CN109033724B - 应用于汽轮机滑压运行的主汽温度耗差修正曲线优化方法 - Google Patents

应用于汽轮机滑压运行的主汽温度耗差修正曲线优化方法 Download PDF

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Abstract

应用于汽轮机滑压运行的主汽温度耗差修正曲线优化方法,涉及火电厂汽轮机运行优化及控制领域。为了解决如何获取与机组实际特性相匹配的主汽温度性能修正曲线的问题。通过调节主蒸汽温度的温度值，从而获得各工况下各温度条件下的机组实际运行数据；然后对所有机组运行数据进行处理，获得一条主汽温度‑热耗率修正拟合曲线和一条主汽温度‑负荷修正拟合曲线；根据主汽温度‑热耗率修正拟合曲线与机组出厂设置的主汽温度‑热耗率修正曲线，获得优化后的主汽温度‑热耗率修正曲线；根据主汽温度‑负荷修正拟合曲线与机组出厂设置的主汽温度‑负荷修正曲线，获得优化后的主汽温度‑负荷修正曲线。主要应用在电厂汽轮机运行优化及控制领域。

Description

应用于汽轮机滑压运行的主汽温度耗差修正曲线优化方法
技术领域
本发明涉及火电厂汽轮机运行优化及控制领域，尤其是针对如何获取可用于汽轮机滑压曲线优化过程的利用主汽温度耗差修正曲线方法。
背景技术
一般，大型火电发电机组经常采用滑压运行方式，不仅能够切实提高汽轮机部分负荷的运行经济性；而且鉴于其工程上可随时修改的易于实施性，几乎是所有大功率汽轮机投产后常进行优化的首选内容之一。机组滑压运行过程中的主蒸汽温度偏离工况也将影响机组的经济性。因此，在滑压优化过程当中需要考虑主蒸汽温度参数的影响。所以，在滑压优化过程中，通常利用的是汽轮机制造厂提供的理论性能修正曲线；然而，实际中的主蒸汽温度对机组热耗率的影响，与理论的耗差修正曲线会有一定的偏离。所以，如何获取与机组实际特性相匹配的精确主汽温度性能修正曲线，具有十分重要的意义。
发明内容
本发明是为了解决如何获取与机组实际特性相匹配的主汽温度性能修正曲线的问题，本发明提供了一种应用于汽轮机滑压运行的主汽温度耗差修正曲线优化方法。
应用于汽轮机滑压运行的主汽温度耗差修正曲线优化方法，所述主汽温度耗差修正曲线包括主汽温度-热耗率修正曲线和主汽温度-负荷修正曲线，该方法包括如下步骤：
步骤一、在机组理论滑压运行曲线的滑压运行区间内选取N种工况，N的取值为大于2的整数；
步骤二、分别在每种工况下，保持主汽温度在额定值条件下不变，使机组在各工况下稳定运行，并记录每种工况下的机组实际运行数据；
步骤三、分别在每种工况下，将主汽温度由额定值降低M度，使机组在各工况下稳定运行，并记录每种工况下的机组实际运行数据后，恢复主汽温度至额定值；
步骤四、分别在每种工况下，将主汽温度由额定值升高M度，使机组在各工况下稳定运行，并记录每种工况下的机组实际运行数据后，恢复主汽温度至额定值；
步骤五、对步骤二至步骤四中所有机组运行数据进行处理，获取每种工况下的主汽温度-热耗率修正系数关系图和主汽温度-负荷修正系数关系图；
步骤六、根据步骤五获取的N个主汽温度-热耗率修正系数关系图，获得一条主汽温度-热耗率修正拟合曲线，根据主汽温度-热耗率修正拟合曲线与机组出厂设置的主汽温度-热耗率修正曲线，获得优化后的主汽温度-热耗率修正曲线；
根据N个主汽温度-负荷修正系数关系图，获得一条主汽温度-负荷修正拟合曲线，根据主汽温度-负荷修正拟合曲线与机组出厂设置的主汽温度-负荷修正曲线，获得优化后的主汽温度-负荷修正曲线；从而完成主汽温度耗差修正曲线的优化。
优选的是，步骤五中，对步骤二至步骤四中所有机组运行数据进行处理，获取每种工况下的主汽温度-热耗率修正系数关系图和主汽温度-负荷修正系数关系图的具体过程包括如下步骤：
步骤五一、分别对步骤二至步骤四中所有机组实际运行数据进行ASME热耗率计算后，获得每种工况下的每种主汽温度所对应的热耗率，根据每种工况下的三种主汽温度及其所对应的热耗率，获得N个主汽温度-热耗率关系图；
同时，根据每种工况下的三种主汽温度条件下的机组负荷P，获得N个主汽温度-负荷关系图；
步骤五二、根据每种工况下的每个主汽温度-热耗率关系图，获得每种工况下的主汽温度-热耗率修正系数关系图；
同时，根据每种工况下的每个主汽温度-负荷关系图，获得每种工况下的主汽温度-负荷修正系数关系图。
优选的是，步骤六中，根据N个主汽温度-热耗率修正系数关系图，获得一条主汽温度-热耗率修正拟合曲线的实现方式为：
将N个主汽温度-热耗率修正系数关系图进行拟合，从而获得一条主汽温度-热耗率修正拟合曲线；
步骤六中，根据N个主汽温度-负荷修正系数关系图，获得一条主汽温度-负荷修正拟合曲线的实现方式为：
将N个主汽温度-负荷修正系数关系图进行拟合，从而获得一条主汽温度-负荷修正拟合曲线。
优选的是，步骤六中，根据主汽温度-热耗率修正拟合曲线与机组出厂设置的主汽温度-热耗率修正曲线，获得优化后的主汽温度-热耗率修正曲线的具体实现方式为：
采用算数平均值计算方法对主汽温度-热耗率修正拟合曲线与机组出厂设置的主汽温度-热耗率修正曲线取中间值，从而获得优化后的主汽温度-热耗率修正曲线；
步骤六中，根据主汽温度-负荷修正拟合曲线与机组出厂设置的主汽温度-负荷修正曲线，获得优化后的主汽温度-负荷修正曲线的具体实现方式为：
采用算数平均值计算方法对主汽温度-负荷修正拟合曲线与机组出厂设置的主汽温度-负荷修正曲线取中间值，从而获得优化后的主汽温度-负荷修正曲线。
优选的是，步骤五一中，每种工况下的每种主汽温度所对应的热耗率的实现方式为：
Figure GDA0004058597540000031
其中，HR表示热耗率；P表示机组负荷；
Fms表示主汽流量；Hms表示主汽焓；
Ffw表示主给水流量；Hfw表示给水焓；
Fhrh表示再热蒸汽流量；Hhrh表示再热蒸汽焓；
Fcrh表示再热冷段蒸汽流量；Hcrh表示再热冷段蒸汽焓；
Fshsp表示过热减温水流量；Hshsp表示过热减温水焓；
Frhsp表示再热减温水流量；Hrhsp表示再热减温水焓。
优选的是，再热蒸汽流量Fhrh通过如下公式(2)实现的具体方式为：
Fhrh＝Fms-F1-F2 (2)；
其中，
Figure GDA0004058597540000032
F1和F2均表示中间变量；
hfo1表示汽轮机组的第一个高压加热器出口水焓；
hfi1表示汽轮机组的第一个高压加热器入口水焓；
h1表示汽轮机组的第一个高压加热器抽汽焓；
hd1表示汽轮机组的第一个高压加热器正常疏水焓；
hfo2表示汽轮机组的第二个高压加热器出口水焓；
hfi2表示汽轮机组的第二个高压加热器入口水焓；
h2表示汽轮机组的第二个高压加热器抽汽焓；
hd2表示汽轮机组的第二个高压加热器正常疏水焓。
优选的是，Fcrh与F2的值相等，Tfi1与Tfo2的值相同。
优选的是，M的取值范围为8至12。
优选的是，稳定运行的时间在30分钟以上。
优选的是，M的最优值为10。
本发明带来的有益效果是：
1)给出了一套完备的主汽温度修正曲线获取方法，有效解决原出厂设计理论曲线与实际机组变工况运行特性不匹配的问题；
2)本发明所述优化方法给出了在尽可能减少对机组操作的条件下，可同时获取机组主汽温度对热耗率和负荷影响规律的曲线；
3)本发明所述优化方法获取的主汽温度双修正曲线，不仅适用于滑压优化过程，同样也适用于其他热力性能分析。
具体实施方式
下面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作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1：
本实施例1所述的应用于汽轮机滑压运行的主汽温度耗差修正曲线优化方法，所述主汽温度耗差修正曲线包括主汽温度-热耗率修正曲线和主汽温度-负荷修正曲线，该方法包括如下步骤：
步骤一、在机组理论滑压运行曲线的滑压运行区间内选取N种工况，N的取值为大于2的整数；
步骤二、分别在每种工况下，保持主汽温度在额定值条件下不变，使机组在各工况下稳定运行，并记录每种工况下的机组实际运行数据；
步骤三、分别在每种工况下，将主汽温度由额定值降低M度，使机组在各工况下稳定运行，并记录每种工况下的机组实际运行数据后，恢复主汽温度至额定值；
步骤四、分别在每种工况下，将主汽温度由额定值升高M度，使机组在各工况下稳定运行，并记录每种工况下的机组实际运行数据后，恢复主汽温度至额定值；
步骤五、对步骤二至步骤四中所有机组运行数据进行处理，获取每种工况下的主汽温度-热耗率修正系数关系图和主汽温度-负荷修正系数关系图；
步骤六、根据步骤五获取的N个主汽温度-热耗率修正系数关系图，获得一条主汽温度-热耗率修正拟合曲线，根据主汽温度-热耗率修正拟合曲线与机组出厂设置的主汽温度-热耗率修正曲线，获得优化后的主汽温度-热耗率修正曲线；
根据N个主汽温度-负荷修正系数关系图，获得一条主汽温度-负荷修正拟合曲线，根据主汽温度-负荷修正拟合曲线与机组出厂设置的主汽温度-负荷修正曲线，获得优化后的主汽温度-负荷修正曲线；从而完成主汽温度耗差修正曲线的优化。
本实施例中，机组运行数据包括主汽压力Pms；主汽温度Tms；主汽流量Fms；再热蒸汽压力Phrh；再热蒸汽温度Thrh；主给水流量Ffw；主给水温度Tfw；机组负荷P；一段抽汽压力P1；一段抽汽温度T1；第一个高压加热器入口水温Tfi1；第一个高压加热器正常疏水温度Td1；第一个高压加热器出口水温Tfo1；二段抽汽压力P2；二段抽汽温度T2；第二个高压加热器入口水温Tfi2；第二个高压加热器正常疏水温度Td2；第二个高压加热器出口水温Tfo2；过热减温水温度Tshsp；过热减温水流量Fshsp；再热减温水温度Trhsp；再热减温水流量Frhsp。
由于汽轮机组含有3个高压加热器，本申请使用任意两个高压加热器。
本实施例中，步骤五中，对步骤二至步骤四中所有机组运行数据进行处理，获取每种工况下的主汽温度-热耗率修正系数关系图和主汽温度-负荷修正系数关系图的优选实施方式通过如下步骤实现，具体为：
步骤五一、分别对步骤二至步骤四中所有机组实际运行数据进行ASME热耗率计算后，获得每种工况下的每种主汽温度所对应的热耗率，根据每种工况下的三种主汽温度及其所对应的热耗率，获得N个主汽温度-热耗率关系图；
同时，根据每种工况下的三种主汽温度条件下的机组负荷P，获得N个主汽温度-负荷关系图；
步骤五二、根据每种工况下的每个主汽温度-热耗率关系图，获得每种工况下的主汽温度-热耗率修正系数关系图；
同时，根据每种工况下的每个主汽温度-负荷关系图，获得每种工况下的主汽温度-负荷修正系数关系图。
本实施例中，步骤六中，根据N个主汽温度-热耗率修正系数关系图，获得一条主汽温度-热耗率修正拟合曲线的优选实施方式为：
将N个主汽温度-热耗率修正系数关系图进行拟合，从而获得一条主汽温度-热耗率修正拟合曲线；
步骤六中，根据N个主汽温度-负荷修正系数关系图，获得一条主汽温度-负荷修正拟合曲线的实现方式为：
将N个主汽温度-负荷修正系数关系图进行拟合，从而获得一条主汽温度-负荷修正拟合曲线。
本实施例中，步骤六中，根据主汽温度-热耗率修正拟合曲线与机组出厂设置的主汽温度-热耗率修正曲线，获得优化后的主汽温度-热耗率修正曲线的具体实现方式的优选实施例为：
采用算数平均值计算方法对主汽温度-热耗率修正拟合曲线与机组出厂设置的主汽温度-热耗率修正曲线取中间值，从而获得优化后的主汽温度-热耗率修正曲线。
本实施例中，步骤六中，根据主汽温度-负荷修正拟合曲线与机组出厂设置的主汽温度-负荷修正曲线，获得优化后的主汽温度-负荷修正曲线的具体实现方式的优选实施例为：
采用算数平均值计算方法对主汽温度-负荷修正拟合曲线与机组出厂设置的主汽温度-负荷修正曲线取中间值，从而获得优化后的主汽温度-负荷修正曲线。
本实施例中，步骤五一中，每种工况下的每种主汽温度所对应的热耗率的实现方式的优选实施例为：
Figure GDA0004058597540000071
其中，
HR表示热耗率；
P表示机组负荷；
Fms表示主汽流量；
Hms表示主汽焓；Hms的值可根据IAPWS-IF97软件利用机组运行数据Pms、Tms获得；
Ffw表示主给水流量；
Hfw表示给水焓；Hfw的值可根据IAPWS-IF97软件利用机组运行数据Tfw获得；
Fhrh表示再热蒸汽流量；
Hhrh表示再热蒸汽焓；Hhrh的值可根据IAPWS-IF97软件利用机组运行数据Phrh、Thrh获得；
Fcrh表示再热冷段蒸汽流量；
Hcrh表示再热冷段蒸汽焓；Hcrh的值可根据IAPWS-IF97软件利用机组运行数据P2、T2获得；
Fshsp表示过热减温水流量；
Hshsp表示过热减温水焓；Hshsp的值可根据IAPWS-IF97软件利用机组运行数据Tshsp获得；
Frhsp表示再热减温水流量；
Hrhsp表示再热减温水焓；Hrhsp的值可根据IAPWS-IF97软件利用机组运行数据Trhsp获得。
本实施例中，再热蒸汽流量Fhrh通过如下公式(2)实现的具体方式为：
Fhrh＝Fms-F1-F2 (2)；
其中，
Figure GDA0004058597540000081
F1和F2均表示中间变量；
hfo1表示汽轮机组的第一个高压加热器出口水焓；hfo1可根据机组运行数据中的第一个高压加热器出口水温Tfo1通过IAPWS-IF97软件获得；
hfi1表示汽轮机组的第一个高压加热器入口水焓；hfi1可根据机组运行数据中的第一个高压加热器入口水温Tfi1通过IAPWS-IF97软件获得；
h1表示汽轮机组的第一个高压加热器抽汽焓；h1可根据机组运行数据中的一段抽汽温度T1通过IAPWS-IF97软件获得；
hd1表示汽轮机组的第一个高压加热器正常疏水焓；hd1可根据机组运行数据中的第一个高压加热器正常疏水温度Td1通过IAPWS-IF97软件获得；
hfo2表示汽轮机组的第二个高压加热器出口水焓；hfo2可根据机组运行数据中的第二个高压加热器出口水温Tfo2通过查表获得；
hfi2表示汽轮机组的第二个高压加热器入口水焓；hfi2可根据机组运行数据中的第二个高压加热器入口水温Tfi2通过IAPWS-IF97软件获得；
h2表示汽轮机组的第二个高压加热器抽汽焓；h2可根据机组运行数据中的二段抽汽温度T2通过IAPWS-IF97软件获得；
hd2表示汽轮机组的第二个高压加热器正常疏水焓；hd2可根据机组运行数据中的第二个高压加热器正常疏水温度Td2通过IAPWS-IF97软件获得。
本实施例中，Fcrh、F2、Tfi1和Tfo2的优选实施例为：Fcrh与F2的值相等，Tfi1与Tfo2的值相同。
本实施例中，M的优选实施例为：M的取值范围为8至12，最优值为10。
本实施例中，稳定运行时间的优选实施例为：稳定运行的时间在30分钟以上。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例。

Claims (10)

1.应用于汽轮机滑压运行的主汽温度耗差修正曲线优化方法，所述主汽温度耗差修正曲线包括主汽温度-热耗率修正曲线和主汽温度-负荷修正曲线，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤一、在机组理论滑压运行曲线的滑压运行区间内选取N种工况，N的取值为大于2的整数；
步骤二、分别在每种工况下，保持主汽温度在额定值条件下不变，使机组在各工况下稳定运行，并记录每种工况下的机组实际运行数据；
步骤三、分别在每种工况下，将主汽温度由额定值降低M度，使机组在各工况下稳定运行，并记录每种工况下的机组实际运行数据后，恢复主汽温度至额定值；
步骤四、分别在每种工况下，将主汽温度由额定值升高M度，使机组在各工况下稳定运行，并记录每种工况下的机组实际运行数据后，恢复主汽温度至额定值；
步骤五、对步骤二至步骤四中所有机组运行数据进行处理，获取每种工况下的主汽温度-热耗率修正系数关系图和主汽温度-负荷修正系数关系图；
步骤六、根据步骤五获取的N个主汽温度-热耗率修正系数关系图，获得一条主汽温度-热耗率修正拟合曲线，根据主汽温度-热耗率修正拟合曲线与机组出厂设置的主汽温度-热耗率修正曲线，获得优化后的主汽温度-热耗率修正曲线；
根据N个主汽温度-负荷修正系数关系图，获得一条主汽温度-负荷修正拟合曲线，根据主汽温度-负荷修正拟合曲线与机组出厂设置的主汽温度-负荷修正曲线，获得优化后的主汽温度-负荷修正曲线；从而完成主汽温度耗差修正曲线的优化。
2.根据权利要求1所述的应用于汽轮机滑压运行的主汽温度耗差修正曲线优化方法，其特征在于，步骤五中，对步骤二至步骤四中所有机组运行数据进行处理，获取每种工况下的主汽温度-热耗率修正系数关系图和主汽温度-负荷修正系数关系图的具体过程包括如下步骤：
步骤五一、分别对步骤二至步骤四中所有机组实际运行数据进行ASME热耗率计算后，获得每种工况下的每种主汽温度所对应的热耗率，根据每种工况下的三种主汽温度及其所对应的热耗率，获得N个主汽温度-热耗率关系图；
同时，根据每种工况下的三种主汽温度条件下的机组负荷P，获得N个主汽温度-负荷关系图；
步骤五二、根据每种工况下的每个主汽温度-热耗率关系图，获得每种工况下的主汽温度-热耗率修正系数关系图；
同时，根据每种工况下的每个主汽温度-负荷关系图，获得每种工况下的主汽温度-负荷修正系数关系图。
3.根据权利要求1或2所述的应用于汽轮机滑压运行的主汽温度耗差修正曲线优化方法，其特征在于，步骤六中，根据N个主汽温度-热耗率修正系数关系图，获得一条主汽温度-热耗率修正拟合曲线的实现方式为：
将N个主汽温度-热耗率修正系数关系图进行拟合，从而获得一条主汽温度-热耗率修正拟合曲线；
步骤六中，根据N个主汽温度-负荷修正系数关系图，获得一条主汽温度-负荷修正拟合曲线的实现方式为：
将N个主汽温度-负荷修正系数关系图进行拟合，从而获得一条主汽温度-负荷修正拟合曲线。
4.根据权利要求1或2所述的应用于汽轮机滑压运行的主汽温度耗差修正曲线优化方法，其特征在于，步骤六中，根据主汽温度-热耗率修正拟合曲线与机组出厂设置的主汽温度-热耗率修正曲线，获得优化后的主汽温度-热耗率修正曲线的具体实现方式为：
采用算数平均值计算方法对主汽温度-热耗率修正拟合曲线与机组出厂设置的主汽温度-热耗率修正曲线取中间值，从而获得优化后的主汽温度-热耗率修正曲线；
步骤六中，根据主汽温度-负荷修正拟合曲线与机组出厂设置的主汽温度-负荷修正曲线，获得优化后的主汽温度-负荷修正曲线的具体实现方式为：
采用算数平均值计算方法对主汽温度-负荷修正拟合曲线与机组出厂设置的主汽温度-负荷修正曲线取中间值，从而获得优化后的主汽温度-负荷修正曲线。
5.根据权利要求2所述的应用于汽轮机滑压运行的主汽温度耗差修正曲线优化方法，其特征在于，步骤五一中，每种工况下的每种主汽温度所对应的热耗率的实现方式为：
Figure FDA0004058597530000021
其中，HR表示热耗率；P表示机组负荷；
Fms表示主汽流量；Hms表示主汽焓；
Ffw表示主给水流量；Hfw表示给水焓；
Fhrh表示再热蒸汽流量；Hhrh表示再热蒸汽焓；
Fcrh表示再热冷段蒸汽流量；Hcrh表示再热冷段蒸汽焓；
Fshsp表示过热减温水流量；Hshsp表示过热减温水焓；
Frhsp表示再热减温水流量；Hrhsp表示再热减温水焓。
6.根据权利要求5所述的应用于汽轮机滑压运行的主汽温度耗差修正曲线优化方法，其特征在于，再热蒸汽流量Fhrh通过如下公式(2)实现的具体方式为：
Fhrh＝Fms-F1-F2 (2)；
其中，
Figure FDA0004058597530000031
F1和F2均表示中间变量；
hfo1表示汽轮机组的第一个高压加热器出口水焓；
hfi1表示汽轮机组的第一个高压加热器入口水焓；
h1表示汽轮机组的第一个高压加热器抽汽焓；
hd1表示汽轮机组的第一个高压加热器正常疏水焓；
hfo2表示汽轮机组的第二个高压加热器出口水焓；
hfi2表示汽轮机组的第二个高压加热器入口水焓；
h2表示汽轮机组的第二个高压加热器抽汽焓；
hd2表示汽轮机组的第二个高压加热器正常疏水焓。
7.根据权利要求6所述的应用于汽轮机滑压运行的主汽温度耗差修正曲线优化方法，其特征在于，Fcrh与F2的值相等。
8.根据权利要求1所述的应用于汽轮机滑压运行的主汽温度耗差修正曲线优化方法，其特征在于，M的取值范围为8至12。
9.根据权利要求1所述的应用于汽轮机滑压运行的主汽温度耗差修正曲线优化方法，其特征在于，稳定运行的时间在30分钟以上。
10.根据权利要求8所述的应用于汽轮机滑压运行的主汽温度耗差修正曲线优化方法，其特征在于，M的值为10。
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