CN106224275B - 一种直接空冷系统运行优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直接空冷系统运行优化方法，在空冷运行优化自动运行为增加空冷风机运行频率时，只要机组发电功率变化量⊿N＞空冷风机耗功变化量⊿P_f，继续增加空冷风机运行频率至⊿N≤⊿P_f，找到空冷风机最佳运行频率；降低空冷风机运行频率时，只要空冷风机耗功变化量⊿P_f＞机组发电功率变化量⊿N，继续降低空冷风机运行频率至⊿P_f≤⊿N，找到空冷风机最佳运行频率。找到空冷风机最佳运行频率后，保持空冷风机在此频率下运行。本发明避免了运行人员人工调整的误差，减少了运行人员劳动强度，提高发电机组运行经济性。最后本发明方法简单易行，提高了机组自动化运行水平。

Description

一种直接空冷系统运行优化方法

【技术领域】

本发明涉及一种直接空冷系统运行优化方法。

【背景技术】

随着国家节能减排政策的实施，对燃煤发电机组的要求越来越高，特别是环境保护部、国家发展和改革委员会、国家能源局联合印发了环发【2015】164号文件《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》，对燃煤机组节能降耗提出了指标和进度要求。所以，为了降低机组运行能耗，开展优化运行，意义重大。

目前，直接空冷燃煤发电机组的空冷系统运行是设定背压自动运行，或者运行人员手动控制运行；而背压设定往往按照空冷系统能运行的最低背压设定，或者人为设定背压值，没有科学依据，使空冷系统运行经济性差。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种直接空冷系统运行优化方法，该方法提高了直接空冷系统运行经济性，使空冷系统运行始终处于最经济的运行状态。根据机组负荷、环境温度等参数确定机组经济运行背压，从而确定空冷风机的经济运行转速，达到机组运行经济性最大，实现空冷系统运行优化。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种直接空冷系统运行优化方法，包括以下步骤：

1)输入初始参数，若环境温度T_a≥2℃，在机组负荷稳定时，执行步骤2)启动自动优化运行模式；否则启动手动模式；

2)调整空冷风机运行频率降低0.5Hz稳定运行1分钟，即调整空冷风机以频率f_n＝f_n－1－0.5运行；其中，f_n－1为调整前空冷风机运行频率，n为空冷风机转速；

3)如果空冷风机耗功变化量⊿P_f大于等于机组发电功率变化量⊿N，即⊿P_f≥⊿N，执行步骤4)；否则执行步骤9)；

4)继续调整空冷风机以频率f_n＝f_n－1－0.5稳定运行1分钟；

5)如果⊿P_f≥⊿N，返回步骤4)；否则执行步骤6)；

6)调整空冷风机以频率f_n＝f_n－1+0.2稳定运行1分钟；

7)如果⊿P_f＜⊿N，返回步骤6)；否则执行步骤8)；

8)取f_n＝f_n－1－0.1为空冷风机最佳运行频率，并以此频率运行，然后执行步骤16)；

9)如果f_n－1≥50，则取f_n－1为空冷风机最佳运行频率，并以此频率运行，然后执行步骤16)；否则执行步骤10)；

10)调整空冷风机以频率f_n＝f_n－1+0.5稳定运行1分钟；

11)如果⊿P_f≤⊿N，执行步骤12)；否者执行步骤13)；

12)如果f_n≥50，则f_n为空冷风机最佳运行频率，并以此频率运行，然后执行步骤16)；否则返回步骤10)；

13)调整空冷风机以频率f_n＝f_n－1－0.2稳定运行1分钟；

14)如果⊿P_f＞⊿N，返回步骤13)；否则执行步骤15)；

15)取f_n＝f_n－1+0.1为空冷风机最佳运行频率，并以此频率运行，然后执行步骤16)；

16)空冷风机以最佳频率运行1小时后，返回步骤2)。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明不用进行现场性能试验获得不同负荷、不同环境温度下空冷风机转速与背压的关系，根据机组实际运行性能即可实现直接空冷系统运行优化。由于随着时间变化，条件也发生变化，不同负荷、不同环境温度下空冷风机转速与背压关系是不同的，所以采用本发明提高了运行优化的精度，另外也降低了项目实施投资。

本发明不用进行现场性能试验获得空冷风机转速与功率的关系，直接根据空冷风机实际运行的转速(频率)和功率值进行运行优化。由于相同转速下风机功率与空冷散热器空气侧脏污等有关，一次试验不能代表空冷风机转速与功率的永久关系，所以采用本发明提高了运行优化的精度，另外也降低了项目实施投资。

本发明提供的直接空冷系统运行优化方法可使空冷系统自动经济运行，避免了运行人员人工调整的误差，减少了运行人员劳动强度，提高发电机组运行经济性。最后本发明方法简单易行，提高了机组自动化运行水平。

【附图说明】

图1为本发明实施的流程图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，本发明直接空冷系统运行优化方法，包括以下步骤：

1)输入初始参数，若环境温度T_a≥2℃，在机组负荷稳定时，执行步骤2)启动自动优化运行模式；否则启动手动模式；

2)调整空冷风机运行频率降低0.5Hz稳定运行1分钟，即调整空冷风机以频率f_n＝f_n－1－0.5运行；其中，f_n－1为调整前空冷风机运行频率，n为空冷风机转速；

3)如果空冷风机耗功变化量⊿P_f大于等于机组发电功率变化量⊿N，即⊿P_f≥⊿N，执行步骤4)；否则执行步骤9)；

4)继续调整空冷风机运行频率降低0.5Hz运行，即调整空冷风机以频率f_n＝f_n－1－0.5稳定运行1分钟；

5)如果⊿P_f≥⊿N，返回步骤4)；否则执行步骤6)；

6)调整空冷风机以频率f_n＝f_n－1+0.2稳定运行1分钟；

7)如果⊿P_f＜⊿N，返回步骤6)；否则执行步骤8)；

8)取f_n＝f_n－1－0.1为空冷风机最佳运行频率，并以此频率运行，然后执行步骤16)；

9)如果f_n－1≥50，则取f_n－1为空冷风机最佳运行频率，并以此频率运行，然后执行步骤16)；否则执行步骤10)；

10)调整空冷风机以频率f_n＝f_n－1+0.5稳定运行1分钟；

11)如果⊿P_f≤⊿N，执行步骤12)；否者执行步骤13)；

12)如果f_n≥50，则f_n为空冷风机最佳运行频率，并以此频率运行，然后执行步骤16)；否则返回步骤10)；

13)调整空冷风机以频率f_n＝f_n－1－0.2稳定运行1分钟；

14)如果⊿P_f＞⊿N，返回步骤13)；否则执行步骤15)；

15)取f_n＝f_n－1+0.1为空冷风机最佳运行频率，并以此频率运行，然后执行步骤16)；

16)空冷风机以最佳频率运行1小时后，返回步骤2)。

本发明的原理：

直接空冷系统运行性能与机组负荷、环境温度、空冷风机转速等相关，当机组负荷和环境温度一定，不同的风机转速对应不同的汽轮机排汽压力，而汽轮机排汽压力直接影响到机组运行经济性。汽轮机排汽压力越高、机组运行热耗越高、发电煤耗越高；汽轮机排汽压力越低、机组运行热耗越低、发电煤耗越低。当机组负荷和环境温度一定，空冷风机转速越高，空冷凝汽器冷却风量越大，汽轮机排汽压力越低；空冷风机转速越低，空冷凝汽器冷却风量越小，汽轮机排汽压力越大；但是空冷风机转速越高、风机电机耗功越大，转速越低、风机电机耗功越小。所以，要获得低的汽轮机排汽压力，耗功增加、发电厂用电就要增加；降低耗功、发电厂用电减少，汽轮机排汽压力就要升高。存在最佳的汽轮机排汽压力，使得汽轮机组运行经济性最高，供电煤耗最低。

直接空冷机组DCS系统包含有如下运行参数：

1)机组发电功率N，单位kW

2)主汽压力P，单位MPa

3)主汽温度T，单位℃

4)汽轮机主蒸汽流量Q，单位t/h

5)环境温度T_a，单位℃

6)空冷风机电机频率f，单位Hz

7)空冷风机转速n，单位r/min

8)空冷风机电机总功率P_f，单位kW

9)汽轮机排汽压力P_e，单位kPa

在机组主汽压力P、主汽温度T、汽轮机主蒸汽流量Q和环境温度T_a不变的条件下：

空冷风机转速由n₁增加到n₂，则汽轮机排汽压力由P_e1降低到P_e2；由于汽轮机主蒸汽流量Q不变，机组发电功率由N₁增加到N₂。

由于空冷风机转速由n₁增加到n₂，则空冷风机电机总功率由P_f1增加到P_f2。

空冷风机耗功增加：⊿P_f＝P_f2－P_f1

机组发电功率增加：⊿N＝N₂－N₁

当机组发电功率变化量⊿N大于空冷风机耗功变化量⊿P_f时，说明空冷风机以转速n₂运行比转速n₁运行的机组经济性高；反之，⊿N小于⊿P_f时，空冷风机以转速n₁运行比转速n₂运行的机组经济性高。

所以对于直接空冷发电机组，在一定的机组负荷和环境温度下，存在一个最佳的空冷风机运行转速n，在此转速下运行，机组的经济性最高。本发明目的就是寻找最佳的空冷风机运行转速，并使机组空冷风机自动在最佳转速运行，达到机组运行经济性最高。

机组在某一负荷下，汽轮机排汽压力的变化对机组电功率的影响可以通过汽轮机微增出力试验得到，即通过试验得到关系式：⊿N＝f(N、P_e、⊿P_e)。这样，根据机组运行参数发电功率N、汽轮机排汽压力P_e，即可计算出空冷风机转速由n₁变化到n₂(汽轮机排汽压力由P_e1变化到P_e2)时的机组发电功率变化量⊿N(⊿P_e＝P_e2－P_e1)。

机组DCS系统中有空冷风机电机总功率P_f的参数值，根据空冷风机转速n₁和n₂的电机总功率P_f1和P_f2即可计算出空冷风机耗功变化量⊿P_f。如果DCS系统没有空冷风机电机总功率P_f的参数值，只有电机电流值I、电压值V和功率因数F，则可通过电流、电压和功率因数计算出功率：

P_f＝3^0.5×I×V×F。

在机组控制系统中加装控制逻辑进行计算，计算出空冷风机的最佳转速或频率使机组运行经济性最佳，并自动调整风机在最佳转速或频率下运行；此逻辑模块为空冷运行优化自动运行模块。机组在运行中，可进行手动运行和运行优化自动运行切换。

在环境温度Ta≥2℃，当机组稳定负荷运行后，即可将空冷风机运行模式切为空冷运行优化自动运行模式。

空冷运行优化自动运行模块实施方式为增加空冷风机运行频率时，只要机组发电功率变化量⊿N＞空冷风机耗功变化量⊿P_f，继续增加空冷风机运行频率，直至⊿N≤⊿P_f，找到空冷风机最佳运行频率，如果空冷风机运行频率f≥50Hz，则50Hz即为空冷风机最佳运行频率；降低空冷风机运行频率时，只要空冷风机耗功变化量⊿P_f＞机组发电功率变化量⊿N，继续降低空冷风机运行频率，直至⊿P_f≤⊿N，找到空冷风机最佳运行频率。找到空冷风机最佳运行频率后，保持空冷风机在此频率下运行。

在空冷运行优化自动运行模式下，当稳定运行达到1小时，即开始自动寻优，寻找空冷风机最佳运行频率，并在此频率下运行。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种直接空冷系统运行优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)输入初始参数，若环境温度T_a≥2℃，在机组负荷稳定时，执行步骤2)启动自动优化运行模式；否则启动手动模式；

2)调整空冷风机运行频率降低0.5Hz稳定运行1分钟，即调整空冷风机以频率f_n＝f_n－1－0.5运行；其中，f_n－1为调整前空冷风机运行频率，n为空冷风机转速；

3)如果空冷风机耗功变化量⊿P_f大于等于机组发电功率变化量⊿N，即⊿P_f≥⊿N，执行步骤4)；否则执行步骤9)；

4)继续调整空冷风机以频率f_n＝f_n－1－0.5稳定运行1分钟；

5)如果⊿P_f≥⊿N，返回步骤4)；否则执行步骤6)；

6)调整空冷风机以频率f_n＝f_n－1+0.2稳定运行1分钟；

7)如果⊿P_f＜⊿N，返回步骤6)；否则执行步骤8)；

8)取f_n＝f_n－1－0.1为空冷风机最佳运行频率，并以此频率运行，然后执行步骤16)；

9)如果f_n－1≥50，则取f_n－1为空冷风机最佳运行频率，并以此频率运行，然后执行步骤16)；否则执行步骤10)；

10)调整空冷风机以频率f_n＝f_n－1+0.5稳定运行1分钟；

11)如果⊿P_f≤⊿N，执行步骤12)；否者执行步骤13)；

12)如果f_n≥50，则f_n为空冷风机最佳运行频率，并以此频率运行，然后执行步骤16)；否则返回步骤10)；

13)调整空冷风机以频率f_n＝f_n－1－0.2稳定运行1分钟；

14)如果⊿P_f＞⊿N，返回步骤13)；否则执行步骤15)；

15)取f_n＝f_n－1+0.1为空冷风机最佳运行频率，并以此频率运行，然后执行步骤16)；

16)空冷风机以最佳运行频率运行1小时后，返回步骤2)。