CN111535881B

CN111535881B - 汽轮机优化调整方法

Info

Publication number: CN111535881B
Application number: CN202010391418.5A
Authority: CN
Inventors: 徐星
Original assignee: Guoneng Nanjing Electric Power Test Research Co ltd
Current assignee: Guoneng Nanjing Electric Power Test Research Co ltd
Priority date: 2020-05-11
Filing date: 2020-05-11
Publication date: 2022-05-13
Anticipated expiration: 2040-05-11
Also published as: CN111535881A

Abstract

本发明公开了一种汽轮机优化调整方法，该方法根据设定的机组负荷试验点集和冷却介质温度试验点集，进行优化调整试验，获取不同运行工况下的最佳主汽压力和冷却系统最佳组合方式，机组运行人员可根据实际运行工况的机组负荷和冷却介质温度对冷却系统组合方式进行调整，并对主汽压力进行设置，实现汽轮机优化运行。本发明方法与传统的汽轮机优化试验比较，本发明使机组运行人员操作更加便捷，可操作性强，增强运行可靠性。

Description

汽轮机优化调整方法

技术领域：

本发明涉及一种汽轮机优化调整方法，属于汽轮发电机组技术领域。

背景技术：

当前，汽轮机较多时间处于中低负荷运行工况，较大地偏离了设计工况，极大地影响汽轮机系统的运行经济性。目前，汽轮机优化运行主要通过试验手段进行摸索，然后再指导机组实际运行，因此进一步深度研究汽轮机优化调试试验方法，对提升汽轮机经济运行水平十分重要。

传统的湿冷汽轮机优化运行试验方法主要为滑压优化运行试验和循环水泵优化组合运行试验，未能最大化地挖掘汽轮机的优化运行潜力，主要原因在于：

1.汽轮机主汽压力与排汽压力之间是耦合影响的，导致机组滑压运行与循环水泵优化组合的运行性能也会互相影响。但是，传统的汽轮机优化试验方式未考虑这种影响。目前大多数试验是单独进行机组滑压优化和循环水泵组合优化，一些理论研究虽然考虑了排汽压力对滑压优化运行的影响，或者机组状态变化对循环水泵组合优化运行的影响，但没有将两者结合起来进行整体优化，未能最大化地挖掘汽轮机的优化运行潜力，导致汽轮机运行经济性仍然没有达到最优状态。

2.传统的汽轮机优化试验方法实施时先分别单独进行滑压优化试验或循环水泵优化组合运行试验，然后给出单独的滑压优化曲线和单独的循环水泵优化运行操作卡。由于传统试验方法未考虑汽轮机进汽端和排汽端之间的耦合性，按照传统试验结果给出的上述两个操作卡进行运行操作时，导致机组运行时出现主汽压力参数与排汽压力参数不匹配，运行人员需要反复调整运行参数，影响了机组稳定运行，也导致汽轮机传统优化试验的实际效果失真。

因此，需要一种新的综合考虑进汽端与排汽端互相影响关系的汽轮机优化试验方法，以切实提高汽轮机运行经济性，增强运行操作性、可靠性。

发明内容：

为了克服上述方法的不足，本发明提出一种汽轮机优化调整试验方法。

本发明所采用的具体技术方案如下：

一种汽轮机优化调整方法，该方法包括：

1)采集汽轮机机组近X年历史运行数据中的冷却介质温度数据和机组负荷数据，再形成机组负荷范围区间[P_min，P_max]和冷却介质温度范围区间[T_min，T_max]；其中，P_min为机组负荷数据中最低机组负荷，P_max为机组负荷数据中最高机组负荷；T_min为冷却介质温度数据中最低冷却介质温度，T_max为冷却介质温度数据中最高冷却介质温度；

2)根据机组负荷范围区间和冷却介质温度范围区间，分别设定机组负荷试验点集[P_min，P_min+α％(P_max-P_min)，…，P_max-α％(P_max-P_min)，P_max]和冷却介质温度试验点集[t_min，t_min+β％(t_max-t_min)，…，t_max-β％(t_max-t_min)，t_max]；

3)将机组冷却介质温度和机组负荷分别调整至机组负荷试验点集中P_min的和冷却介质温度试验点集的t_min，保持该工况不变，记录冷却系统各组合方式下的运行工况数据，所述运行工况数据包括排汽压力、冷却系统电机功率和机组负荷，再根据机组排汽端优化目标函数，比较冷却系统各组合方式下机组净功率的增加值，取其中最大的作为冷却介质温度t_min、机组负荷P_min下的冷却系统最佳组合方式，再由滑压优化运行试验获取该冷却系统最佳组合方式对应的最佳主汽压力；

4)保持机组冷却介质温度t_min不变，依次将机组负荷调整至机组负荷试验点集中其余各负荷试验点，按照步骤3)中方法，获取冷却介质温度t_min下，机组负荷试验点集中其余各负荷试验点的冷却系统最佳组合运行方式及其对应的最佳主汽压力；

5)依次将机组冷却介质温度调整至冷却介质温度试验点集中其余各温度试验点，按照步骤3)和步骤4)中方法，获取冷却介质温度试验点集中其余各冷却介质温度下机组负荷试验点集中各负荷试验点的冷却系统最佳组合运行方式及其对应的最佳主汽压力；

6)分别在机组负荷试验点集和冷却介质温度试验点集中，选取最接近当前机组负荷的机组负荷试验点以及最接近当前冷却介质温度的冷却介质温度试验点；再按选取的试验点和冷却介质温度试验点下的冷却系统最佳组合运行方式及其对应的最佳主汽压力对汽轮机进行优化调整。

优选地，步骤1)中所述历史运行数据由机组DCS系统调取。

优选地，步骤1)中X取2或3。

优选地，步骤2)中α取20或30；β取20或30。

优选地，步骤3)中，机组负荷P、排气压力K、冷却系统电机功率M时，机组排汽端优化目标函数为

ΔP_{MAX(P，K，M)}＝ΔP_e-ΔP_b

式中：ΔP_{MAX(P，K，M)}为冷却系统各种组合方式中机组净功率的最大增加值kW；ΔP_e为冷却系统各种组合方式下排汽压力降低时发电机微增功率的增加值，kW；ΔP_b为冷却系统各种组合方式下冷却系统电机功率的增加值，kW。

优选地，步骤1)中所述汽轮机机组包括循环水冷机组和直接空冷机组。

优选地，步骤1)中所述冷却介质为大气温度或循环水进口温度。

优选地，冷却系统组合方式包括循环水泵组合方式和空冷岛风机组合方式。

优选地，所述循环水泵组合方式包括循环水泵运行台数、循环水泵高低速运行下的各种组合。

优选地，所述空冷岛风机组合方式包括风机运行列数与风机运行频率的各种组合。

本发明相比现有技术具有如下有益效果：

本发明方法根据设定的机组负荷试验点集和冷却介质温度试验点集，进行优化调整试验，获取不同运行工况下的最佳主汽压力和冷却系统最佳组合方式，机组运行人员可根据实际运行工况的机组负荷和冷却介质温度对冷却系统组合方式进行调整，并对主汽压力进行设置，实现汽轮机优化运行。

本发明方法与传统的汽轮机优化试验比较，本发明使机组运行人员操作更加便捷，可操作性强，增强运行可靠性。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为实施例中机组滑压优化运行曲线示意图；

图3为实施例中机组循环水泵优化运行曲线示意图。

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：

本实施例对某直接空冷机组实施本发明的汽轮机优化调整方法，该方法包括：

1)从直接空冷机组DCS系统调取近2年历史运行数据，采集其中大气温度数据和机组负荷数据，再形成机组负荷范围区间[P_min，P_max]和大气温度范围区间[T_min，T_max]；其中，P_min为机组负荷数据中最低机组负荷，P_max为机组负荷数据中最高机组负荷；T_min为大气温度数据中最低大气温度，T_max为大气温度数据中最高大气温度；

2)根据机组负荷范围区间和大气温度范围区间，分别设定机组负荷试验点集P＝[P_min，P_min+20％(P_max-P_min)，…，P_max-20％(P_max-P_min)，P_max]和大气温度试验点集T＝[t_min，t_min+20％(t_max-t_min)，…，t_max-20％(t_max-t_min)，t_max]，如表1和表2所示：

表1机组负荷试验点集

序号	负荷试验点，MW
		1	P<sub>min</sub>
2	P<sub>min</sub>+20％(P<sub>max</sub>-P<sub>min</sub>)
		3	P<sub>min</sub>+40％(P<sub>max</sub>-P<sub>min</sub>)
4	P<sub>max</sub>-40％(P<sub>max</sub>-P<sub>min</sub>)
		5	P<sub>max</sub>-20％(P<sub>max</sub>-P<sub>min</sub>)
6	P<sub>max</sub>

表2大气温度试验点集

序号	温度试验点，MW
		1	t<sub>min</sub>
2	t<sub>min</sub>+20％(t<sub>max</sub>-t<sub>min</sub>)
		3	t<sub>max</sub>-20％(t<sub>max</sub>-t<sub>min</sub>)
4	t<sub>max</sub>

3)将机组大气温度和机组负荷分别调整至机组负荷试验点集中的t_min和大气温度试验点集的P_min，保持该工况不变，记录空冷岛风机各组合方式下的运行工况数据，空冷岛风机组合方式包括风机运行列数与风机运行频率的各种组合。运行工况数据包括排汽压力、空冷岛风机电机功率和机组负荷，再根据机组排汽端优化目标函数，比较空冷岛风机各组合方式下机组净功率的增加值，取其中最大的作为大气温度t_min、机组负荷P_min下的空冷岛风机最佳组合方式，再由滑压优化运行试验获取该空冷岛风机最佳组合方式对应的最佳主汽压力；机组负荷P、排气压力K、空冷岛风机电机功率M时，该机组排汽端优化目标函数为

ΔP_{MAX(P，K，M)}＝ΔP_e-ΔP_b

式中：ΔP_{MAX(P，K，M)}为空冷岛风机各种组合方式中机组净功率的最大增加值kW；ΔP_e为空冷岛风机各种组合方式下排汽压力降低时发电机微增功率的增加值，kW；ΔP_b为空冷岛风机各种组合方式下空冷岛风机电机功率的增加值，kW。

4)保持机组大气温度t_min不变，依次将机组负荷调整至机组负荷试验点集中其余各负荷试验点，按照步骤3)中方法，获取大气温度t_min下，机组负荷试验点集中其余各负荷试验点的空冷岛风机最佳组合运行方式及其对应的最佳主汽压力；

5)依次将机组大气温度调整至大气温度试验点集中其余各温度试验点，按照步骤3)和步骤4)中方法，获取大气温度试验点集中其余各大气温度下机组负荷试验点集中各负荷试验点的空冷岛风机最佳组合运行方式及其对应的最佳主汽压力；

6)分别在机组负荷试验点集和大气温度试验点集中，选取最接近当前机组负荷的机组负荷试验点以及最接近当前大气温度的大气温度试验点；再按选取的机组负荷试验点和大气温度试验点下的空冷岛风机最佳组合运行方式对空冷岛风机进行调整，并按最佳组合方式下对应的最佳主汽压力对机组主汽压力进行设置，实现机组优化运行。

实施例二：

本实施例对某循环水冷机组实施本发明的汽轮机优化调整方法，该方法包括：

1)从循环水冷机组DCS系统调取近3年历史运行数据，采集其中循环水进口温度数据和机组负荷数据，再形成机组负荷范围区间[P_min，P_max]和循环水进口温度范围区间[T_min，T_max]；其中，P_min为机组负荷数据中最低机组负荷，P_max为机组负荷数据中最高机组负荷；T_min为循环水进口温度数据中最低循环水进口温度，T_max为循环水进口温度数据中最高循环水进口温度；

2)根据机组负荷范围区间和循环水进口温度范围区间，分别设定机组负荷试验点集P＝[P_min，P_min+30％(P_max-P_min)，…，P_max-30％(P_max-P_min)，P_max]和循环水进口温度试验点集T＝[t_min，t_min+30％(t_max-t_min)，…，t_max-30％(t_max-t_min)，t_max]，如表3和表4所示：

表3机组负荷试验点集

序号	负荷试验点，MW
		1	P<sub>min</sub>
2	P<sub>min</sub>+30％(P<sub>max</sub>-P<sub>min</sub>)
		3	P<sub>max</sub>-30％(P<sub>max</sub>-P<sub>min</sub>)
4	P<sub>max</sub>

表4大气温度试验点集

序号	温度试验点，MW
		1	t<sub>min</sub>
2	t<sub>min</sub>+30％(t<sub>max</sub>-t<sub>min</sub>)
		3	t<sub>min</sub>+60％(t<sub>max</sub>-t<sub>min</sub>)
4	t<sub>max</sub>

3)将机组循环水进口温度和机组负荷分别调整至机组负荷试验点集中的t_min和循环水进口温度试验点集的P_min，保持该工况不变，记录循环水泵各组合方式下的运行工况数据，循环水泵组合方式包括循环水泵运行台数、循环水泵高低速运行下的各种组合。运行工况数据包括排汽压力、循环水系统电机功率和机组负荷，再根据机组排汽端优化目标函数，比较循环水泵各组合方式下机组净功率的增加值，取其中最大的作为循环水进口温度t_min、机组负荷P_min下的循环水泵最佳组合方式，再由滑压优化运行试验获取该循环水泵最佳组合方式对应的最佳主汽压力；机组负荷P、排汽压力K、循环水系统电机功率M时，该机组排汽端优化目标函数为

ΔP_{MAX(P，K，M)}＝ΔP_e-ΔP_b

式中：ΔP_{MAX(P，K，M)}为循环水系统各种组合方式中机组净功率的最大增加值kW；ΔP_e为循环水系统各种组合方式下排汽压力降低时发电机微增功率的增加值，kW；ΔP_b为循环水系统各种组合方式循环水系统电机功率的增加值，kW。

4)保持机组循环水进口温度t_min不变，依次将机组负荷调整至机组负荷试验点集中其余各负荷试验点，按照步骤3)中方法，获取循环水进口温度t_min下，机组负荷试验点集中其余各负荷试验点的循环水泵最佳组合运行方式及其对应的最佳主汽压力；

5)依次将机组循环水进口温度调整至循环水进口温度试验点集中其余各温度试验点，按照步骤3)和步骤4)中方法，获取循环水进口温度试验点集中其余各循环水进口温度下机组负荷试验点集中各负荷试验点的循环水泵最佳组合运行方式及其对应的最佳主汽压力；

6)分别在机组负荷试验点集和循环水进口温度试验点集中，选取最接近当前机组负荷的机组负荷试验点以及最接近当前循环水进口温度的循环水进口温度试验点；再按选取的机组负荷试验点和大气温度试验点下的循环水泵最佳组合运行方式对循环水泵进行调整，并按最佳组合方式下对应的最佳主汽压力对机组主汽压力进行设置，实现机组优化运行。

应用实施例一：

本应用实施例对某超超临界1000MW机组实施实施例二中记载的方法，该机组为一次中间再热、单轴、四缸四排汽、凝汽式汽轮机，进汽端采用喷嘴配汽方式；凝汽器型号为N-56000，循环水系统采用直流供水系统，水源为长江水，配备1台低速循环水泵和2台高速循环水泵。

该机组循环水系统有以下4种组合方式：A、一台高速循环水泵一台低速循环水泵运行(简称“一高一低”)；B、两台高速循环水泵运行(简称“两高”)；C、两台高速循环水泵一台低速循环水泵运行(简称“两高一低”)；D、三台高速循环水泵(简称“三高”)。

本应用实施例的机组负荷范围区间为[550MW，1000MW]，机组负荷试验点集P＝[550MW，700MW，850MW，1000MW]；循环水进口温度范围区间为[10，30]，循环水进口温度试验点集T＝[10，15，20，25，30]。

本发明以机组负荷、循环水进水温度为客观运行条件，直接形成循环水冷机组耦合优化运行措施表，如下表所示。

表5耦合优化运行措施表

表5中，在不同的循环水进口温度、不同机组负荷下，对应一个循环水泵最佳组合方式和一个最佳主汽压力。

当该机组运行时，当前负荷为850MW，凝汽器进口循环水温度为20℃，此时运行人员可以根据表5，将主汽压力调整至24.9MPa，将循环水泵运行方式调整为两台高速泵运行。这样，实现了滑压优化与循环水泵优化同步运行调整，更加符合机组实际运行情况。

作为对比，本应用实施例还在不同时间段内，分别按现有方法对该机组进行滑压优化试验和循环水泵优化运行试验，其中，

滑压优化试验得到的机组滑压优化运行曲线如图2所示，该曲线是在当时试验工况下得出的，如果循环水系统运行方式发生变化，导致机组排汽压力发生变化，那么就不能按照这条曲线进行主汽压力调整，上述曲线就不能指导机组经济运行。

循环水泵优化运行试验得到的机组循环水泵优化运行曲线如图3所示，该曲线是在当时试验工况下得出的，如果机组主汽压力发生变化，也会影响机组热耗率，影响凝汽器热负荷，导致由试验工况得出的循环水系统优化运行方式不能适应这种变化，无法正确指导循环水系统优化运行。

由此可以看出，传统的滑压优化与循环水优化运行试验得出的结果在实际应用中并不能很好地指导机组运行。

Claims

1.一种汽轮机优化调整方法，其特征在于：该方法包括：

2.根据权利要求1所述的汽轮机优化调整方法，其特征在于：步骤1)中所述历史运行数据由机组DCS系统调取。

3.根据权利要求2所述的汽轮机优化调整方法，其特征在于：步骤1)中X取2或3。

4.根据权利要求3所述的汽轮机优化调整方法，其特征在于：步骤2)中α取20或30；β取20或30。

5.根据权利要求1～4任一所述的汽轮机优化调整方法，其特征在于：步骤3)中，机组负荷P、排气压力K、冷却系统电机功率M时，机组排汽端优化目标函数为

ΔP_{MAX(P，K，M)}＝ΔP_e-ΔP_b

6.根据权利要求5所述的汽轮机优化调整方法，其特征在于：步骤1)中所述汽轮机机组包括循环水冷机组和直接空冷机组。

7.根据权利要求6所述的汽轮机优化调整方法，其特征在于：步骤1)中所述冷却介质温度为大气温度或循环水进口温度。

8.根据权利要求7所述的汽轮机优化调整方法，其特征在于：冷却系统组合方式包括循环水泵组合方式和空冷岛风机组合方式。

9.根据权利要求8所述的汽轮机优化调整方法，其特征在于：所述循环水泵组合方式包括循环水泵运行台数、循环水泵高低速运行下的各种组合。

10.根据权利要求8所述的汽轮机优化调整方法，其特征在于：所述空冷岛风机组合方式包括风机运行列数与风机运行频率的各种组合。