CN112032032B - 湿冷机组开式循环水泵变频运行方式的寻优方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于发电技术领域，提供了一种湿冷机组开式循环水泵变频运行方式的寻优方法，该方法通过获取第一运行工况下的运行参数和第二运行工况下的运行参数，可以计算得到循环水泵运行频率变化后机组发电耗煤量净增加值，并采用循环水泵运行频率变化后机组发电耗煤量净增加值作为循环水泵变频运行方式的评价指标，快速的确定最优的循环水泵运行方式，从而解决现有技术中湿冷机组开式循环水泵变频最优运行方式选择困难的问题。
Description
技术领域
本发明属于发电技术领域，尤其涉及一种湿冷机组开式循环水泵变频运行方式的寻优方法。
背景技术
在发电机组开式循环水系统中，循环水泵作为电厂机组最重要的冷却介质输运设备，承担着将机组循环冷却水输运至凝汽器进行换热的重要功能。随着电力机组向大容量高参数发展，电厂中循环水泵的工作性能对电厂的经济性影响越来越大。以某一600MW湿冷机组汽轮机为例，满负荷状态下夏季运行工部通常两台循环水泵运行，消耗功率将近4000kW左右，约占电厂机组厂用电率0.7％，几乎影响电厂机组供电煤耗约2g/kW·h左右。因此循环水泵采用变频调节作为电厂节能的一项重要技术手段得到了越来越多的应用。
目前开式循环水系统中的循环水泵变频调节虽然存在调节的灵活性，但由于可选的运行方案多，对于现场运行人员及技术管理人员造成了最优运行方式选择的困难。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种湿冷机组开式循环水泵变频运行方式的寻优方法，以解决现有技术中循环水泵最优运行方式选择困难的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种湿冷机组开式循环水泵变频运行方式的寻优方法，包括：
基于发电机组开式循环水系统在第一运行工况下的运行参数，确定所述第一运行工况对应的循环水流量和循环水泵消耗功率；所述第一运行工况对应的运行参数包括凝汽器压力；
基于第二运行工况对应的运行参数，确定所述第二运行工况对应的循环水流量和循环水泵消耗功率；
所述第二运行工况为对所述第一运行工况中循环水泵的运行频率增加/减小后对应的运行工况；
根据所述第一运行工况对应的循环水流量和所述第二运行工况对应的循环水流量计算所述第二运行工况对应的凝汽器压力；
根据所述第一运行工况对应的循环水泵消耗功率和凝汽器压力，以及所述第二运行工况对应的循环水泵消耗功率和凝汽器压力，计算循环水泵运行频率变化引起的机组发电耗煤量净增值；
根据所述机组发电耗煤量净增值的符号，寻找最优循环水泵运行方式。
本发明实施例的第二方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述湿冷机组开式循环水泵变频运行方式的寻优方法的步骤。
本发明实施例的第三方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述湿冷机组开式循环水泵变频运行方式的寻优方法的步骤。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本申请通过获取第一运行工况下的运行参数和第二运行工况下的运行参数，可以计算得到循环水泵运行频率变化后机组发电耗煤量净增加值，并采用循环水泵运行频率变化后机组发电耗煤量净增加值作为循环水泵运行方式的评价指标，快速的确定最优的循环水泵运行方式，从而解决现有技术中循环水泵最优运行方式选择困难的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的湿冷机组开式循环水泵变频运行方式的寻优方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的图1中S101的实现流程示意图；
图3是本发明实施例提供的图1中S104的实现流程示意图；
图4是本发明实施例提供的图1中S105的实现流程示意图；
图5是本发明实施例提供的循环水泵运行方式的寻优装置的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的终端设备的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
在本发明的一个实施例中，如图1所示，图1示出了一种湿冷机组开式循环水泵变频运行方式的寻优方法的流程示意图，其过程详述如下：
S101：基于发电机组开式循环水系统在第一运行工况下的运行参数，确定所述第一运行工况对应的循环水流量和循环水泵消耗功率；所述第一运行工况对应的运行参数包括凝汽器压力；。
本实施例提供的方法应用于湿冷机组开式循环水系统，在进行循环水泵运行方式的寻优前，本实施例可以首先确定循环水系统的配置方式、结构参数和性能参数。
具体地，该系统采用一台机组两台循环水泵的配置方式，且两台循环水泵均采用变频调节方式运行。两台水泵可以单台运行，也可采用两台并列运行方式。
其次，本实施例收集的循环水系统的性能参数具体包括：
1)循环水泵厂家提供的工频频率下的流量-扬程(H-Q)性能曲线；或者现场具备试验条件时，实测循环水泵工频频率下的流量-扬程(H-Q)性能曲线；
2)循环水泵厂家提供的的流量-轴功率(Q-Ps)性能曲线；或者现场具备试验条件时，实测得到的流量-轴功率(Q-Ps)性能曲线；
3)机组凝汽器胶球清洗系统投运时对应的最小循环水流量Fmin。
4)机组循环水泵变频运行时的最低频率运行限值fmin。
5)循环水泵性能测试工况，通过一台机组两台循环水泵工频运行试验确定循环水管道系统的阻力特性。
本实施例提供的结构参数具体包括：凝汽器的设计参数，包括：设计流程数，凝汽器设计面积A，凝汽器管材类型，凝汽器管材型号，凝汽器管子外径，凝汽器管子壁厚，凝汽器管子内径，凝汽器管子长度，凝汽器管子数量。
本实施例还需要获取机组各个发电功率工况的统计发电煤耗数据，拟合成机组发电煤耗与发电功率函数bf＝f(PG)。
在本实施例中，获取上述参数后，还需要获取所述发电机组开式循环水系统在第一运行工况下对应的的运行参数，运行参数包括：循环水泵吸入前池水位H1t，开式循环水系统虹吸井液位H2t，循环水泵运行台数，循环水泵运行频率fbp，机组发电功率PG，凝汽器循环水进水温度t1T，凝汽器循环水出水温度t2T和凝汽器压力pct。
S102：基于第二运行工况对应的运行参数，确定所述第二运行工况对应的循环水流量和循环水泵消耗功率；所述第二运行工况为对所述第一运行工况中循环水泵的运行频率增加/减小后对应的运行工况。
在本实施例中，第二运行工况下对应的的运行参数包括：循环水泵吸入前池水位H1t，开式循环水系统虹吸井液位H2t，循环水泵运行台数，机组发电功率PG，凝汽器循环水进水温度t1T以及第二运行工况对应的运行频率。
在本实施例中，第一运行工况的运行参数为获取的真实的运行参数，第二运行工况是工作人员为了确定最优的运行方式而假设的运行工况。
假设第二运行工况的运行参数中循环水泵吸入前池水位H1t，开式循环水系统虹吸井液位H2t，循环水泵运行台数，凝汽器循环水进水温度t1T和凝汽器循环水出水温度t2T与第一运行工况下对应的参数相同，仅仅是运行频率和机组发电功率发生了变化，进而计算运行频率发生变化后的循环水流量、循环水泵消耗功率以及凝汽器压力。
S103：根据所述第一运行工况对应的循环水流量和所述第二运行工况对应的循环水流量计算所述第二运行工况对应的凝汽器压力。
S104：根据所述第一运行工况对应的循环水泵消耗功率和凝汽器压力，以及所述第二运行工况对应的循环水泵消耗功率和凝汽器压力，计算循环水泵运行频率变化引起的机组发电耗煤量净增值。
S105：根据所述机组发电耗煤量净增值的符号，寻找最优循环水泵运行方式。
在一个实施例中，图1中S101的具体流程包括：
步骤一：对第一运行频率下的循环水流量初始化；所述第一运行频率为所述第一运行工况对应的运行频率；
步骤二：根据所述第一运行频率的当前循环水流量，计算所述第一运行频率的循环水泵扬程；
步骤三：根据所述第一运行频率的循环水泵扬程，计算第三运行工况下的循环水泵扬程；所述第三运行工况为所述第一运行工况对应的工频频率相似运行工况；
步骤四：根据所述第三运行工况下的循环水泵扬程，计算所述第一运行频率下的新循环水流量；
步骤五：将所述第一运行频率下的新循环水流量和所述第一运行频率的当前循环水流量的差值绝对值作为第一差值绝对值；
步骤六：判断所述第一差值绝对值是否小于第一预设差阈值，若所述第一差值绝对值小于所述第一预设差阈值，则将所述第一运行频率对应的当前循环水流量作为所述第一运行工况对应的循环水流量；
步骤七：若所述第一差值绝对值大于或等于所述第一预设差阈值，则采用所述第一运行频率下的新循环水流量更新所述第一运行频率的当前循环水流量，并重复执行步骤二-步骤七，直至更新后得到的第一差值绝对值小于第一预设差阈值。
在本实施例中，首先确定所述第一运行工况对应的循环水流量，具体包括：
A.设置第一运行频率fbp下对应的当前循环水流量为GwT，并根据第一运行频率fbp下对应的当前循环水流量GwT计算当前循环水流量GwT对应的扬程。
在一个实施例中，上述计算循环水流量的步骤二的具体实现流程包括：
计算
得到所述第一运行频率的循环水泵扬程；
式(1)中，Hbpt表示所述第一运行频率的循环水泵扬程；H1t表示所述第一运行工况对应的循环水泵吸入前池水位，H2t表示所述第一运行工况对应的开式循环水系统虹吸井液位，GwT表示所述第一运行频率的当前循环水流量，Gpt表示循环水泵性能测试工况下对应的凝汽器进口循环水流量，Δps表示所述第一运行工况下的系统阻力，Δpst表示循环水泵性能测试工况下的系统阻力值。
B.将该扬程转化为第三运行工况下的循环水泵扬程如式2所示：
式(2)中，Hgpt表示第一运行工况下对应的工频频率相似运行工况下的循环水泵扬程，fgp表示工频频率。
C.根据循环水泵工频频率下的扬程及循环水泵流量-扬程(H-Q)性能曲线，确定第一运行工况下对应的工频频率相似运行工况下的循环水流量Gwgp。
D.确定与循环水泵工频频率下循环水流量Gwgp对应的变频频率下流量Gwbp,，如式(3)所示。
式(3)中，n表示循环水系统中循环水泵运行台数，当循环水泵单泵变频运行时，n取1；当循环水泵双泵并列变频运行时，n取2。
E.判断abs(GwT-Gwbp)是否小于第一预设差阈值，若是，则循环水泵在第一运行频率下的循环水流量为GwT,扬程为Hbpt；若否，则设定更新后的GwT为当前的Gwbp，并转至步骤A重新计算。
在本实施例中，第一运行工况下的循环水流量和第二运行工况下的循环水流量均可以通过上述步骤A-E计算得到。
在本实施例中，任意运行工况下的系统阻力Δp的具体计算过程包括：
a.收集循环水泵性能测试工况即一台机组两台循环水泵工频方式运行工况的运行数据。运行数据包括机组负荷、凝汽器进口循环水流量、循环水泵吸入前池水位，开式循环水系统虹吸井液位，循环水泵出口管道相对吸入前池的相对标高，循环水泵出口母管压力。水位及液位均取相对某一平面的相对值。阻力特性的求取方法如下：
b.循环水泵的扬程如式(4)所示：
式(4)中，H为循环水泵的扬程，单位m；ppout为循环水泵出口母管压力，单位MPa；ΔHpio为循环水泵出口管道相对吸入前池的相对标高，单位m；ρ为循环水密度，计算中可直接取为1000kg/m3；g为重力加速度，单位N/kg。
c.循环水泵性能测试工况的系统阻力如式(5)所示：
Δpst＝H-(H2-H1) (5)
式(5)中，Δpst为系统阻力值，单位m；H1、H2分别为循环水泵吸入前池水位及开式循环水系统虹吸井液位，水位及液位均取相对某一平面的相对值，单位m。
d.系统阻力特性如式(6)所示：
式(6)中，G表示任意工况下的凝汽器进口循环水流量，Gpt表示性能测试工况下的凝汽器进口循环水流量，单位m3/h。Δp为任意工况下系统阻力，单位m；性能测试工况下的凝汽器进口循环水流量Gpt采用测试仪器进行现场测量。
在一个实施例中，如图2所示，图2示出了图1中S101的另一实现流程，其包括：
S201：根据所述第一运行工况对应的循环水流量，确定第三运行工况下的循环水流量；所述第三运行工况为所述第一运行工况对应的工频频率相似运行工况；
S202：根据所述第三运行工况对应的循环水流量和第一预设循环水流量-轴功率曲线，确定单台循环水泵在第三运行工况下的轴功率；
S203：根据单台循环水泵在第三运行工况下的轴功率，确定单台循环水泵在第一运行工况对应的变频频率下的轴功率；
S204：根据单台循环水泵在第一运行工况对应的变频频率下的轴功率，确定所述第一运行工况对应的循环水泵消耗功率。
在本实施例中，在根据步骤一至七计算得到第一运行工况对应的循环水流量之后，确定循环水泵变频频率下循环水流量对应的轴功率Pwbp。
具体地，第一预设循环水流量-轴功率曲线为循环水泵工频频率下循环水泵流量-轴功率(P-Q)曲线，首先根据第一预设循环水流量-轴功率曲线确定单台循环水泵流量Gwgp下对应的轴功率Pwgp。则单台循环水泵变频频率下轴功率Pwbp如式(7)所示：
此时循环水泵消耗功率如式(8)所示：
式(7)和式(8)中，Ppbp表示所述第一运行工况对应的循环水泵消耗功率，单位kW；Pwbp表示循环水泵在第一运行工况下的轴功率，单位kW；ηM表示循环水泵电机效率，ηfc表示变频器效率，电机效率和变频器效率均可取设计值，单位％；n为循环水泵运行台数，当循环水泵单泵变频运行时，n取1；当循环水泵双泵并列变频运行时，n取2。
在本实施例中，第一运行工况对应的循环水泵消耗功率和第二运行工况对应的循环水泵消耗功率均可以通过上述步骤S201-S204的方法得到。
在一个实施例中，图1中的S103的具体实现过程包括：
根据所述第一运行工况对应的循环水流量，计算所述第一运行工况对应的热负荷和传热系数；
根据所述第二运行工况对应的循环水流量和所述第一运行工况对应的传热系数，计算所述第二运行工况对应的传热系数；
所述第二运行工况对应的传热系数为：
式(12)中，Gwt'表示第二运行工况对应的循环水流量，Gwt表示第一运行工况对应的循环水流量，Kt'表示第二运行工况对应的传热系数，KT表示第一运行工况对应的传热系数；
将所述第二运行工况对应的传热系数、所述第二运行工况对应的循环水流量和所述第一运行工况对应的热负荷输入凝汽器压力计算公式，得到所述第二运行工况对应的凝汽器压力；
所述凝汽器压力计算公式包括：
式(13)中，pct′表示第二运行工况对应的凝汽器压力；tct'表示第二运行工况对应的凝汽器饱和温度值；X表示修正总体传热系数后的对数平均温差系数；Kt'表示第二运行工况对应的传热系数；pct′＝f(tct′)为国际水和水蒸汽特性协会(IAPWS)根据水和水蒸汽饱和温度计算对应饱和压力的计算函数，A表示凝汽器面积，Cp表示正常运行循环水的比热容，QT表示凝汽器在第一运行工况对应的热负荷，GwT′表示第二运行工况对应的循环水流量。
在本实施例中，第一运行工况下的凝汽器压力为直接获取的运行参数，第二运行工况下的凝汽器压力的具体计算过程包括：
i)确定第一运行工况对应的凝汽器换热性能。
计算凝汽器在第一运行工况对应的热负荷，如式(10)所示：
QT＝GwT·CP·(t2T-t1T) (10)
计算凝汽器在第一运行工况对应的的换热系数，如式(11)所示：
式(10)和式(11)中：QT为凝汽器在第一运行工况对应的热负荷，kW；KT为第一运行频率fbp时的凝汽器总体传热系数，W/(m2.℃)；A为凝汽器面积，m2。tsT为第一运行工况对应的凝汽器压力pct对应的饱和温度，单位℃；t2T为凝汽器循环水的出口温度，单位℃；t1T为凝汽器循环水的进口温度，单位℃。GwT为第一运行工况对应的循环水流量，t/h；CP为正常运行循环水的比热容，取4.186kJ/(kg.℃)。
ii)确定第二运行工况对应的循环水流量GwT′的凝汽器压力，方法如下：首先根据公式(12)确定凝汽器流量变化后的传热系数，然后将第二运行工况对应的传热系数、第一运行工况对应的热负荷以及第二运行工况对应的循环水流量带入至凝汽器压力值按公式(13)，则可以得到第二运行工况对应的凝汽器压力。具体的，式(12)和式(13)中：pct′为第二运行工况对应的凝汽器压力，kPa；tct'为第二运行工况对应的凝汽器饱和温度值，℃；X为修正总体传热系数后的对数平均温差系数；Kt'为第二运行工况对应的总体传热系数。公式pct′＝f(tct′)根据蒸汽的饱和温度求取对应的饱和压力，具体计算函数根据国际水和水蒸汽特性协会(IAPWS)的相关计算公式获得。
在一个实施例中，如图3所示，图3示出了图1中S104的具体实现流程，其包括：
S301：计算所述第一运行工况对应的凝汽器压力和所述第二运行工况对应的凝汽器压力的差值，得到凝汽器压力变化量；
S302：计算所述第一运行工况对应的循环水泵消耗功率和所述第二运行工况对应的循环水泵消耗功率的差值，得到循环水泵消耗功率变化量。
在本实施例中，若第二运行频率相对于第一运行频率增加Δfbp，则对应的循环水泵消耗功率变化量如式(9)所示：
ΔPpbp＝P′pbp-Ppbp (9)
式(9)中，ΔPpbp表示循环水泵消耗功率变化量，P′pbp表示第二运行工况对应的循环水泵消耗功率，Ppbp表示第一运行工况对应的循环水泵消耗功率。
S303：根据所述凝汽器压力变化量和所述循环水泵消耗功率变化量，计算由于凝汽器压力变化引起的发电耗煤变化量；
S304：根据所述循环水泵消耗功率变化量，计算循环水泵消耗功率变化引起的机组发电耗煤变化量。
S305：根据所述由于凝汽器压力变化引起的发电耗煤变化量和所述循环水泵消耗功率变化引起的机组发电耗煤变化量，计算循环水泵运行频率变化引起的机组发电耗煤量净增值。
在一个实施例中，图3中S303的具体实现流程包括：
计算
确定由于凝汽器压力变化引起的发电耗煤变化量；
其中，K表示机组背压变化对机组热耗率变化的修正系数，单位％/kPa，K为正值，根据汽轮机厂商提供的机组修正曲线得到(机组热耗率与机组发电煤耗率的变化百分数相同)；PG表示第一运行工况机组发电功率，单位kW；Δpct表示所述凝汽器压力变化量，单位kPa；ΔBG表示由于凝汽器压力变化引起的发电耗煤变化量。bf表示第一运行工况机组的发电煤耗率，根据获取的机组发电煤耗与发电功率函数bf＝f(PG)求得，单位g/kWh。
在一个实施例中，图3中S304的具体实现流程包括：
计算
得到循环水泵消耗功率变化引起的机组发电耗煤变化量；
其中，bf表示第一运行工况机组的发电煤耗率，
表示循环水泵消耗功率变化引起的机组发电耗煤变化量，ΔPpbp表示循环水泵消耗功率变化量。
在本实施例中，计算循环水泵运行频率由第一运行频率调整为第二运行频率时机组发电耗煤净增值：
式(14)中，ΔΔB表示机组发电耗煤净增值。
在一个实施例中，如图4所示，图4示出了图1中S105的具体实现流程，其包括：
S401：若第一运行频率小于第二运行频率，且所述机组发电耗煤量净增值的符号为负，则将增加循环水泵运行频率作为循环水泵变频调节方向；所述第一运行频率为第一运行工况对应的运行频率；所述第二运行频率为第二运行工况对应的运行频率；
S402：若第一运行频率小于第二运行频率，且所述机组发电耗煤量净增值的符号为正，则将减小循环水泵运行频率作为循环水泵变频调节方向；
S403：若第一运行频率大于第二运行频率，且所述机组发电耗煤量净增值的符号为正，则将增加循环水泵运行频率作为循环水泵变频调节方向；
S404：若第一运行频率大于第二运行频率，且所述机组发电耗煤量净增值的符号为负，则将减小循环水泵运行频率作为循环水泵变频调节方向；
S405：按照所述循环水泵变频调节方向调节所述循环水泵的运行频率，并计算对应的机组发电耗煤量净增值，直至最新的机组发电耗煤量净增值的符号发生变化，则将机组发电耗煤量净增值的符号发生变化前一次的运行频率作为循环水泵运行方式的最优运行频率。
本实施例在循环水泵运行频率增加方向，如果第一次循环水泵运行频率增加Δfbp后机组发电耗煤量净增值ΔΔB为负值，则循环水泵运行频率增加Δfbp为优化运行方式，继续向循环水泵运行频率增加方向寻优；将循环水泵运行频率增加Δfbp后获得的运行参数(包括新获得的循环水泵运行频率，机组发电功率，凝汽器压力、循环水流量、循环水泵消耗功率)作为初始参数，重新重复S101-S107。当第n次循环水泵运行频率增加Δfbp后机组发电耗煤量净增加值ΔΔB为正值时，则第n-1次循环水泵运行频率增加Δfbp后状态为优化运行方式。在循环水泵运行频率增加方向，如果第一次循环水泵运行频率增加Δfbp后机组发电耗煤量净增加值ΔΔB为正值，则循环水泵原运行频率为优化运行方式，应向循环水泵运行频率减小方向寻优。
在循环水泵运行频率频率减小方向，如果第一次循环水泵运行频率减小Δfbp后机组发电耗煤量净增值ΔΔB为负值，则循环水泵运行频率减小Δfbp为优化运行方式，继续向循环水泵运行频率减小方向寻优；将循环水泵运行频率减小Δfbp后获得的参数(包括新获得的循环水泵运行频率，机组发电功率，凝汽器压力、循环水流量、循环水泵消耗功率)作为初始参数，重复S101-S107。当第n次循环水泵运行频率减小Δfbp后机组发电耗煤量净增值ΔΔB为正值时，则第n-1次循环水泵运行频率减小Δfbp后状态为优化运行方式。
在本发明的一个实施例中，湿冷机组开式循环水泵变频运行方式的寻优方法还包括：
1)机组当前发电功率及凝汽器循环水进水温度下，最终确定的循环水泵变频率优化运行方式与原运行方式相比的节能效果如式(15)所示：
式(15)中，
表示机组当前发电功率Pm及凝汽器循环水进水温度tn下，最终确定的循环水泵变频率优化运行方式与原运行方式相比的节煤量，t/h；ΔΔBi表示第i次循环水泵频率优化中机组发电耗煤量净减少值，ΔΔBi为负值，t/h。
2)确定循环水泵变频优化后年度节能效果。
具体地，根据机组上一年度历史运行数据，统计出任意发电功率及循环水进水温度下的不同运行小时数，可以计算循环水泵变频优化后一年内的节煤量及经济收益。公式如式(16)所示：
式(16)中，
表示机组当前发电功率Pm及凝汽器循环水进水温度tn下，最终确定的循环水泵变频率优化运行方式与原运行方式相比的节煤量，t/h；
为任意发电功率Pm及循环水进水温度tn下一年内的运行小时数，单位h；BSy表示一年内循环水泵变频优化运行方式的节煤量，单位t；Ry为一年内循环水泵变频优化运行方式的节电收益，单位元；Cbm为标煤单价，单位元/t。
本发明专利采用循环水泵频率变化后机组发电耗煤量净增加值ΔΔB作为评判循环水泵运行方式是否为优化运行方式的技术指标，可以快速确定机组正常运行状态下循环水泵的最优变频运行方式，并对优化的节能效果进行实时评估，便于现场实施。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
在一个实施例中，如图5所示，图5示出了本实施例提供的循环水泵运行方式的寻优装置的结构示意图，其包括：
第一过程量计算模块110，用于基于发电机组开式循环水系统在第一运行工况下的运行参数，确定所述第一运行工况对应的循环水流量和循环水泵消耗功率；所述第一运行工况对应的运行参数包括凝汽器压力；
第二过程量计算模块120，用于基于第二运行工况对应的运行参数，确定所述第二运行工况对应的循环水流量和循环水泵消耗功率；所述第二运行工况为对所述第一运行工况中循环水泵的运行频率增加/减小后对应的运行工况；
凝汽器压力计算模块130，用于根据所述第一运行工况对应的循环水流量和所述第二运行工况对应的循环水流量计算所述第二运行工况对应的凝汽器压力；
机组发电耗煤量净增值计算模块140，用于根据所述第一运行工况对应的循环水泵消耗功率和凝汽器压力，以及所述第二运行工况对应的循环水泵消耗功率和凝汽器压力，计算循环水泵运行频率变化引起的机组发电耗煤量净增值；
运行方式寻优模块150，根据所述机组发电耗煤量净增值的符号，寻找最优循环水泵运行方式。
在一个实施例中，第一过程量计算模块110包括：
流量初始化单元，用于对第一运行频率下的循环水流量初始化；所述第一运行频率为所述第一运行工况对应的运行频率；
第一扬程计算单元，用于根据所述第一运行频率的当前循环水流量，计算所述第一运行频率的循环水泵扬程；
第二扬程计算单元，用于根据所述第一运行频率的循环水泵扬程，计算第三运行工况下的循环水泵扬程；所述第三运行工况为所述第一运行工况对应的工频频率相似运行工况；
第一水流量计算单元，用于根据所述第三运行工况下的循环水泵扬程，计算所述第一运行频率下的新循环水流量；
差值计算单元，用于将所述第一运行频率下的新循环水流量和所述第一运行频率的当前循环水流量的差值绝对值作为第一差值绝对值；
第二水流量计算单元，用于判断所述第一差值绝对值是否小于第一预设差阈值，若所述第一差值绝对值小于所述第一预设差阈值，则将所述第一运行频率对应的当前循环水流量作为所述第一运行工况对应的循环水流量；
循环单元，用于若所述第一差值绝对值大于或等于所述第一预设差阈值，则采用所述第一运行频率下的新循环水流量更新所述第一运行频率的当前循环水流量，并重复执行步骤二-步骤七，直至更新后得到的第一差值绝对值小于第一预设差阈值。
在一个实施例中，所述第一扬程计算单元包括：
计算
得到所述第一运行频率的循环水泵扬程；
其中，Hbpt表示所述第一运行频率的循环水泵扬程；H1t表示所述第一运行工况对应的循环水泵吸入前池水位，H2t表示所述第一运行工况对应的开式循环水系统虹吸井液位，GwT表示所述第一运行频率的当前循环水流量，Gpt表示循环水泵性能测试工况下对应的凝汽器进口循环水流量，Δps表示所述第一运行工况下的系统阻力，Δpst表示循环水泵性能测试工况下的系统阻力值。
在一个实施例中，第一过程量计算模块110还包括：
第三水流量计算单元，用于根据所述第一运行工况对应的循环水流量，确定所述第三运行工况下的循环水流量；所述第三运行工况为所述第一运行工况对应的工频频率相似运行工况；
第一轴功率计算单元，用于根据所述第三运行工况对应的循环水流量和第一预设循环水流量-轴功率曲线，确定单台循环水泵在第三运行工况下的轴功率；
第二轴功率计算单元，用于根据单台循环水泵在第三运行工况下的轴功率，确定单台循环水泵在第一运行工况对应的变频频率下的轴功率；
消耗功率计算子单元，用于根据单台循环水泵在第一运行工况对应的变频频率下的轴功率，确定所述第一运行工况对应的循环水泵消耗功率。
在一个实施例中，凝汽器压力计算模块130具体包括：
传热性能获取单元，用于根据所述第一运行工况对应的循环水流量，计算所述第一运行工况对应的热负荷和传热系数；
第二传热系数计算单元，用于根据所述第二运行工况对应的循环水流量和所述第一运行工况对应的传热系数，计算所述第二运行工况对应的传热系数；
所述第二运行工况对应的传热系数为：
其中，Gwt'表示第二运行工况对应的循环水流量，Gwt表示第一运行工况对应的循环水流量，Kt'表示第二运行工况对应的传热系数，KT表示第一运行工况对应的传热系数；
凝汽器压力计算单元，用于将所述第二运行工况对应的传热系数、所述第二运行工况对应的循环水流量和所述第一运行工况对应的热负荷输入凝汽器压力计算公式，得到所述第二运行工况对应的凝汽器压力；
所述凝汽器压力计算公式包括：
pct′＝f(tct′)
其中，pct′表示第二运行工况对应的凝汽器压力；tct'表示第二运行工况对应的凝汽器饱和温度值；X表示修正总体传热系数后的对数平均温差系数；Kt'表示第二运行工况对应的传热系数。pct′＝f(tct′)为国际水和水蒸汽特性协会(IAPWS)根据水和水蒸汽饱和温度计算对应饱和压力的计算函数，A表示凝汽器面积，Cp表示正常运行循环水的比热容，QT表示凝汽器在第一运行工况对应的热负荷，GwT′表示第二运行工况对应的循环水流量。
在一个实施例中，机组发电耗煤量净增值计算模块140包括：
压力变化量计算单元，用于计算所述第一运行工况对应的凝汽器压力和所述第二运行工况对应的凝汽器压力的差值，得到凝汽器压力变化量；
功率变化量计算单元，用于计算所述第一运行工况对应的循环水泵消耗功率和所述第二运行工况对应的循环水泵消耗功率的差值，得到循环水泵消耗功率变化量；
第一煤耗计算单元，用于根据所述凝汽器压力变化量和所述循环水泵消耗功率变化量，计算由于凝汽器压力变化引起的发电耗煤变化量；
第二煤耗计算单元，用于根据所述循环水泵消耗功率变化量，计算循环水泵消耗功率变化引起的机组发电耗煤变化量；
机组发电耗煤量净增值计算单元，用于根据所述由于凝汽器压力变化引起的发电耗煤变化量和所述循环水泵消耗功率变化引起的机组发电耗煤变化量，计算循环水泵运行频率变化引起的机组发电耗煤量净增值。
在一个实施例中，第一煤耗计算单元包括：
计算
确定由于凝汽器压力变化引起的发电耗煤变化量；
其中，K表示机组背压变化对机组热耗率变化的修正系数；PG表示第一运行工况下机组发电功率；Δpct表示所述凝汽器压力变化量；ΔBG表示由于凝汽器压力变化引起的发电耗煤变化量。bf表示第一运行工况下机组的发电煤耗率。ΔPpbp表示循环水泵消耗功率变化量。
在一个实施例中，第二煤耗计算单元包括：
计算
得到循环水泵消耗功率变化引起的机组发电耗煤变化量；
其中，bf表示第一运行工况机组的发电煤耗率，
表示循环水泵消耗功率变化引起的机组发电耗煤变化量，ΔPpbp表示循环水泵消耗功率变化量。
在一个实施例中，运行方式寻优模块150包括：
第一调节方向确定单元，用于若第一运行频率小于第二运行频率，且所述机组发电耗煤量净增值的符号为负，则将增加循环水泵运行频率作为循环水泵变频调节方向；所述第一运行频率为第一运行工况对应的运行频率；所述第二运行频率为第二运行工况对应的运行频率；
第二调节方向确定单元，用于若第一运行频率小于第二运行频率，且所述机组发电耗煤量净增值的符号为正，则将减小循环水泵运行频率作为循环水泵变频调节方向；
第三调节方向确定单元，用于若第一运行频率大于第二运行频率，且所述机组发电耗煤量净增值的符号为正，则将增加循环水泵运行频率作为循环水泵变频调节方向；
第四调节方向确定单元，用于若第一运行频率大于第二运行频率，且所述机组发电耗煤量净增值的符号为负，则将减小循环水泵运行频率作为循环水泵变频调节方向；
最优运行方式确定单元，用于按照所述循环水泵变频调节方向调节所述循环水泵的运行频率，并计算对应的机组发电耗煤量净增值，直至最新的机组发电耗煤量净增值的符号发生变化，则将机组发电耗煤量净增值的符号发生变化前一次的运行频率作为循环水泵运行方式的最优运行频率。
图6是本发明一实施例提供的终端设备的示意图。如图6所示，该实施例的终端设备6包括：处理器60、存储器61以及存储在所述存储器61中并可在所述处理器60上运行的计算机程序62，例如***程序。所述处理器60执行所述计算机程序62时实现上述各个方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至105。或者，所述处理器60执行所述计算机程序62时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图5所示模块110至150的功能。
所述计算机程序62可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器61中，并由所述处理器60执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序62在所述终端设备6中的执行过程。
所述终端设备6可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器60、存储器61。本领域技术人员可以理解，图6仅仅是终端设备6的示例，并不构成对终端设备6的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器60可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器61可以是所述终端设备6的内部存储单元，例如终端设备6的硬盘或内存。所述存储器61也可以是所述终端设备6的外部存储设备，例如所述终端设备6上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器61还可以既包括所述终端设备6的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器61用于存储所述计算机程序以及所述终端设备所需的其他程序和数据。所述存储器61还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种湿冷机组开式循环水泵变频运行方式的寻优方法，其特征在于，包括：基于发电机组开式循环水系统在第一运行工况下的运行参数，确定所述第一运行工况对应的循环水流量和循环水泵消耗功率；所述第一运行工况对应的运行参数包括凝汽器压力；基于第二运行工况对应的运行参数，确定所述第二运行工况对应的循环水流量和循环水泵消耗功率；所述第二运行工况为对所述第一运行工况中循环水泵的运行频率增加/减小后对应的运行工况；根据所述第一运行工况对应的循环水流量和所述第二运行工况对应的循环水流量计算所述第二运行工况对应的凝汽器压力；根据所述第一运行工况对应的循环水泵消耗功率和凝汽器压力，以及所述第二运行工况对应的循环水泵消耗功率和凝汽器压力，计算循环水泵运行频率变化引起的机组发电耗煤量净增值；根据所述机组发电耗煤量净增值的符号，寻找最优循环水泵运行方式；
所述基于发电机组开式循环水系统在第一运行工况下的运行参数，确定所述第一运行工况对应的循环水流量，包括：
步骤一：对第一运行频率下的循环水流量初始化；所述第一运行频率为所述第一运行工况对应的运行频率；
步骤二：根据所述第一运行频率的当前循环水流量，计算所述第一运行频率的循环水泵扬程；
步骤三：根据所述第一运行频率的循环水泵扬程，计算第三运行工况下的循环水泵扬程；所述第三运行工况为所述第一运行工况对应的工频频率相似运行工况；
步骤四：根据所述第三运行工况下的循环水泵扬程，计算所述第一运行频率下的新循环水流量；
步骤五：将所述第一运行频率下的新循环水流量和所述第一运行频率的当前循环水流量的差值绝对值作为第一差值绝对值；
步骤六：判断所述第一差值绝对值是否小于第一预设差阈值，若所述第一差值绝对值小于所述第一预设差阈值，则将所述第一运行频率对应的当前循环水流量作为所述第一运行工况对应的循环水流量；
步骤七：若所述第一差值绝对值大于或等于所述第一预设差阈值，则采用所述第一运行频率下的新循环水流量更新所述第一运行频率的当前循环水流量，并重复执行步骤二-步骤七，直至更新后得到的第一差值绝对值小于第一预设差阈值。
2.如权利要求1所述的湿冷机组开式循环水泵变频运行方式的寻优方法，其特征在于，所述根据所述第一运行频率的当前循环水流量，计算所述第一运行频率的循环水泵扬程，包括：
计算
得到所述第一运行频率的循环水泵扬程；
其中，Hbpt表示所述第一运行频率的循环水泵扬程；H1t表示所述第一运行工况对应的循环水泵吸入前池水位，H2t表示所述第一运行工况对应的开式循环水系统虹吸井液位，GwT表示所述第一运行工况对应的循环水流量，Gpt表示循环水泵性能测试工况下对应的凝汽器进口循环水流量，Δps表示所述第一运行工况下的系统阻力，Δpst表示循环水泵性能测试工况下的系统阻力值。
3.如权利要求1所述的湿冷机组开式循环水泵变频运行方式的寻优方法，其特征在于，所述基于发电机组开式循环水系统在第一运行工况下的运行参数，确定所述第一运行工况对应的循环水泵消耗功率，包括：
根据所述第一运行工况对应的循环水流量，确定第三运行工况对应的循环水流量；所述第三运行工况为所述第一运行工况对应的工频频率相似运行工况；
根据所述第三运行工况对应的循环水流量和第一预设循环水流量-轴功率曲线，确定单台循环水泵在第三运行工况下的轴功率；
根据单台循环水泵在第三运行工况下的轴功率，确定单台循环水泵在第一运行工况对应的变频频率下的轴功率；
根据单台循环水泵在第一运行工况对应的变频频率下的轴功率，确定所述第一运行工况对应的循环水泵消耗功率。
4.如权利要求1所述的湿冷机组开式循环水泵变频运行方式的寻优方法，其特征在于，所述根据所述第一运行工况对应的循环水流量和所述第二运行工况对应的循环水流量计算所述第二运行工况对应的凝汽器压力，包括：
根据所述第一运行工况对应的循环水流量，计算所述第一运行工况对应的热负荷和传热系数；
根据所述第二运行工况对应的循环水流量和所述第一运行工况对应的传热系数，计算所述第二运行工况对应的传热系数；
所述第二运行工况对应的传热系数为：
其中，Gwt'表示第二运行工况对应的循环水流量，Gwt表示第一运行工况对应的循环水流量，Kt'表示第二运行工况对应的传热系数，KT表示第一运行工况对应的传热系数；
将所述第二运行工况对应的传热系数、所述第二运行工况对应的循环水流量和所述第一运行工况对应的热负荷输入凝汽器压力计算公式，得到所述第二运行工况对应的凝汽器压力；
所述凝汽器压力计算公式包括：
pct′＝f(tct′)
其中，pct′表示第二运行工况对应的凝汽器压力；tct'表示第二运行工况对应的凝汽器饱和温度值；X表示修正总体传热系数后的对数平均温差系数；Kt'表示第二运行工况对应的传热系数；pct′＝f(tct′)为国际水和水蒸汽特性协会(IAPWS)根据水和水蒸汽饱和温度计算对应饱和压力的计算函数，A表示凝汽器面积，Cp表示正常运行循环水的比热容，QT表示凝汽器在第一运行工况对应的热负荷，GwT′表示第二运行工况对应的循环水流量。
5.如权利要求1所述的湿冷机组开式循环水泵变频运行方式的寻优方法，其特征在于，所述根据所述第一运行工况对应的循环水泵消耗功率和凝汽器压力，以及所述第二运行工况对应的循环水泵消耗功率和凝汽器压力，计算循环水泵运行频率变化引起的机组发电耗煤量净增值，包括：
计算所述第一运行工况对应的凝汽器压力和所述第二运行工况对应的凝汽器压力的差值，得到凝汽器压力变化量；
计算所述第一运行工况对应的循环水泵消耗功率和所述第二运行工况对应的循环水泵消耗功率的差值，得到循环水泵消耗功率变化量；
根据所述凝汽器压力变化量和所述循环水泵消耗功率变化量，计算由于凝汽器压力变化引起的发电耗煤变化量；
根据所述循环水泵消耗功率变化量，计算循环水泵消耗功率变化引起的机组发电耗煤变化量；
根据所述由于凝汽器压力变化引起的发电耗煤变化量和所述循环水泵消耗功率变化引起的机组发电耗煤变化量，计算循环水泵运行频率变化引起的机组发电耗煤量净增值。
6.如权利要求5所述的湿冷机组开式循环水泵变频运行方式的寻优方法，其特征在于，所述根据所述凝汽器压力变化量和所述循环水泵消耗功率变化量，计算由于凝汽器压力变化引起的发电耗煤变化量，包括：
计算
确定由于凝汽器压力变化引起的发电耗煤变化量；
其中，K表示机组背压变化对机组热耗率变化的修正系数；PG表示第一运行工况下机组发电功率；Δpct表示所述凝汽器压力变化量；ΔBG表示由于凝汽器压力变化引起的发电耗煤变化量；bf表示第一运行工况下机组的发电煤耗率；ΔPpbp表示循环水泵消耗功率变化量。
7.如权利要求5所述的湿冷机组开式循环水泵变频运行方式的寻优方法，其特征在于，所述根据所述循环水泵消耗功率变化量，计算循环水泵消耗功率变化引起的机组发电耗煤变化量，包括：
计算
得到循环水泵消耗功率变化引起的机组发电耗煤变化量；
其中，bf表示第一运行工况下机组的发电煤耗率，
表示循环水泵消耗功率变化引起的机组发电耗煤变化量，ΔPpbp表示循环水泵消耗功率变化量。
8.如权利要求1至7任一项所述的湿冷机组开式循环水泵变频运行方式的寻优方法，其特征在于，所述根据所述机组发电耗煤量净增值的符号，寻找最优循环水泵运行方式，包括：
若第一运行频率小于第二运行频率，且所述机组发电耗煤量净增值的符号为负，则将增加循环水泵运行频率作为循环水泵变频调节方向；所述第一运行频率为第一运行工况对应的运行频率；所述第二运行频率为第二运行工况对应的运行频率；
若第一运行频率小于第二运行频率，且所述机组发电耗煤量净增值的符号为正，则将减小循环水泵运行频率作为循环水泵变频调节方向；
若第一运行频率大于第二运行频率，且所述机组发电耗煤量净增值的符号为正，则将增加循环水泵运行频率作为循环水泵变频调节方向；
若第一运行频率大于第二运行频率，且所述机组发电耗煤量净增值的符号为负，则将减小循环水泵运行频率作为循环水泵变频调节方向；
按照所述循环水泵变频调节方向调节所述循环水泵的运行频率，并计算对应的机组发电耗煤量净增值，直至最新的机组发电耗煤量净增值的符号发生变化，则将机组发电耗煤量净增值的符号发生变化前一次的运行频率作为循环水泵运行方式的最优运行频率。
9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述方法的步骤。
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