CN110108134A - 凝汽器抽真空设备的抽吸能力影响真空值的测评方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种凝汽器抽真空设备的抽吸能力影响真空值的测评方法，包括如下具体步骤：1)进行基准试验并采集基准试验数据；2)抽真空设备的抽吸能力改变后进行比对试验，并采集比对试验数据；3)根据比对试验中凝汽器循环水进水温度的变化，将比对试验数据中的凝汽器真空值进行第一次修正；4)根据比对试验中凝汽器热负荷的变化将第一次修正后的凝汽器真空值进行第二次修正；5)将基准试验的凝汽器真空值与第二次修正后的凝汽器真空值对比，可得出抽真空设备抽吸能力对真空值的影响量。本发明的测评方法能够剔除抽真空设备的抽吸能力改变前后汽轮机组运行边界参数不一致的影响，使得抽真空设备优化效益的评价更加精确。

Description

凝汽器抽真空设备的抽吸能力影响真空值的测评方法
技术领域：
本发明涉及一种凝汽器抽真空设备的抽吸能力影响真空值的测评方法。
背景技术：
汽轮发电机组常用的凝汽器抽真空设备的种类主要分为射水抽气器、射汽抽气器、水环式真空泵和罗茨真空泵。而目前大部分汽轮发电机组都选用水环式真空泵作为抽真空设备。在凝汽器中，由于凝汽器真空系统不是绝对严密而从外界漏入了空气，除此之外蒸汽中所含的不凝结气体在凝结时被析出，这些会使凝汽器换热管束表面形成一层空气膜而降低了传热效果，影响了蒸汽的冷凝放热。凝汽器抽真空设备能够将凝汽器内的空气和不凝结气体抽出，减少凝汽器换热管束的传热阻力，从而达到维持机组真空和提高真空的效果。抽真空设备能够将漏入的空气和不凝结气体完全抽出时，凝汽器换热管束的换热效果提升，真空就会变好，反之真空就会变差。
随着人们对节能工作的逐渐重视，以及真空系统严密性指标逐渐趋好，更多的去采用下述两种方法去改变抽真空设备的运行模式以降低抽真空设备的能耗：第一，优化水环式真空泵的运行台数，因为现有电厂都配置多台水环式真空泵，可以运行一台或者多台。第二，用罗茨真空泵代替常规的水环式真空泵，一般不会全部代替，仅仅替代一台或者多台，此时投入罗茨真空泵经济就选罗茨真空泵，投入水环式真空泵就选水环式真空泵。此时更加迫切的想要弄清两个问题，一是机组正常运行期间，多台水环式真空泵运行和单台水环式真空泵运行相比，哪种方式更为经济；二是罗茨真空泵代替水环式真空泵后，其节能效果如何。
究竟哪种方案更为经济，目前仅仅在抽真空设备的抽吸能力改变前后做了两次试验，然后用两次试验的凝汽器真空值做对比，对比的同时扣除掉多耗的电能，然后得出结论。无论是优化水环式真空泵运行台数，还是采用罗茨真空泵代替水环式真空泵，其目的都是节约厂用电和提高机组的真空值。其中节约的厂用电能够较为直观的反应在抽真空设备的电流上，而真空值的影响因素除抽真空设备的抽吸能力外，还受其他一些因素的影响，有必要进行研究。
发明内容：
本发明提出的凝汽器抽真空设备的抽吸能力影响真空值的测评方法，能够克服抽真空设备的抽吸能力改变前后机组边界参数不一致的影响，精确地判断凝汽器抽真空设备抽吸能力对真空值的影响量。
为解决上述技术问题，本发明提供一种凝汽器抽真空设备的抽吸能力影响真空值的测评方法，其技术方案如下：
一种凝汽器抽真空设备的抽吸能力影响真空值的测评方法，包括如下具体步骤：
1)进行基准试验，稳定运行机组30min～50min，并采集DCS系统中的凝汽器真空值P(1)、循环水进水温度和出水温度作为基准试验数据；
2)改变抽真空设备的运行模式，进行比对试验，稳定运行机组30min～50min，并采集DCS系统中的凝汽器真空值P(2)、循环水进水温度和出水温度作为比对试验数据；
3)根据比对试验中凝汽器循环水进水温度的变化，将比对试验数据中的凝汽器真空值进行第一次修正，其具体步骤如下：
3.1)根据公式1、公式2，分别计算比对试验的凝汽器端差δt(2)，以及比对试验与基准试验测试的循环水进水温差θ：
式中：为比对试验的凝汽器真空值对应的饱和水温度；为比对试验的凝汽器循环水出水温度；为比对试验的凝汽器循环水进水温度；为基准试验的凝汽器循环水进水温度；
3.2)根据公式3、公式4，分别计算第一次修正后的凝汽器循环水出水温度以及第一次修正后的凝汽器压力对应的饱和水温度
3.3)通过水和水蒸汽性质计算软件，根据第一次修正后的凝汽器压力对应的饱和水温度计算出对应的饱和水蒸汽压力即第一次修正后的凝汽器真空值；
4)根据比对试验中凝汽器热负荷的变化，将第一次修正后的凝汽器真空值进行第二次修正，其具体步骤如下：
4.1)根据公式5和公式6，分别计算基准试验的凝汽器循环水进出水温差Δt(1)和比对试验的凝汽器循环水进出水温差Δt(2)：
4.2)根据公式7计算比对试验与基准试验凝汽器热负荷变化率qr：
4.3)根据公式8计算出第二次修正后的凝汽器真空值
式中：k为凝汽器热负荷对真空值的修正系数，根据凝汽器设计特性曲线得到；
5)将步骤1)基准试验的凝汽器真空值P(1)与步骤4.3)计算得出的第二次修正后的凝汽器真空值对比，可得出改变机组抽真空设备运行模式后的凝汽器真空值变化量。
优选地，步骤2)中，改变抽真空设备的运行模式包括：改变抽真空设备运行台数，和/或改变抽真空设备种类。
优选地，步骤1)和步骤2)中，边界参数保持稳定。
优选地，所述边界参数包括发电机功率、主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、减温水量和供热抽汽量。
优选地，步骤2)中，保持循环水泵在比对试验中与基准试验中运行方式一致。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
本发明考虑到真空值的影响因素，除受抽真空设备的抽吸能力影响外，还受到凝汽器抽真空设备的抽吸能力改变前后汽轮机组运行的边界参数的影响。其中，边界参数如发电机功率、主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、减温水量、供热抽汽量和循环水温度等。由于凝汽器抽真空设备对真空值的影响本来就较小，所以在凝汽器抽真空设备的抽吸能力改变前后必须考虑边界参数因素，才能客观公正的评价抽真空设备抽吸能力对真空值的影响量，而目前现有技术的测评方法直接用凝汽器真空值做对比，忽略了凝汽器抽真空设备的抽吸能力改变前后汽轮机组运行的边界参数不一致对凝汽器真空的影响。
本发明的测评方法相比于现有技术，能够修正比对试验中凝汽器循环水进水温度和凝汽器热负荷变化对凝汽器真空值带来的影响，从而使两组试验的试验结果处于在同一边界参数下，能够直观的反映出凝汽器抽真空设备的抽吸能力对凝汽器真空值的影响量，使得凝汽器抽真空设备改造或优化的效益测评更加精确，进而可以帮助技术人员评价抽真空设备改造的效益，或者指导运行人员优化水环式真空泵的运行台数，即用来评价抽真空设备的改造价值或优化运行的效益。
附图说明
图1为实施例中本发明方法的流程示意图；
图2为实施例中热负荷对凝汽器压力的修正曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
实施例一：
本实施例的凝汽器抽真空设备的抽吸能力影响真空值的测评方法，如图1所示，包括如下具体步骤：
1)进行基准试验，稳定运行机组30min～50min，并采集DCS系统中的凝汽器真空值P(1)、循环水进水温度和出水温度作为基准试验数据；基准试验过程保持发电机功率、主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、减温水量和供热抽汽量稳定。
2)改变抽真空设备的运行模式，进行比对试验，稳定运行机组30min～50min，并采集DCS系统中的凝汽器真空值P(2)、循环水进水温度和出水温度作为比对试验数据；其中，改变抽真空设备的运行模式包括改变抽真空设备运行台数和改变抽真空设备的种类中的两种或一种。其中，改变抽真空设备运行台数一般是将抽真空设备运行台数增加或减少至1～5台，改变抽真空设备的种类一般采用罗茨真空泵代替常规的水环式真空泵。在比对试验过程中保持发电机功率、主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、减温水量和供热抽汽量稳定，并且与步骤1)基准试验过程中各数据尽量保持一致，同时循环水泵运行方式与步骤1)基准试验过程中的运行方式保持一致。
3)根据比对试验中凝汽器循环水进水温度的变化，将比对试验数据中的凝汽器真空值进行第一次修正，其具体步骤如下：
3.1)根据公式1、公式2，分别计算比对试验的凝汽器端差，以及比对试验与基准试验测试的循环水进水温差：
式中：δt(2)为比对试验的凝汽器端差，℃；为比对试验的凝汽器真空值对应的饱和水温度，℃，该值根据水和水蒸汽性质计算软件计算得到；为比对试验的凝汽器循环水出水温度，℃；θ为比对试验与基准试验的循环水进水温差，℃；为比对试验的凝汽器循环水进水温度，℃；为基准试验的凝汽器循环水进水温度，℃；
3.2)根据公式3、公式4，分别计算第一次修正后的凝汽器循环水出水温度和第一次修正后的凝汽器压力对应的饱和水温度：
式中：为第一次修正后的比对试验凝汽器循环水出水温度，℃；为第一次修正后的凝汽器压力对应的饱和水温度，℃；
3.3)通过水和水蒸汽性质计算软件计算出步骤3.2)中第一次修正后的凝汽器压力对应的饱和水温度对应的饱和水蒸汽压力即第一次修正后的凝汽器真空值；
4)根据比对试验中凝汽器热负荷的变化，将第一次修正后的凝汽器真空值进行第二次修正，其具体步骤如下：
4.1)根据公式5和公式6，分别计算基准试验和比对试验的凝汽器循环水进出水温差：
式中：Δt(1)为基准试验的凝汽器循环水进出水温差，℃；Δt(2)为比对试验的凝汽器循环水进出水温差，℃；
4.2)根据公式7，计算比对试验与基准试验凝汽器热负荷变化率：
式中：qr为比对试验与基准试验凝汽器热负荷变化率；
4.3)根据公式8，计算出第二次修正后的凝汽器真空值：
式中：为第二次修正后的凝汽器真空值，kPa；k为凝汽器热负荷对真空值的修正系数，根据凝汽器设计特性曲线得到；
5)将步骤1)基准试验的凝汽器真空值P(1)与步骤4.3)计算得出的第二次修正后的凝汽器真空值对比，可得出改变机组抽真空设备的运行模式后的真空值变化量，即抽真空设备抽吸能力对真空值的影响量。
应用实施例一：
本应用实施例采用实施例一的凝汽器抽真空设备的抽吸能力影响真空值的测评方法，对某机组的凝汽器抽真空设备的抽吸能力对真空值的影响进行测评，其具体步骤如下：
1)进行基准试验并采集基准试验数据，稳定运行机组30min～50min，并采集DCS系统中的凝汽器真空值P(1)、循环水进水温度和出水温度作为基准试验数据；基准试验过程保持发电机功率、主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、减温水量和供热抽汽量稳定。本应用实施例的基准试验中抽真空设备运行模式为单台水环式真空泵，并且本应用实施例中基准试验不进行循环水泵的启停。
2)抽真空设备的抽吸能力改变后进行比对试验，并采集比对试验数据：改变抽真空设备的运行模式，进行比对试验，稳定运行机组30min～50min，并采集DCS系统中的凝汽器真空值P(2)、循环水进水温度和出水温度作为比对试验数据；其中，本应用实施例改变抽真空设备的运行模式为采用增加一台抽真空设备的方法，即运行两台水环式真空泵。在比对试验过程中保持发电机功率、主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、减温水量和供热抽汽量稳定，并且与步骤1)基准试验中各数据对应尽量保持一致，实际运行中的小偏差可以忽略，同时本应用实施例中也不进行循环水泵的启停。
3)根据比对试验中凝汽器循环水进水温度的变化，将比对试验数据中的凝汽器真空值进行第一次修正，其具体步骤如下：
3.1)根据公式1、公式2，分别计算比对试验的凝汽器端差，以及比对试验与基准试验测试的循环水进水温差：
式中：δt(2)为比对试验的凝汽器端差，℃；为比对试验的凝汽器真空对应的饱和水温度，℃，该值根据水和水蒸汽性质计算软件计算得到；为比对试验的凝汽器循环水出水温度，℃；θ为比对试验与基准试验的循环水进水温差，℃；为比对试验的凝汽器循环水进水温度，℃；为基准试验的凝汽器循环水进水温度，℃；
3.2)根据公式3、公式4，分别计算第一次修正后的凝汽器循环水出水温度和第一次修正后的凝汽器压力对应的饱和水温度：
式中：为修正后的比对试验凝汽器循环水出水温度，℃；为第一次修正后的凝汽器压力对应的饱和水温度，℃；
3.3)通过水和水蒸汽性质计算软件计算出步骤3.2)中第一次修正后的凝汽器压力对应的饱和水温度对应的饱和水蒸汽压力即第一次修正后的凝汽器真空值；
4)根据比对试验中凝汽器热负荷的变化将第一次修正后的凝汽器真空值进行第二次修正，其具体步骤如下：
4.1)根据公式5和公式6，分别计算基准试验和比对试验的凝汽器循环水进出水温差：
式中：Δt(1)为基准试验的凝汽器循环水进出水温差，℃；Δt(2)为比对试验的凝汽器循环水进出水温差，℃；
4.2)根据公式7，计算比对试验与基准试验凝汽器热负荷变化率：
式中：qr为比对试验与基准试验凝汽器热负荷变化率；
4.3)根据公式8，计算出第二次修正后的凝汽器真空值：
式中：为第二次修正后的凝汽器真空值，kPa；k为凝汽器热负荷对真空值的修正系数，该值根据凝汽器设计特性曲线得到，具体方法为，根据厂家提供的热负荷对凝汽器压力的修正曲线，如图2所示，拟合出热负荷对凝汽器压力函数关系y＝0.0756x+2.8572，相当于热负荷变化1个点，凝汽器真空值变化0.0756，该函数关系中斜率即为凝汽器热负荷对真空的修正系数，即本应用实施例中k＝0.0756。
5)将步骤1)基准试验的凝汽器真空值P(1)与步骤4.3)计算得出的第二次修正后的凝汽器真空值对比，可得出改变机组抽真空设备的运行模式后的真空值变化量，即抽真空设备抽吸能力对真空值的影响量，其具体结果如表1所示。
表1
基准试验 比对试验
名称 单位 单真空泵 双真空泵
发电机功率 kW 334749.55 336442.20
主蒸汽压力 MPa 15.92 16.01
主蒸汽温度 ℃ 571.03 570.49
再热蒸汽温度 ℃ 569.43 572.85
供热抽汽量 t/h 78.32 73.67
凝汽器平均压力 kPa 6.77 6.35
再热减温水流量 t/h 0.00 0.00
凝汽器进水温度 ℃ 28.30 28.30
凝汽器出水温度 ℃ 37.08 36.88
凝汽器进出水温差 ℃ 8.77 8.57
第一次修正后的凝汽器真空值 kPa 6.35
凝汽器热负荷变化率 ％ -2.28
第二次修正后的凝汽器真空值 kPa 6.53
根据表1中数据，如果采用现有常规方法进行测评，则凝汽器抽真空设备的抽吸能力对真空值的影响量为单真空泵与双真空泵凝汽器平均压力差值，即0.42kPa，而本应用实施例采用本发明的测评方法，测算出的凝汽器抽真空设备的抽吸能力对真空值的影响量为第二次修正后的凝汽器真空值与凝汽器平均压力的差值，即0.24kPa。由于比对试验的凝汽器热负荷较基准试验小，如果采用常规方法进行测评，那么就会夸大双水环式真空泵所取得的经济效益，严重时还会产生错误的决策方式，导致实际多耗费能源，不利益节能减排。

Claims (5)

1.一种凝汽器抽真空设备的抽吸能力影响真空值的测评方法，包括如下具体步骤：
1)进行基准试验，稳定运行机组30min～50min，并采集DCS系统中的凝汽器真空值P(1)、循环水进水温度和出水温度作为基准试验数据；
2)改变抽真空设备的运行模式，进行比对试验，稳定运行机组30min～50min，并采集DCS系统中的凝汽器真空值P(2)、循环水进水温度和出水温度作为比对试验数据；
3)根据比对试验中凝汽器循环水进水温度的变化，将比对试验数据中的凝汽器真空值进行第一次修正，其具体步骤如下：
3.1)根据公式1、公式2，分别计算比对试验的凝汽器端差δt(2)，以及比对试验与基准试验测试的循环水进水温差θ：
式中：为比对试验的凝汽器真空值对应的饱和水温度；为比对试验的凝汽器循环水出水温度；为比对试验的凝汽器循环水进水温度；为基准试验的凝汽器循环水进水温度；
3.2)根据公式3、公式4，分别计算第一次修正后的凝汽器循环水出水温度以及第一次修正后的凝汽器压力对应的饱和水温度
3.3)通过水和水蒸汽性质计算软件，根据第一次修正后的凝汽器压力对应的饱和水温度计算出对应的饱和水蒸汽压力即第一次修正后的凝汽器真空值；
4)根据比对试验中凝汽器热负荷的变化，将第一次修正后的凝汽器真空值进行第二次修正，其具体步骤如下：
4.1)根据公式5和公式6，分别计算基准试验的凝汽器循环水进出水温差Δt(1)和比对试验的凝汽器循环水进出水温差Δt(2)：
4.2)根据公式7计算比对试验与基准试验凝汽器热负荷变化率qr：
4.3)根据公式8计算出第二次修正后的凝汽器真空值
式中：k为凝汽器热负荷对真空值的修正系数，根据凝汽器设计特性曲线得到；
5)将步骤1)基准试验的凝汽器真空值P(1)与步骤4.3)计算得出的第二次修正后的凝汽器真空值对比，可得出改变机组抽真空设备运行模式后的凝汽器真空值变化量。
2.根据权利要求1所述的凝汽器抽真空设备的抽吸能力影响真空值的测评方法，其中，步骤2)中，改变抽真空设备的运行模式包括：改变抽真空设备运行台数，和/或改变抽真空设备种类。
3.根据权利要求2所述的凝汽器抽真空设备的抽吸能力影响真空值的测评方法，其中，步骤1)和步骤2)中，边界参数保持稳定。
4.根据权利要求3所述的凝汽器抽真空设备的抽吸能力影响真空值的测评方法，所述边界参数包括发电机功率、主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、减温水量和供热抽汽量。
5.根据权利要求4所述的凝汽器抽真空设备的抽吸能力影响真空值的测评方法，其中，步骤2)中，保持循环水泵在比对试验中与基准试验中运行方式一致。
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