CN110473119A - 火力发电厂真空泵组优化运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种火力发电厂真空泵组优化运行方法，以凝汽器总体传热系数为基础，考虑了循环冷却水流量和循环冷却水温度对凝汽器总体传热系数的影响，然后通过K‑P转换系数，将凝汽器总体传热系数的变化量转换成凝汽器压力的变化量，在此基础上对比汽轮机效率提高的收益和真空泵电耗的损益，然后获得节能量数据。使用该方法可以帮助火力发电厂运行人员通过定量的方法判断真空泵运行台数的合理性，避免了凭借经验所带来的失误，本发明方法操作方便，计算过程简单，有利于火力发电厂节能工作的开展。

Description

火力发电厂真空泵组优化运行方法

技术领域：

本发明具体涉及一种火力发电厂真空泵组优化运行方法，属于火力发电技术领域。

背景技术：

由于火力发电厂的真空系统不是绝对严密，外界空气会漏至凝汽器，除此之外蒸汽中所含的不凝结气体在凝结时被析出。这些积聚在凝汽器的空气会使凝汽器换热管束表面形成一层空气膜而降低传热效果。真空泵的作用就是将凝汽器内的空气和不凝结气体及时抽出，减少凝汽器换热管束的传热阻力，从而达到维持凝汽器压力和降低凝汽器压力的效果。真空泵如果能够将漏入的空气和不凝结气体完全抽出，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。

现代大型火力发电机组一般配置三台真空泵，正常情况下一台真空泵运行，另外两台真空泵备用。对于配置三台真空泵的火力发电厂而言，一台真空泵运行时的抽吸能力最弱，而三台真空泵运行时的抽吸能力最强，两台真空泵运行时的抽吸能力居中。常见的水环式真空泵的抽吸能力是随着环境温度的变化而变化的，而凝汽器中积聚的空气量也是随着真空严密性状态及机组负荷的变化而变化。当凝汽器真空严密性变差或真空泵抽吸能力降低时，运行人员会增开一台或两台真空泵来改善真空。通常情况下，运行人员会凭借经验来判断增开真空泵的台数，而增加真空泵的运行台数会增加额外的电耗，缺少相关的量化方法判断增开真空泵的台数。

目前公开发表的文献资料中，判断真空泵运行台数都是通过对比的试验方法来获取真空泵的经济运行方式。比如先记录一台真空泵运行时的凝汽器压力，然后记录两台或三台真空泵运行时的凝汽器压力，将两次记录的凝汽器压力对比来获取增加真空泵运行台数后的有益效果。但是实际情况中，对比试验前后的汽轮机组运行边界参数很难保持不变，这些参数会直接影响到凝汽器热负荷，进而影响到凝汽器压力，比如机组负荷变化1％，凝汽器压力变化约0.08kPa、循环冷却水温度变化1℃，凝汽器压力变化约0.25kPa。而增加真空泵的运行台数对凝汽器压力的影响较小，一般仅为0.2kPa～0.5kPa，因此对比试验前后的边界参数变化很容易混淆增加真空泵运行台数的有益效果。因此，根据当前的状况合理匹配真空泵组运行的台数是十分必要的。除此之外，降低凝汽器压力会提高汽轮机的效率，只有当凝汽器压力降低后汽轮机效率提高的收益大于增加真空泵运行台数的电耗时，才有必要增加真空泵的运行台数。

发明专利CN105971885A提出，首先计算理论凝汽器压力应达值，然后与当前实际的凝汽器压力进行对比，在此基础上判断增加真空泵运行台数后的有益效果。该计算过程是根据美国传热协会(HEI)标准中的总体传热系数公式计算了理论的凝汽器传热系数应达值，然后推导出该传热系数对应的凝汽器压力。但是该发明在使用总体传热系数计算公式时，采用了设计的凝汽器清洁系数85％，而实际中凝汽器的清洁系数一般保持在70％～80％，很少能够完全达到其设计的清洁系数。除此之外，根据工程大量实践证明，凝汽器真空严密性和凝汽器管束布置方式都会影响到该公式计算的理论凝汽器总体传热系数应达值的准确性。所以通过发明专利CN105971885A中的方法计算出的理论凝汽器压力应达值一般会比较偏低，从而夸大增加真空泵运行台数的有益效果。

发明内容：

本发明在深入研究分析真空泵工作特性与凝汽器压力之间关系的基础上，针对上述问题设计出一种火力发电厂真空泵组优化运行方法，其技术方案如下：

一种火力发电厂真空泵组优化运行方法，包括如下具体步骤：

1)一台真空泵稳定运行工况时，采用监测系统分别记录真空泵电流I_V1、凝汽器压力P₁、循环冷却水流量D_W1、循环冷却水进水温度和循环冷却水出水温度然后根据公式1和公式2分别计算一台真空泵稳定运行工况下的凝汽器总体传热系数K_T1、以及转换系数θ_K-P：

式中：K_T1为一台真空泵稳定运行工况下的凝汽器总体传热系数，W/(m²·℃)；C_P为循环水的定压比热容，取值4.18kJ/(kg·℃)；D_W1为一台真空泵稳定运行工况下的循环冷却水流量，kg/s；A为凝汽器的换热面积，m²；为一台真空泵稳定运行工况下凝汽器压力P₁对应的饱和水蒸汽温度，℃；为一台真空泵稳定运行工况下的循环冷却水进水温度，℃；为一台真空泵稳定运行工况下的循环冷却水出水温度，℃；θ_K-P为凝汽器总体传热系数与凝汽器压力之间的转换系数；

2)增开一台真空泵，至两台真空泵稳定运行工况时，分别记录两台真空泵电流I_V2-1和I_V2-2、凝汽器压力P₂、循环冷却水流量D_W2、循环冷却水进水温度以及循环冷却水出水温度根据公式3计算两台真空泵稳定运行工况下的凝汽器总体传热系数K_T2，并根据一台真空泵稳定运行工况下的循环冷却水流量D_W1和循环冷却水进水温度将K_T2按公式4进行修正，得到修正后的凝汽器总体传热系数根据公式5计算两台真空泵相对于一台稳定运行工况下的凝汽器总体传热系数变化量△K_2-1：

其中：

式中：K_T2为两台真空泵稳定运行工况下的凝汽器总体传热系数，W/(m²·℃)；D_W2为两台真空泵稳定运行工况下的循环冷却水流量，kg/s；为两台真空泵稳定运行工况下的凝汽器压力P₂对应的饱和水蒸汽温度，℃；为两台真空泵稳定运行工况下的循环冷却水进水温度，℃；为两台真空泵稳定运行工况下的循环冷却水出水温度，℃；为两台真空泵相对于一台稳定运行工况下的循环冷却水流量差异修正系数；为两台真空泵相对于一台稳定运行工况下的循环冷却水进水温度差异修正系数；为K_T2经修正后的凝汽器总体传热系数，W/(m²·℃)；△K_2-1为两台真空泵相对于一台稳定运行工况下的凝汽器总体传热系数变化量，W/(m²·℃)；为循环冷却水进水温度对应的修正系数；为循环冷却水进水温度对应的修正系数；

3)根据步骤1中的转换系数θ_K-P，按公式6计算两台真空泵相对于一台稳定运行工况下的凝汽器总体传热系数变化量△K_2-1对应的凝汽器压力变化量△P_2-1：

ΔP_2-1＝θ_K-P×ΔK_2-1 公式6

式中：△P_2-1为两台真空泵相对于一台稳定运行工况下的凝汽器总体传热系数变化量对应的凝汽器压力变化量，kPa；

4)按公式7计算凝汽器压力变化量△P_2-1对应的汽轮机功率变化量百分比Δη，再按公式8计算凝汽器压力变化量△P_2-1对应的汽轮机功率的变化量ΔW_S：

Δη＝f(P₁)-f(P₁+ΔP_2-1) 公式7

ΔW_S＝Δη×W_S/100 公式8

式中：Δη为凝汽器压力变化量对应的汽轮机功率变化量百分比，％；W_S为汽轮机额定功率值，kW；f为凝汽器压力与汽轮机功率的关系函数；ΔW_S为凝汽器压力变化量对应的汽轮机功率的变化量，kW；

5)按公式9计算两台真空泵相对于一台稳定运行工况下机组增加的电耗ΔW_V：

式中：ΔW_V为两台真空泵相对于一台稳定运行工况下机组增加的电耗，kW；U为驱动电动机的电压，kV；为功率因数；I_V2-1、I_V2-2分别为两台真空泵稳定运行工况下的真泵电流，A；

6)根据步骤4中ΔW_S和步骤5中ΔW_V，按公式10计算两台真空泵相对于一台稳定运行工况下的机组净功率收益ΔW_2-1：

ΔW_2-1＝ΔW_S-ΔW_V 公式10

式中：ΔW_2-1为两台真空泵相对于一台真空泵稳定运行工况下的机组净功率收益ΔW_2-1，kW；

7)若步骤6中ΔW_2-1≤0，则可以直接判断出一台真空泵稳定运行工况为最优运行工况；反之，则继续增开一台真空泵，按照步骤2～步骤6中的方法，计算出三台真空泵稳定运行工况下的机组净功率收益ΔW_3-1；

8)若步骤6中ΔW_2-1≥步骤7中ΔW_3-1，则两台真空泵稳定运行工况为最优运行工况；反之，则三台真空泵稳定运行工况为最优运行工况。

优选地，所述监测系统包括凝汽器、真空泵组、循环水泵和冷却塔，所述凝汽器的抽气经抽空气管道与真空泵组连接；所述凝汽器水室进水口经循环冷却水进水管道连接循环水泵，循环水泵另一侧连接冷却塔底部塔池，水室出水口经循环冷却水回水管道连接至冷却塔。

优选地，循环冷却水进水管道上设有流量传感器和温度传感器；循环冷却水回水管道上设有温度传感器；凝汽器设有压力传感器。

优选地，所述真空泵组包括三台真空泵。

优选地，所述真空泵采用水环式真空泵。

优选地，所述水环式真空泵采用三相异步电动机驱动。

优选地，循环冷却水流量可取所述流量传感器测量值或循环水泵的设计流量值。

优选地，步骤2中所述和均可根据循环冷却水进水温度修正系数表查出。

优选地，步骤4中凝汽器压力与汽轮机功率的关系函数f可对汽轮机厂家提供的凝汽器压力对功率的修正曲线η＝f(P)拟合得到。

优选地，步骤4中凝汽器压力与功率的关系函数f可根据现场汽轮机微增出力试验得到。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果

一般情况下，影响凝汽器压力的动态因素有五个分别为：凝汽器换热管束清洁系数、凝汽器热负荷、循环冷却水流量、循环冷却水温度、凝汽器真空严密性。其中影响凝汽器热负荷的因素又可以分成很多类，这是一个比较复杂的问题。影响凝汽器总体传热系数的动态因素有四个分别为：凝汽器换热管束清洁系数、循环冷却水的流速、循环冷却水的温度、凝汽器真空严密性。

在进行对比试验时，一般情况认为凝汽器换热管束清洁系数和凝汽器真空严密性是不变的，因而影响凝汽器总体传热系数的因素只有两个。而影响凝汽器压力的因素有三个。由于考虑两个因素较考虑三个因素更少，因此，采用凝汽器总体传热系数来判断真空泵组运行台数比直接用凝汽器压力来判断真空泵组运行台数，受外界干扰因素更少，判断过程更简化。

本发明方法以凝汽器总体传热系数为基础，考虑了循环冷却水流量和循环冷却水温度对凝汽器总体传热系数的影响，然后通过K-P转换系数，将凝汽器总体传热系数的变化量转换成凝汽器压力的变化量，在此基础上对比汽轮机效率提高的收益和真空泵电耗的损益，然后获得节能量数据。使用该方法可以帮助火力发电厂运行人员通过定量的方法判断真空泵运行台数的合理性，避免了凭借经验所带来的失误，有利于火力发电厂节能工作的开展。

本发明方法操作方便，判断过程简单，能够帮助火力发电厂运行人员采用量化的方法判断真空泵运行台数的合理性，从而避免了运行人员经验不足导致的不经济的真空泵组运行方式。

附图说明：

图1为本发明监测系统结构示意图；

图2为本发明方法流程示意图；

其中，1-冷却塔；2-循环冷却水回水管道；3-循环冷却水进水管道；4-温度传感器；5-流量传感器；6-第一循环水泵；7-第二循环水泵；8-压力传感器；9-凝汽器；10-抽空气管道；11-真空泵A；12-真空泵B；13-真空泵C。

具体实施方式：

下面结合具体实施例及对应附图对本发明作进一步说明。

实施例一：

本实施例采用本发明的火力发电厂真空泵组优化运行方法，对某真空泵组的运行进行优化，本方法所采用的监测系统包括凝汽器9、真空泵组、循环水泵和冷却塔，凝汽器9的抽气经抽空气管道与真空泵组连接；凝汽器9水室进水口经循环冷却水进水管道3连接循环水泵，循环水泵另一侧连接冷却塔底部塔池，水室出水口经循环冷却水回水管道2连接至冷却塔1。本实施例的真空泵组包括三台真空泵，分别为真空泵A11、真空泵B12和真空泵C13；该三台真空泵均选用水环式真空泵，均由三相异步电动机驱动。本实施例中循环水泵设有两个，第一循环水泵6和第二循环水泵7并联，一般情况下，当环境温度高及凝汽器热负荷大的时两台循环水泵可同时开启，当环境温度低及凝汽器热负荷小的时候可一台开启另一台作为备用。循环冷却水进水管道3上设有流量传感器5和温度传感器4；循环冷却水回水管道2上设有温度传感器4；凝汽器9设有压力传感器8。该方法包括如下具体步骤：

1)一台真空泵稳定运行工况时，即真空泵A稳定运行，其余两台真空泵关闭，分别记录此时真空泵A的电流I_V1-A、凝汽器压力P₁、循环冷却水流量D_W1、循环冷却水进水温度和循环冷却水出水温度然后根据公式1和公式2分别计算一台真空泵稳定运行工况下的凝汽器总体传热系数K_T1、以及转换系数θ_K-P：

式中：K_T1为一台真空泵稳定运行工况下的凝汽器总体传热系数，W/(m²·℃)；C_P为循环水的定压比热容，取值4.18kJ/(kg·℃)；D_W1为一台真空泵稳定运行工况下的循环冷却水流量，kg/s；A为凝汽器的换热面积，m²；为一台真空泵稳定运行工况下凝汽器压力P₁对应的饱和水蒸汽温度，℃；为一台真空泵稳定运行工况下的循环冷却水进水温度，℃；为一台真空泵稳定运行工况下的循环冷却水出水温度，℃；θ_K-P为凝汽器总体传热系数与凝汽器压力之间的转换系数。

2)增开一台真空泵B，至两台真空泵稳定运行工况时，即真空泵A和真空泵B稳定运行，真空泵C关闭，分别记录此时两台真空泵电流I_V2-A和I_V2-B、凝汽器压力P₂、循环冷却水流量D_W2、循环冷却水进水温度以及循环冷却水出水温度根据公式3计算两台真空泵稳定运行工况下的凝汽器总体传热系数K_T2，并根据一台真空泵稳定运行工况下的循环冷却水流量D_W1和循环冷却水进水温度将K_T2按公式4进行修正，得到修正后的凝汽器总体传热系数该修正过程可以消除两台真空泵相对于一台真空泵稳定运行工况时循环冷却水流量差异和进水温度差异；根据公式5计算两台真空泵相对于一台(真空泵)稳定运行工况下的凝汽器总体传热系数变化量△K_2-1。

其中：

式中：K_T2为两台真空泵稳定运行工况下的凝汽器总体传热系数，W/(m²·℃)；D_W2为两台真空泵稳定运行工况下的循环冷却水流量，kg/s；为两台真空泵稳定运行工况下的凝汽器压力P₂对应的饱和水蒸汽温度，℃；为两台真空泵稳定运行工况下的循环冷却水进水温度，℃；为两台真空泵稳定运行工况下的循环冷却水出水温度，℃；为两台真空泵相对于一台(真空泵)稳定运行工况下的循环冷却水流量差异修正系数；为两台真空泵相对于一台(真空泵)稳定运行工况下的循环冷却水进水温度差异修正系数；为K_T2经修正后的凝汽器总体传热系数W/(m²·℃)；△K_2-1为两台真空泵相对于一台(真空泵)稳定运行工况下的凝汽器总体传热系数变化量，W/(m²·℃)；为循环冷却水进水温度对应的修正系数；为循环冷却水进水温度对应的修正系数。和可以根据表1查出。

表1循环冷却水进水温度修正系数表

3)根据步骤1中转换系数θ_K-P，按公式6计算两台真空泵相对于一台(真空泵)稳定运行工况下的凝汽器总体传热系数变化量△K_2-1对应的凝汽器压力变化量△P_2-1：

ΔP_2-1＝θ_K-P×ΔK_2-1 公式6

式中：△P_2-1为两台真空泵相对于一台(真空泵)稳定运行工况下的凝汽器总体传热系数变化量△K_2-1对应的凝汽器压力变化量，kPa。

4)按公式7计算凝汽器压力变化量△P_2-1对应的汽轮机功率变化量百分比Δη_2-1，并在此基础上按公式8计算凝汽器压力变化量△P_2-1对应的汽轮机功率的变化量ΔW_S2：

Δη_2-1＝f(P₁)-f(P₁+ΔP_2-1) 公式7

ΔW_S2＝Δη_2-1×W_S/100 公式8

式中：Δη_2-1为凝汽器压力变化量对应的汽轮机功率变化量百分比，％；W_S为汽轮机额定功率值，kW；f为凝汽器压力与汽轮机功率的关系函数；该步骤中f可对汽轮机厂家提供的凝汽器压力对功率的修正曲线η＝f(P)拟合得到，还可以根据现场的汽轮机微增出力试验得到；ΔW_S2为凝汽器压力变化量对应的汽轮机功率的变化量，kW。

5)按公式9计算两台真空泵相对于一台(真空泵)稳定运行工况下机组增加的电耗ΔW_V2：

式中：ΔW_V2两台真空泵相对于一台(真空泵)稳定运行工况下机组增加的电耗，kW；U为驱动电动机的电压，kV；I_V1-A为一台真空泵稳定运行工况下A驱动电动机电流，A；I_V2-A为两台真空泵稳定运行工况下的真空泵A驱动电动机的电流，A；I_V2-B为两台真空泵稳定运行工况下的真空泵B驱动电动机的电流，A；为功率因数。

6)根据步骤4中ΔW_S2和步骤5中ΔW_V2，按公式10计算两台真空泵相对于一台(真空泵)稳定运行工况下的机组净功率收益ΔW_2-1。

ΔW_2-1＝ΔW_S2-ΔW_V2 公式10

式中：ΔW_2-1为两台真空泵相对于一台(真空泵)稳定运行工况下的机组的净功率收益ΔW_2-1，kW。

7)若步骤6中ΔW_2-1≤0，则可以直接判断出一台真空泵稳定运行工况为最优运行工况。

8)若步骤6中ΔW_2-1≥0，则继续增开一台真空泵，至三台真空泵稳定运行工况时，即真空泵A、真空泵B和真空泵C同时稳定运行时，分别记录三台真空泵电流I_V3-A、I_V3-B、I_V3-C，凝汽器压力P₃、循环冷却水流量D_W3、循环冷却水进水温度以及循环冷却水出水温度根据公式11计算三台真空泵稳定运行工况下的凝汽器总体传热系数K_T3，并根据一台真空泵稳定运行工况下的循环冷却水流量D_W1和循环冷却水进水温度将K_T3按公式12进行修正，得到K_T3经修正后的凝汽器总体传热系数根据公式13计算三台真空泵相对于一台真空泵稳定运行工况下的凝汽器总体传热系数变化量△K_3-1。

其中：

式中：K_T3为三台真空泵稳定运行工况下的凝汽器总体传热系数，W/(m²·℃)；D_W3为三台真空泵稳定运行工况下的循环冷却水流量，kg/s；为三台真空泵稳定运行工况下的凝汽器压力P₃对应的饱和水蒸汽温度，℃；为三台真空泵稳定运行工况下的循环冷却水进水温度，℃；为三台真空泵稳定运行工况下的循环冷却水出水温度，℃；为三台真空泵相对于一台真空泵稳定运行工况下的循环冷却水流量差异的修正系数；为三台真空泵相对于一台真空泵稳定运行工况下的循环冷却水进水温度差异的修正系数；为K_T3经修正后的凝汽器总体传热系数，W/(m²·℃)；△K_3-1为三台真空泵相对于一台真空泵稳定运行工况下的凝汽器总体传热系数变化量，W/(m²·℃)；为循环冷却水进水温度对应的修正系数。可以根据表1查出。

9)根据步骤1中的转换系数θ_K-P，按公式14计算三台真空泵相对于一台真空泵稳定运行工况下，凝汽器总体传热系数变化量△K_3-1对应的凝汽器压力变化量△P_3-1：

ΔP_3-1＝θ_K-P×ΔK_3-1 公式14

式中：△P_3-1为三台真空泵稳定运行工况下的凝汽器总体传热系数变化量对应的凝汽器压力变化量，kPa。

10)按公式15计算凝汽器压力变化量△P_3-1对应的汽轮机功率变化量百分比Δη_3-1，并在此基础上按公式16计算凝汽器压力变化量△P_3-1对应的汽轮机功率的变化量ΔW_S3：

Δη_3-1＝f(P₁)-f(P₁+ΔP_3-1) 公式15

ΔW_S3＝Δη_3-1×W_S/100 公式16

式中：Δη_3-1为凝汽器压力变化量对应的汽轮机功率变化量百分比，％；ΔW_S为凝汽器压力变化量对应的汽轮机功率的变化量，kW。

11)按公式17计算三台真空泵相对于一台真空泵稳定运行工况下，机组因增设真空泵而增加的电耗ΔW_V3；

式中：ΔW_V3为三台真空泵相对于一台真空泵稳定运行工况下真空泵增加的电耗，kW；I_V3-A、I_V3-B、I_V3-C分别为三台真空泵稳定运行工况下的真空泵A电流、真空泵B电流、真空泵C电流，A。

12)根据步骤10中ΔW_S3和步骤11中ΔW_V3，按公式18计算三台真空泵相对于一台真空泵稳定运行工况下的机组净功率收益ΔW_3-1。

ΔW_3-1＝ΔW_S3-ΔW_V3 公式18

13)若步骤6中ΔW_2-1≥步骤12中ΔW_3-1，则两台真空泵稳定运行工况为最优运行工况；反之，则三台真空泵稳定运行工况为最优运行工况。

为了方便电厂运行人员使用本发明方法，对于循环冷却水流量实时运行数据不易获取的电厂，运行人员可直接利用循环水泵的设计流量值代替实时运行数据，简化上述步骤中对于循环冷却水流量差异的修正。

应用实施例一：

本应用实施例采用上述实施例中优化方法对某火力发电厂真空泵组进行运行优化，该电厂的凝汽器采用上海康力诺电力设备有限公司生产的N-19468-1型凝汽器，总冷却面积为19468m2。该电厂抽真空系统的真空泵组包括两台西门子2BW4353型水环式真空泵，正常情况下一用一备。

该电厂机组调停前真空严密性一直低于130Pa/min，抽真空系统运行一台真空泵来维持凝汽器压力。此次启动后真空严密性升高至220Pa/min，且凝汽器压力达到8.69kPa。电厂运行人员认为可能是单台真空泵抽吸能力不足，需增开一台真空泵，为对比单-双台真空泵运行的经济性，该电厂进行了对比试验，来寻找该电厂真空泵组的最优化运行工况。

首先，在单台真空泵运行情况下，维持机组负荷稳定运行30分钟，并记录相关数据；然后增开一台真空泵，在两台真空泵运行情况下，维持机组负荷稳定运行30分钟，再次记录相关数据，对比试验数据如表2所示。

表2单-双台真空泵运行对比试验数据

从表2可以看出，两台真空泵稳定运行工况与单台真空泵稳定运行工况对比，凝汽器压力下降了0.22kPa，依据汽轮机厂家提供的凝汽器压力对功率的修正曲线计算出的汽轮机功率增量为530kW，而真空泵的电耗增加116kW，增开一台真空泵可以获得净功率收益约414kW，由此可得出两台台真空泵稳定运行工况为最优运行工况。

但是，对比试验中机组负荷降低了3.77MW，循环水进水温度降低了0.27℃，循环冷却水流量增加了66.98kg/s，凝汽器热负荷从386.54MW降低到了382.92MW。通过定量分析可以得出，循环冷却水流量增加、循环冷却水进水温度降低、凝汽器热负荷随机组负荷的降低等，都会导致凝汽器压力降低。因此对比试验所得出的净功率收益并不能说明增加一台真空泵是经济的。

采用本发明的优化运行方法，对表2数据进行计算，得到的数据见表3。

表3计算后的单-双台真空泵运行对比试验数据

从表3可以得出，两台真空泵稳定运行工况相比于单台真空泵稳定运行工况的凝汽器总体传热系数降低了4.07W/(m2·K)，其对应的凝汽器压力增加了约4Pa，净功率收益量为-126.36kW，因此可以判断出当前状况下，运行一台真空泵是完全能够将凝汽器中的空气和不凝结气体及时抽出，此时单台真空泵稳定运行工况为最优运行工况。

通过本应用实施例分析可以发现，如果仅仅依据对比试验中的凝汽器压力作为判据，对比试验前后的边界参数变化很容易误导运行人员做出错误的判断。本例中凝汽器压力的降低主要是由于凝汽器的热负荷变小而导致凝汽器压力降低，并不是增强抽真空系统的抽吸能力产生的。同时通过本例还可以看出，在不改变循环水泵运行组合方式下，循环冷却水流量变化不大，其对总体传热系数的影响较小。

Claims (10)

1.一种火力发电厂真空泵组优化运行方法，其特征在于：包括如下具体步骤：

1)一台真空泵稳定运行工况时，采用监测系统分别记录真空泵电流I_V1、凝汽器压力P₁、循环冷却水流量D_W1、循环冷却水进水温度和循环冷却水出水温度然后根据公式1和公式2分别计算一台真空泵稳定运行工况下的凝汽器总体传热系数K_T1、以及转换系数θ_K-P：

式中：K_T1为一台真空泵稳定运行工况下的凝汽器总体传热系数，W/(m²·℃)；C_P为循环水的定压比热容，取值4.18kJ/(kg·℃)；D_W1为一台真空泵稳定运行工况下的循环冷却水流量，kg/s；A为凝汽器的换热面积，m²；为一台真空泵稳定运行工况下凝汽器压力P₁对应的饱和水蒸汽温度，℃；为一台真空泵稳定运行工况下的循环冷却水进水温度，℃；为一台真空泵稳定运行工况下的循环冷却水出水温度，℃；θ_K-P为凝汽器总体传热系数与凝汽器压力之间的转换系数；

2)增开一台真空泵，至两台真空泵稳定运行工况时，分别记录两台真空泵电流I_V2-1和I_V2-2、凝汽器压力P₂、循环冷却水流量D_W2、循环冷却水进水温度以及循环冷却水出水温度根据公式3计算两台真空泵稳定运行工况下的凝汽器总体传热系数K_T2，并根据一台真空泵稳定运行工况下的循环冷却水流量D_W1和循环冷却水进水温度将K_T2按公式4进行修正，得到修正后的凝汽器总体传热系数根据公式5计算两台真空泵相对于一台稳定运行工况下的凝汽器总体传热系数变化量△K_2-1：

其中：

式中：K_T2为两台真空泵稳定运行工况下的凝汽器总体传热系数，W/(m²·℃)；D_W2为两台真空泵稳定运行工况下的循环冷却水流量，kg/s；为两台真空泵稳定运行工况下的凝汽器压力P₂对应的饱和水蒸汽温度，℃；为两台真空泵稳定运行工况下的循环冷却水进水温度，℃；为两台真空泵稳定运行工况下的循环冷却水出水温度，℃；为两台真空泵相对于一台稳定运行工况下的循环冷却水流量差异修正系数；为两台真空泵相对于一台稳定运行工况下的循环冷却水进水温度差异修正系数；为K_T2经修正后的凝汽器总体传热系数，W/(m²·℃)；△K_2-1为两台真空泵相对于一台稳定运行工况下的凝汽器总体传热系数变化量，W/(m²·℃)；为循环冷却水进水温度对应的修正系数；为循环冷却水进水温度对应的修正系数；

3)根据步骤1中的转换系数θ_K-P，按公式6计算两台真空泵相对于一台稳定运行工况下的凝汽器总体传热系数变化量△K_2-1对应的凝汽器压力变化量△P_2-1：

ΔP_2-1＝θ_K-P×ΔK_2-1 公式6

式中：△P_2-1为两台真空泵相对于一台稳定运行工况下的凝汽器总体传热系数变化量对应的凝汽器压力变化量，kPa；

4)按公式7计算凝汽器压力变化量△P_2-1对应的汽轮机功率变化量百分比Δη，再按公式8计算凝汽器压力变化量△P_2-1对应的汽轮机功率的变化量ΔW_S：

Δη＝f(P₁)-f(P₁+ΔP_2-1) 公式7

ΔW_S＝Δη×W_S/100 公式8

式中：Δη为凝汽器压力变化量对应的汽轮机功率变化量百分比，％；W_S为汽轮机额定功率值，kW；f为凝汽器压力与汽轮机功率的关系函数；ΔW_S为凝汽器压力变化量对应的汽轮机功率的变化量，kW；

5)按公式9计算两台真空泵相对于一台稳定运行工况下机组增加的电耗ΔW_V：

式中：ΔW_V为两台真空泵相对于一台稳定运行工况下机组增加的电耗，kW；U为驱动电动机的电压，kV；为功率因数；I_V2-1、I_V2-2分别为两台真空泵稳定运行工况下的真泵电流，A；

6)根据步骤4中ΔW_S和步骤5中ΔW_V，按公式10计算两台真空泵相对于一台稳定运行工况下的机组净功率收益ΔW_2-1：

ΔW_2-1＝ΔW_S-ΔW_V 公式10

式中：ΔW_2-1为两台真空泵相对于一台稳定运行工况下的机组净功率收益ΔW_2-1，kW；

7)若步骤6中ΔW_2-1≤0，则可以直接判断出一台真空泵稳定运行工况为最优运行工况；反之，则继续增开一台真空泵，按照步骤2～步骤6中的方法，计算出三台真空泵稳定运行工况下的机组净功率收益ΔW_3-1；

8)若步骤6中ΔW_2-1≥步骤7中ΔW_3-1，则两台真空泵稳定运行工况为最优运行工况；反之，则三台真空泵稳定运行工况为最优运行工况。

2.根据权利要求1所述的火力发电厂真空泵组优化运行方法，其特征在于：循环冷却水流量可取流量传感器测量值或循环水泵的设计流量值。

3.根据权利要求2所述的火力发电厂真空泵组优化运行方法，其特征在于：步骤2中所述和均可根据循环冷却水进水温度修正系数表查出。

4.根据权利要求3所述的火力发电厂真空泵组优化运行方法，其特征在于：步骤4中凝汽器压力与汽轮机功率的关系函数f可对汽轮机厂家提供的凝汽器压力对功率的修正曲线η＝f(P)拟合得到。

5.根据权利要求3所述的火力发电厂真空泵组优化运行方法，其特征在于：步骤4中凝汽器压力与功率的关系函数f可根据现场汽轮机微增出力试验得到。

6.根据权利要求4或5所述的火力发电厂真空泵组优化运行方法，其特征在于：所述监测系统包括凝汽器、真空泵组、循环水泵和冷却塔，所述凝汽器的抽气经抽空气管道与真空泵组连接；所述凝汽器水室进水口经循环冷却水进水管道连接循环水泵，循环水泵另一侧连接冷却塔底部塔池，水室出水口经循环冷却水回水管道连接至冷却塔。

7.根据权利要求6所述的火力发电厂真空泵组优化运行方法，其特征在于：循环冷却水进水管道上设有流量传感器和温度传感器；循环冷却水回水管道上设有温度传感器；凝汽器设有压力传感器。

8.根据权利要求7所述的火力发电厂真空泵组优化运行方法，其特征在于：所述真空泵组包括三台真空泵。

9.根据权利要求8所述的火力发电厂真空泵组优化运行方法，其特征在于：所述真空泵采用水环式真空泵。

10.根据权利要求9所述的火力发电厂真空泵组优化运行方法，其特征在于：所述水环式真空泵采用三相异步电动机驱动。