示压力P50%，因而确定了新滑压曲线A点。
b：实施65%负荷试验，要求前两个阀门开度同时为70%，剩下两个阀门全关。当机组功率达65%后，汽轮机主蒸汽压力即为图1中所示压力P65%，因而确定了新滑压曲线B点。
c：图1中新滑压曲线C点根据纵坐标压力值P65%和横坐标功率为80%负荷可以确定。
d：实施W3VWO负荷试验，要求前两个阀门保持全开，第三个阀门开度保持30%开度。当汽轮机主蒸汽压力为图1中所示压力P额定时，机组功率即为横坐标W3VWO，因而确定了新滑压曲线D点。
e：图1中新滑压曲线E点根据纵坐标压力值P额定和横坐标功率为
W额定负荷可以确定。
通过上述实施方案，针对富裕型或紧凑型调节级通流面积汽轮机，均可以设计出节能优化后的新滑压曲线。
图2为本方法的流程图，包括如下步骤：
（1）首先开展汽轮机3VWO工况试验，要求该试验工况下负荷为设计额定负荷。
（2）根据3VWO工况试验下，主蒸汽压力大小判断汽轮机调节级通流面积类型。
（3）若为紧凑型通流面积，则依据下述步骤确定新滑压曲线：
a：实施50%负荷试验，要求阀门为前两个阀门全开，第三个阀门开度为15%。当机组功率达50%后，汽轮机主蒸汽压力即为图1中所示压力P50%，确定新滑压曲线A点。
b：实施65%负荷试验，要求阀门为前两个阀门全开，第三个阀门开度为15%。当机组功率达65%后，汽轮机主蒸汽压力即为图1中所示压力P65%，确定新滑压曲线B点。
c：图1新滑压曲线中C点根据纵坐标压力值P65%和横坐标功率为80%负荷确定。
d：图1中新滑压曲线D点根据纵坐标压力值P额定和横坐标功率为W3VWO负荷确定。
e：图1中新滑压曲线E点根据纵坐标压力值P额定和横坐标功率为
W额定负荷确定。
（4）若为富裕型通流面积，则依据下述步骤确定新滑压曲线：
a：实施50%负荷试验，要求前两个阀门开度同时为70%，剩下两个阀门全关。当机组功率达50%后，汽轮机主蒸汽压力即为图1中所示压力P50%，确定新滑压曲线A点。
b：实施65%负荷试验，要求前两个阀门开度同时为70%，剩下两个阀门全关。当机组功率达65%后，汽轮机主蒸汽压力即为图1中所示压力P65%，确定新滑压曲线B点。
c：图1中新滑压曲线C点根据纵坐标压力值P65%和横坐标功率为80%负荷确定。
d：实施W3VWO负荷试验，要求前两个阀门保持全开，第三个阀门开度保持30%开度。当汽轮机主蒸汽压力为图1中所示压力P额定时，机组功率即为横坐标W3VWO，确定新滑压曲线D点。
e：图1中新滑压曲线E点根据纵坐标压力值P额定和横坐标功率为
W额定负荷确定。
（5）结束。

Claims (5)

1.一种简易调门配汽优化试验获取滑压曲线的方法，汽轮机高调阀门数量为4个，所述方法是：通过选取从50%到额定功率输出的功率输出点对应主汽压力分别获取连续的滑压工作段AB、定压工作段BC、滑压工作段CD、定压工作段DE的滑压曲线；其特征在于，所述获取的滑压曲线由特定试验工况下，汽轮机主蒸汽压力与汽轮机额定设计蒸汽压力的比较结果是紧凑型调节级通流面积还是富裕型调节级通流面积确定；在两种通流面积下，通过改变4个阀门工况确定滑压工作段AB、定压工作段BC、滑压工作段CD、定压工作段DE的滑压曲线；
所述特定试验工况下，汽轮机主蒸汽压力与汽轮机额定设计蒸汽压力的比较是：
对汽轮机进行满负荷3VWO工况试验，即在3个阀门全开、一个阀门全关以及额定负荷条件下，如果试验汽轮机主蒸汽压力大于或等于汽轮机额定设计蒸汽压力，则判断调节级通流面积为紧凑型通流面积；如果试验汽轮机主蒸汽压力小于额定设计蒸汽压力，则判断调节级通流面积为富裕型通流面积。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述滑压工作段AB是：对应50%额定输出功率到65%额定输出功率之间，主蒸汽压力与输出功率的关系曲线；
所述定压工作段BC是：对应65%额定输出功率到80%额定输出功率之间，主蒸汽压力与输出功率的关系曲线；
所述滑压工作段CD是：对应80%额定输出功率到W3VWO功率之间，主蒸汽压力与输出功率的关系曲线；
所述定压工作段DE是：对应W3VWO功率到汽轮机最大输出功率之间，主蒸汽压力与输出功率的关系曲线。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述紧凑型调节级通流面积确定滑压曲线的4个阀门工况是：
在滑压工作段AB，4个阀门，其中两个阀门全开，一个阀门全闭，一个阀门开度为15%；
在定压工作段BC，4个阀门，其中两个阀门全开，一个阀门全闭，一个阀门从开度为15%增加至70%；
在滑压工作段CD，4个阀门，其中两个阀门全开，一个阀门全闭，一个阀门的开度保持已打开的70%；
在定压工作段DE，4个阀门，其中两个阀门以15%至20%的重叠度相继全开，一个阀门跟随全开的两个阀门开启的重叠度、根据汽轮机组功率变化需求开启，一个阀门的开度从已打开的70%逐渐增加打开度至全开。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述富裕型调节级通流面积确定滑压曲线的4个阀门工况是：
在滑压工作段AB，4个阀门，其中两个阀门开度同时为70%，剩下两个阀门全关；
在定压工作段BC，4个阀门，其中两个阀门开度由70%增加至100%，一个阀门全闭，一个阀门开度由0%增加至30%；
在滑压工作段CD，4个阀门，其中两个阀门全开，一个阀门全闭，一个阀门的开度保持已打开的30%；
在定压工作段DE，4个阀门，其中两个阀门以15%至20%的重叠度相继全开，一个全闭阀门跟随全开的两个阀门开启的重叠度、根据汽轮机组功率变化需求开启，一个阀门从已打开的30%逐渐增加打开度至全开。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述逐渐打开是以1.5%到2%的速率被打开。
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