CN110162870B - 一种基于季节的节流调节汽轮机最优滑压曲线确定方法 - Google Patents

一种基于季节的节流调节汽轮机最优滑压曲线确定方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于季节的节流调节汽轮机最优滑压曲线确定方法，包括以下步骤：步骤1，进行高调门流量特性试验，获取高调门开度与相对流量的关系曲线，确定最佳高调门开度k0值；步骤2，进行热耗率对比试验，确定兼顾机组经济性和负荷调节要求的最佳滑压曲线；步骤3，获取机组背压对负荷的修正曲线；步骤4，获取不同季节下机组背压与负荷的关系曲线以及各季节下的循环水入口温度分布区间；步骤5，对最佳滑压曲线进行背压修正计算，获取各季节下对应的最优滑压曲线；该方法不仅解决了汽轮机日常运行时高压调门负荷调节余量较大、节流损失较大以及运行经济性较低的问题，而且可以根据循环水入口温度的变化，寻找针对不同季节的最优滑压曲线。

Description

一种基于季节的节流调节汽轮机最优滑压曲线确定方法
技术领域
本发明属于发电技术领域，具体涉及一种基于季节的节流调节汽轮机最优滑压曲线确定方法。
背景技术
随着新能源发电机组大规模投入运行以及电网负荷峰谷差的日渐增大，火电机组的深度调峰势在必行，火电机组部分负荷运行的经济性问题越来越突出。滑压运行可提高部分负荷下汽轮机组运行经济性，并减少负荷变动时汽轮机的热应力，已作为一种较好的节能降耗方法为大多数电厂所采用。
目前，汽轮机的配汽方式可分为喷嘴调节和节流调节方式，汽轮机采用节流调节方式的主要优点是可以实现全周进汽，可以更好地控制汽轮机的热应力。但是在大机组普遍参与电网调峰运行的环境下，节流调节型汽轮机日常运行时通常高压调门留有较大的负荷调节余量，节流损失较大，对机组运行经济性造成不利影响。因此，针对节流调节方式的汽轮机，进行滑压运行方式的经济性优化分析十分必要。
另外，滑压运行的优化分析还与外界环境的变化有关。当外界环境变化，如春夏秋冬四季变化，凝汽器循环水入口温度差别很大，导致背压差别可达5kPa以上。因此，在进行汽轮机滑压曲线优化时，还需要考虑季节变化所带来的凝汽器循环水入口温度的变化对机组背压的影响。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于季节的节流调节汽轮机最优滑压曲线确定方法，通过该方法对汽轮机滑压运行进行优化分析，不仅解决了目前节流调节型汽轮机日常运行时高压调门负荷调节余量较大、节流损失较大以及机组运行经济性较低的问题，而且可以根据循环水入口温度的变化，寻找针对不同季节的最优的滑压曲线，以保持最佳的主蒸汽压力，使机组得到相对最优的运行经济性。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：一种基于季节的汽轮机最优滑压曲线确定方法，包括以下步骤：
步骤1，在满足电网负荷调节条件下，选取25％～100％负荷范围内的若干个高调门开度k值进行高调门流量特性试验，获取高调门开度与相对流量的关系曲线，确定95％相对流量值对应的高调门开度为最佳高调门开度k0值；
步骤2，在50％～100％额定负荷范围内，选取六个典型负荷工况，进行高调门在日常滑压运行开度值、步骤1所确定的最佳高调门开度k0值以及高调门全开三种运行方式下的热耗率对比试验，以T1为采样时间，以T为采样时间间隔，进行试验数据的采集，并计算对应工况试验数据的均值，确定兼顾机组经济性和负荷调节要求的最佳滑压曲线；
步骤3，获取机组背压对负荷的修正曲线；
步骤4，以T2为采样时间，以T为采样时间间隔，采集汽轮机运行历史数据，并计算历史数据的均值，获取不同季节下机组背压与负荷的关系曲线以及各季节下的循环水入口温度分布区间，其中，所选取的历史数据包括机组负荷、背压、循环水入口温度；
步骤5，结合步骤4所获取的不同季节下机组背压与负荷的关系曲线，并利用步骤3所获取的机组背压对负荷的修正曲线，对步骤2所得的最佳滑压曲线进行背压修正计算，获取各季节下对应的机组最优滑压曲线；
步骤6，根据各季节下的循环水入口温度分布情况，确定对应各季节最优滑压曲线的循环水入口温度分布区间，实时监测机组循环水入口温度t1，判断温度区间，机组自动调用对应季节下的最优滑压曲线。
进一步的，步骤2中，采样时间T1的取值为：T1＝30min。
进一步的，步骤2中，在进行热耗率对比试验时，按照式(1)计算机组热耗率HR，
Figure BDA0002062467740000031
式中：Pg为机组扣除静态励磁的发电机端净电功率；Gms为主蒸汽流量；hms为主蒸汽流量对应的焓；Ghrh为再热蒸汽流量；hhrh为再热蒸汽流量对应的焓；Gffw为锅炉给水流量；hffw为锅炉给水流量对应的焓，Gcrh为冷再热蒸汽流量；hcrh为冷再热蒸汽流量对应的焓；Grhs为再热减温水流量；hrhs为再热降温水流量对应的焓；Gghs为过热减温水流量；hghs为过热减温水流量对应的焓。
进一步的，步骤3中，所述的机组背压对负荷的修正曲线通过汽轮机微增出力试验获取。
进一步的，步骤4中，采样时间T2的取值为：T2＝1年。
进一步的，步骤2和步骤4中，采样时间间隔T的取值为：T＝20s。
本发明的有益效果是：
本发明通过汽轮机高调门流量特性试验和热耗率对比试验，得到机组试验条件下与高调门流量特性相关的最佳滑压曲线，然后通过微增出力试验得到机组背压对负荷的修正曲线，再统计分析机组实际运行数据所确立的不同季节下机组背压与负荷的关系，再结合机组背压对负荷的修正曲线对最佳滑压曲线进行背压修正计算，得到不同季节下的最优滑压曲线；统计分析机组实际运行数据所确立的不同季节下机组背压与负荷的关系时，具体是统计分析机组全年的循环水入口温度分布情况，确定各季节对应的循环水入口温度分布区间，最后通过实时监测机组循环水入口温度，判断温度区间，调取该温度区间所对应的最优滑压曲线；通过该方法，机组循环水入口温度无论怎么变化，都可以得到对应的最优滑压曲线。
该方法不仅解决了目前节流调节型汽轮机日常运行时高压调门负荷调节余量较大、节流损失较大以及机组运行经济性较低的问题，而且可以根据循环水入口温度的变化，寻找针对不同季节的最优的滑压曲线，以保持最佳的主蒸汽压力，使机组得到相对最优的运行经济性；该方法不仅改善了机组的经济性，又兼顾了机组运行的可控性要求；另外，由于该方法只关注循环水入口温度这唯一参数，适用于大多数汽轮发电机组，从而此方法具有实用性和通用性。
附图说明
图1为本发明基于季节的节流调节汽轮机最优滑压曲线确定方法的流程示意图；
图2为本发明的验证试验中机组背压对负荷的修正曲线；
图3为本发明的验证试验中不同季节下机组背压与负荷的关系曲线；
图4为本发明的验证试验中全年各季节下循环水入口温度分布曲线；
图5为本发明的验证试验中不同季节下机组的最优滑压曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
以1000MW超超临界汽轮机组为例，说明本发明基于季节的节流调节汽轮机最优滑压曲线确定方法。具体的，如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤1，在满足电网负荷调节条件下，1000MW超超临界汽轮机组选取25％～100％负荷范围内若干个高调门开度k值进行高调门流量特性试验，获取高调门开度与相对流量的关系曲线，确定95％相对流量值对应高调门开度为最佳高调门开度k0值。
步骤2，1000MW超超临界汽轮机组选取50％、60％、70％、80％、90％和100％六个典型负荷工况，进行高调门在日常滑压运行开度值、步骤1所确定的最佳高调门开度k0值以及高调门全开三种运行方式下的热耗率对比试验，以T＝20s为采样时间间隔，以T1＝30min为采样时间，进行试验数据的采集，并计算对应工况试验数据的均值，确定兼顾机组经济性和负荷调节要求的最佳滑压曲线；
其中，在步骤2中，在进行热耗率对比试验时，按照式(1)计算机组热耗率HR，
Figure BDA0002062467740000051
式中：Pg为机组扣除静态励磁的发电机端净电功率；Gms为主蒸汽流量；hms为主蒸汽流量对应的焓；Ghrh为再热蒸汽流量；hhrh为再热蒸汽流量对应的焓；Gffw为锅炉给水流量；hffw为锅炉给水流量对应的焓，Gcrh为冷再热蒸汽流量；hcrh为冷再热蒸汽流量对应的焓；Grhs为再热减温水流量；hrhs为再热降温水流量对应的焓；Gghs为过热减温水流量；hghs为过热减温水流量对应的焓。
步骤1和步骤2通过高压调门流量特性试验和热耗率对比试验可以得到一条试验条件下的最佳滑压曲线，一般情况下，机组可以根据这条曲线调控主蒸汽压力，然而如背景技术所述，当春夏秋冬四季变化，凝汽器循环水入口温度差别很大，导致背压差别可达5kPa以上，同样负荷对应的运行主蒸汽压力就不是最优主蒸汽压力，步骤2所得的滑压曲线就不是最优滑压曲线。因此，在进行汽轮机滑压曲线优化时需要根据循环水入口温度的变化，寻找合适的滑压曲线，保持最佳的主蒸汽压力，使机组得到相对最优的运行经济性；以下步骤3到步骤6考虑循环水入口温度的因素，对汽轮机滑压曲线进行最优化分析。
步骤3，通过1000MW超超临界汽轮机组汽轮机微增出力试验获取机组背压对负荷的修正曲线，如图2所示。
步骤4，针对所述1000MW超超临界汽轮机组，以T＝20s为采样时间间隔，以T2＝1a为采样时间，采集汽轮机运行历史数据，并计算历史数据的均值，获取不同季节下机组背压与负荷的关系曲线，如图3所示，和各季节下的循环水入口温度分布区间，如图4所示，其中，所选取的历史数据包括机组负荷、背压、循环水入口温度。
步骤5，结合步骤4所得的不同季节下机组背压与负荷的关系曲线，并利用步骤3所得的机组背压对负荷的修正曲线，对步骤2所得的最佳滑压曲线进行背压修正计算，获取不同季节下的机组最优滑压曲线，如图5所示。
步骤6，基于步骤4所得的各季节下的循环水入口温度分布曲线，确定对应各季节最优滑压曲线的循环水温度分布区间，实时监测机组循环水入口温度t1，判断温度区间，机组自动调用不同季节下的最优滑压曲线。
本实施例的1000MW超超临界汽轮机组，在满足AGC和一次调频质量要求下，由汽轮机性能试验数据可知，采用图5中各季节下对应的最优滑压曲线后，机组在50％～90％负荷下汽轮机热耗率平均下降10.7kJ/(kW·h)，发电煤耗率平均降低0.4g/(kW·h)，提高了机组运行经济性，同时机组也适应了背压的季节性变化。
综上所述，该方法不仅解决了目前节流调节型汽轮机日常运行时高压调门负荷调节余量较大、节流损失较大以及机组运行经济性较低的问题，而且使得汽轮机可以根据循环水入口温度的变化，调用针对不同季节的最优的滑压曲线，以保持最佳的主蒸汽压力，使机组得到相对最优的运行经济性；该方法不仅改善了机组的经济性，又兼顾了机组运行的可控性要求；另外，由于该方法只关注循环水入口温度这唯一参数，适用于大多数汽轮发电机组，从而此方法具有实用性和通用性。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于季节的节流调节汽轮机最优滑压曲线确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，在满足电网负荷调节条件下，选取25％～100％负荷范围内的若干个高调门开度k值进行高调门流量特性试验，获取高调门开度与相对流量的关系曲线，确定95％相对流量值对应的高调门开度为最佳高调门开度k0值；
步骤2，在50％～100％额定负荷范围内，选取六个典型负荷工况，进行高调门在日常滑压运行开度值、步骤1所确定的最佳高调门开度k0值以及高调门全开三种运行方式下的热耗率对比试验，以T1为采样时间，以T为采样时间间隔，进行试验数据的采集，并计算对应工况试验数据的均值，确定兼顾机组经济性和负荷调节要求的最佳滑压曲线；
步骤3，获取机组背压对负荷的修正曲线；
步骤4，以T2为采样时间，以T为采样时间间隔，采集汽轮机运行历史数据，并计算历史数据的均值，获取不同季节下机组背压与负荷的关系曲线以及各季节下的循环水入口温度分布区间，其中，所选取的历史数据包括机组负荷、背压、循环水入口温度；
步骤5，结合步骤4所获取的不同季节下机组背压与负荷的关系曲线，并利用步骤3所获取的机组背压对负荷的修正曲线，对步骤2所得的最佳滑压曲线进行背压修正计算，获取各季节下对应的机组最优滑压曲线；
步骤6，根据各季节下的循环水入口温度分布情况，确定对应各季节最优滑压曲线的循环水入口温度分布区间，实时监测机组循环水入口温度t1，判断温度区间，机组自动调用对应季节下的最优滑压曲线。
2.根据权利要求1所述的基于季节的节流调节汽轮机最优滑压曲线确定方法，其特征在于，步骤2中，采样时间T1的取值为：T1＝30min。
3.根据权利要求1所述的基于季节的节流调节汽轮机最优滑压曲线确定方法，其特征在于，步骤2中，在进行热耗率对比试验时，按照式(1)计算机组热耗率HR，
Figure FDA0002062467730000021
式中：Pg为机组扣除静态励磁的发电机端净电功率；Gms为主蒸汽流量；hms为主蒸汽流量对应的焓；Ghrh为再热蒸汽流量；hhrh为再热蒸汽流量对应的焓；Gffw为锅炉给水流量；hffw为锅炉给水流量对应的焓，Gcrh为冷再热蒸汽流量；hcrh为冷再热蒸汽流量对应的焓；Grhs为再热减温水流量；hrhs为再热降温水流量对应的焓；Gghs为过热减温水流量；hghs为过热减温水流量对应的焓。
4.根据权利要求1所述的基于季节的节流调节汽轮机最优滑压曲线确定方法，其特征在于，步骤3中，所述的机组背压对负荷的修正曲线通过汽轮机微增出力试验获取。
5.根据权利要求1所述的基于季节的节流调节汽轮机最优滑压曲线确定方法，其特征在于，步骤4中，采样时间T2的取值为：T2＝1年。
6.根据权利要求1所述的基于季节的节流调节汽轮机最优滑压曲线确定方法，其特征在于，步骤2和步骤4中，采样时间间隔T的取值为：T＝20s。
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