CN112100751A - 一种抽凝机组背压变化对机组功率影响的计算方法及系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种抽凝机组背压变化对机组功率影响的计算方法及系统，所述方案将抽凝机组分为供热循环和凝汽循环分别进行研究，通过分析计算，确定供热循环和凝汽循环的做功量，再采用背压修正曲线对凝汽循环所做功率进行修正，修正结果即是背压变化对抽凝机组功率影响的修正结果；采用此计算方法，在抽凝机组任何工况下都可以优质、高效、快速的计算背压变化对抽凝机组功率的影响值，同时由于该方法在没有考虑阀门及轴封漏汽的影响，为降低计算结果的不确定度，首先应计算出供热循环的功率，凝汽循环功率则通过发电机有功功率与供热循环功率取差值得到。

Description

一种抽凝机组背压变化对机组功率影响的计算方法及系统

技术领域

本公开属于火力发电节能技术领域，尤其涉及一种抽凝机组背压变化对机组功率影响的计算方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

热电联产具有节约能源、改善环境、提高供热质量、增加电力供应等综合效益。山东电网所属热电联产机组占全省火电装机容量的比例逐年增加，截止到2018年，山东电网直调热电联产机组共159台，合计容量4825.5万千瓦，其中大部分为抽凝机组。

在汽轮机运行过程中，初、终参数变化对机组功率的影响通常采用对运行小指标的管理来确定，通过运行参数的调整，提高汽轮机的运行效率。理论和实践表明:背压是影响汽轮机功率的最大参数之一；发明人发现，针对纯凝机组，可以通过制造厂提供的曲线修正或热力学理论计算背压对发电功率的影响值，但上述方法对抽汽凝汽器机组(以下简称抽凝机组)都不适用，如何准确确定背压变化对抽凝机组功率的影响，对于机组经济运行横向对比具有重要的现实意义。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提供一种抽凝机组背压变化对机组功率影响的计算方法及系统，提高了背压变化对抽凝机组功率影响计算结果的准确度。

根据本公开实施例的第一个方面，提供了一种抽凝机组背压变化对机组功率影响的计算方法，包括：

将进入抽气机组的气流循环分为凝汽循环和供热循环；

分别计算凝汽循环和供热循环的做功量；

采用背压修正曲线对凝气循环所做功率进行修正；

获得抽凝机组背压变化对机组功率影响的计算结果。

进一步的，为了避免阀门及轴封漏气对功率计算精度影响，所述凝汽循环和供热循环做功量的计算还可以首先计算出供热循环的功率，所述凝气循环功率通过发电机有功功率与所述供热循环功率取差值得到。

根据本公开实施例的第二个方面，提供了一种抽凝机组背压变化对机组功率影响的判定系统，包括：

预处理模块，用于将进入抽气机组的气流循环分为凝汽循环和供热循环；

做功量计算模块，用于分别计算凝汽循环和供热循环的做功量；

修正模块，用于采用背压修正曲线对凝气循环所做功率进行修正；

判定模块，用于根据修正结果判定抽凝机组背压变化对机组功率的影响。

根据本公开实施例的第三个方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上运行的计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述的一种抽凝机组背压变化对机组功率影响的计算方法。

根据本公开实施例的第四个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述的一种抽凝机组背压变化对机组功率影响的计算方法。

与现有技术相比，本公开的有益效果是：

(1)本公开提出了一种背压对抽凝机组功率影响的修正计算方法，此方法把抽凝机组分为供热循环和凝汽循环分别进行研究，通过分析计算，确定供热循环和凝汽循环的做功量，再采用背压修正曲线对凝汽循环所做功率进行修正，修正结果即是背压变化对抽凝机组功率影响的修正结果，所述方案计算简单，能够实时准确的判断背压对抽凝机组功率影响。

(2)本公开所述方案，在抽凝机组任何工况下都可以优质、高效、快速的计算背压变化对抽凝机组功率的影响值，为了充分考虑阀门及轴封漏汽的影响，降低计算结果的不确定度，本公开所述方案通过首先计算出供热循环的功率，凝汽循环功率则通过发电机有功功率与供热循环功率取差值得到，能够有效保证背压对抽凝机组功率影响计算结果的精度。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本公开实施例一中所述的凝汽循环示意图；

图2为本公开实施例一中所述的供热循环示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一：

本实施例的目的是提供一种抽凝机组背压变化对机组功率影响的计算方法。

一种抽凝机组背压变化对机组功率影响的计算方法，包括：

将进入抽气机组的气流循环分为凝汽循环和供热循环；

分别计算凝汽循环和供热循环的做功量；

采用背压修正曲线对凝气循环所做功率进行修正；

获得抽凝机组背压变化对机组功率影响的计算结果。

本公开所述方案将进入抽凝机组的汽流分为两股，一股为凝汽流，一股为供热汽流，两股汽流即两个循环，这两个循环的不同在于凝结水返回锅炉所经过的回热加热器不同，分别对抽凝机组的凝汽循环和供热循环进行研究。

进一步的，所述凝汽循环做功量的计算，具体步骤如下：

凝汽循环与普通纯凝机组的工质循环一致，即新蒸汽在高、中、低压缸膨胀做功后变为乏汽排入凝汽器凝结，凝结水经各级回热加热器加热后进入锅炉。这部分工质完成一个封闭的循环，称为凝汽循环，如图1所示，展示了所述凝汽循环结构示意图，

本实施例中，以汽轮机凝汽器的排汽量为1kg时的发电量为例进行说明，所述发电量的具体表示如下：

式中：a_K为回热系统进水为1kg时的出水量，即锅炉进水系数；L_oK为凝汽循环汽轮机进汽1kg的内功；η_j为汽轮机组机械效率，取0.98；η_d为发电机效率，取0.99。

对应的，以回热系统进水为1kg时的出水量，即锅炉进水系数，具体表示为：

式中：a_K为回热系统出水为1kg时的进水量，即排汽系数；d_G1、d_G2分别为第Ⅰ、Ⅱ单元凝结水进水系数。

分别假设锅炉进水系数、凝结水总流量系数为1，轴封漏汽量等忽略不计，求得各单元进水系数，具体表示如下：

d_G1＝1-d₁-d₂-d₃-d₄ (3)

d_G2＝1-d₅-d₆-d₇-d₈ (4)

式中：d₁、d₂、d₃、d₄分别为#1、#2、#3高压加热器(以下简称：高加)、除氧器进汽量与锅炉进水量的比值；d₅、d₆、d₇、d₈分别为凝汽循环中#5、#6、#7、#8低压加热器(以下简称：低加)进汽量与总凝结水量的比值。

对应的，汽轮机进汽1kg的内功kJ/kg表示如下：

式中：i₀为汽轮机的进汽焓；

为汽轮机锅炉给水焓；

为给水泵焓升；α_zr为再热系数；Δi_zr为1kg蒸汽在再热器的吸热量；i_K为汽轮机的排汽焓；

为凝汽器出口的凝结水焓；α_FK为1kg蒸汽进汽量时向凝汽器的疏水量；γ_FK为1kg疏水在凝汽器的放热量。

进一步的，所述供热循环计算具体步骤如下：

所述供热循环是指新蒸汽在汽缸内膨胀做功至抽汽口位置抽出，抽汽在热网首站放热凝结为水返回热力系统并经过部分回热加热器回到锅炉，这一部分蒸汽也完成一个封闭的循环，称供热循环；如图2所示，展示了供热循环的结构示意图。

以汽轮机供热抽汽量为1kg时的发电量为例，具体表示如下：

式中：a_T为回热系统进水为1kg时的出水量，即锅炉进水系数；L_oT为供热循环汽轮机进汽1kg的内功；η_j为汽轮机组机械效率；η_d为发电机效率。

对应的，回热系统进水为1kg时的出水量，即锅炉进水系数，表示如下：

式中：α_T为回热系统出水为1kg时的进水量，即抽汽系数；d_G1为第Ⅰ单元凝结水进水系数，由公式(3)求得，参数不变；d_GT为供热加热器回水系数。

分别假设锅炉进水系数、凝结水总流量系数为1，轴封漏汽量等忽略不计，求得各单元进水系数，供热循环汽轮机凝汽器排汽量为0，供热加热器回水系数表示如下：

d_GT＝1-d₅-d₆-d₇-d₈ (8)

式中：d₅、d₆、d₇、d₈分别为供热循环中#5、#6、#7、#8低压加热器(以下简称：低加)进汽量与总凝结水量的比值。

对应的，汽轮机进汽1kg的内功表示如下：

式中：i₀为汽轮机的进汽焓；

为汽轮机锅炉给水焓；

为给水泵焓升；α_zr为再热系数；Δi_zr为1kg蒸汽在再热器的吸热量；i_T为汽轮机的供热抽汽焓；

为供热加热器出口焓。

根据公式可分别计算出抽凝机组凝汽循环和供热循环所做的功率，背压只对凝汽循环功率进行修正，所得的结果便是背压对抽凝机组功率计算修正。

进一步的，根据上述公式分别计算凝汽循环和供热循环所做的功率，由于公式没有考虑轴封漏汽量做功，因此计算误差比较大，而且计算量比较大；为了避免阀门及轴封漏气对功率计算精度影响，所述凝汽循环和供热循环做功量的计算还可以首先计算出供热循环的功率，所述凝气循环功率通过发电机有功功率与所述供热循环功率取差值得到。

本公开所述方案把抽凝机组分为供热循环和凝汽循环分别进行研究，通过分析计算，确定供热循环和凝汽循环的做功量，再采用背压修正曲线对凝汽循环所做功率进行修正，修正结果即是背压变化对抽凝机组功率影响的修正结果；

采用此计算方法，在抽凝机组任何工况下都可以优质、高效、快速的计算背压变化对抽凝机组功率的影响值；由于该方法在没有考虑阀门及轴封漏汽的影响，为降低计算结果的不确定度，首先应计算出供热循环的功率，凝汽循环功率则通过发电机有功功率与供热循环功率取差值得到。

实施例二：

本实施例的目的是提供一种抽凝机组背压变化对机组功率影响的判定系统。

一种抽凝机组背压变化对机组功率影响的判定系统，包括：

预处理模块，用于将进入抽气机组的气流循环分为凝汽循环和供热循环；

做功量计算模块，用于分别计算凝汽循环和供热循环的做功量；

修正模块，用于采用背压修正曲线对凝气循环所做功率进行修正，获得抽凝机组背压变化对机组功率影响的计算结果。

进一步的，所述做功量计算模块包括凝气循环做功量计算单元和供热循环做功量计算单元，具体的：

所述凝气循环做功量计算单元，具体步骤如下：

凝汽循环与普通纯凝机组的工质循环一致，即新蒸汽在高、中、低压缸膨胀做功后变为乏汽排入凝汽器凝结，凝结水经各级回热加热器加热后进入锅炉。这部分工质完成一个封闭的循环，称为凝汽循环，如图1所示，展示了所述凝汽循环结构示意图，

本实施例中，以汽轮机凝汽器的排汽量为1kg时的发电量为例进行说明，所述发电量的具体表示如下：

式中：a_K为回热系统进水为1kg时的出水量，即锅炉进水系数；L_oK为凝汽循环汽轮机进汽1kg的内功；η_j为汽轮机组机械效率，取0.98；η_d为发电机效率，取0.99。

对应的，以回热系统进水为1kg时的出水量，即锅炉进水系数，具体表示为：

式中：a_K为回热系统出水为1kg时的进水量，即排汽系数；d_G1、d_G2分别为第Ⅰ、Ⅱ单元凝结水进水系数。

分别假设锅炉进水系数、凝结水总流量系数为1，轴封漏汽量等忽略不计，求得各单元进水系数，具体表示如下：

d_G1＝1-d₁-d₂-d₃-d₄ (3)

d_G2＝1-d₅-d₆-d₇-d₈ (4)

式中：d₁、d₂、d₃、d₄分别为#1、#2、#3高压加热器(以下简称：高加)、除氧器进汽量与锅炉进水量的比值；d₅、d₆、d₇、d₈分别为凝汽循环中#5、#6、#7、#8低压加热器(以下简称：低加)进汽量与总凝结水量的比值。

对应的，汽轮机进汽1kg的内功kJ/kg表示如下：

式中：i₀为汽轮机的进汽焓；

为汽轮机锅炉给水焓；

为给水泵焓升；α_zr为再热系数；Δi_zr为1kg蒸汽在再热器的吸热量；i_K为汽轮机的排汽焓；

为凝汽器出口的凝结水焓；α_FK为1kg蒸汽进汽量时向凝汽器的疏水量；γ_FK为1kg疏水在凝汽器的放热量。

进一步的，所述供热循环计算具体步骤如下：

所述供热循环是指新蒸汽在汽缸内膨胀做功至抽汽口位置抽出，抽汽在热网首站放热凝结为水返回热力系统并经过部分回热加热器回到锅炉，这一部分蒸汽也完成一个封闭的循环，称供热循环；如图2所示，展示了供热循环的结构示意图。

以汽轮机供热抽汽量为1kg时的发电量为例，具体表示如下：

式中：a_T为回热系统进水为1kg时的出水量，即锅炉进水系数；L_oT为供热循环汽轮机进汽1kg的内功；η_j为汽轮机组机械效率；η_d为发电机效率。

对应的，回热系统进水为1kg时的出水量，即锅炉进水系数，表示如下：

式中：α_T为回热系统出水为1kg时的进水量，即抽汽系数；d_G1为第Ⅰ单元凝结水进水系数，由公式(3)求得，参数不变；d_GT为供热加热器回水系数。

分别假设锅炉进水系数、凝结水总流量系数为1，轴封漏汽量等忽略不计，求得各单元进水系数，供热循环汽轮机凝汽器排汽量为0，供热加热器回水系数表示如下：

d_GT＝1-d₅-d₆-d₇-d₈ (8)

式中：d₅、d₆、d₇、d₈分别为供热循环中#5、#6、#7、#8低压加热器(以下简称：低加)进汽量与总凝结水量的比值。

对应的，汽轮机进汽1kg的内功表示如下：

式中：i₀为汽轮机的进汽焓；

为汽轮机锅炉给水焓；

为给水泵焓升；α_zr为再热系数；Δi_zr为1kg蒸汽在再热器的吸热量；i_T为汽轮机的供热抽汽焓；

为供热加热器出口焓。

进一步的，所述修正模块，根据所述做功量计算模块分别计算出抽凝机组凝汽循环和供热循环所做的功率，采用背压修正曲线对凝气循环所做功率进行修正，由于背压只对凝汽循环功率进行修正，所得的结果便是背压对抽凝机组功率计算修正。

进一步的，根据上述公式分别计算凝汽循环和供热循环所做的功率，由于公式没有考虑轴封漏汽量做功，因此计算误差比较大，而且计算量比较大；为了避免阀门及轴封漏气对功率计算精度影响，所述凝汽循环和供热循环做功量的计算还可以首先计算出供热循环的功率，所述凝气循环功率通过发电机有功功率与所述供热循环功率取差值得到。

本公开所述方案把抽凝机组分为供热循环和凝汽循环分别进行研究，通过分析计算，确定供热循环和凝汽循环的做功量，再采用背压修正曲线对凝汽循环所做功率进行修正，修正结果即是背压变化对抽凝机组功率影响的修正结果；

采用此计算方法，在抽凝机组任何工况下都可以优质、高效、快速的计算背压变化对抽凝机组功率的影响值；由于该方法在没有考虑阀门及轴封漏汽的影响，为降低计算结果的不确定度，首先应计算出供热循环的功率，凝汽循环功率则通过发电机有功功率与供热循环功率取差值得到。

实施例三：

本实施例的目的是提供一种电子设备。

一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤，包括：

将进入抽气机组的气流循环分为凝汽循环和供热循环；

分别计算凝汽循环和供热循环的做功量；

采用背压修正曲线对凝气循环所做功率进行修正；

获得抽凝机组背压变化对机组功率影响的计算结果。

实施例四：

本实施例的目的是提供一种计算机可读存储介质。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以下步骤，包括：

将进入抽气机组的气流循环分为凝汽循环和供热循环；

分别计算凝汽循环和供热循环的做功量；

采用背压修正曲线对凝气循环所做功率进行修正；

获得抽凝机组背压变化对机组功率影响的计算结果。

上述实施例提供的一种抽凝机组背压变化对机组功率影响的计算方法及系统完全可以实现，具有广阔应用前景。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种抽凝机组背压变化对机组功率影响的计算方法，其特征在于，包括：

将进入抽气机组的气流循环分为凝汽循环和供热循环；

分别计算凝汽循环和供热循环的做功量；

采用背压修正曲线对凝气循环所做功率进行修正；

获得抽凝机组背压变化对机组功率影响的计算结果。

2.如权利要求1所述的一种抽凝机组背压变化对机组功率影响的计算方法，其特征在于，为了避免阀门及轴封漏气对功率计算精度影响，所述凝汽循环和供热循环做功量的计算还可以首先计算出供热循环的功率，所述凝气循环功率通过发电机有功功率与所述供热循环功率取差值得到。

3.如权利要求1所述的一种抽凝机组背压变化对机组功率影响的计算方法，其特征在于，所述凝汽循环与普通纯凝机组的工质循环一致，包括新蒸汽在高、中、低压缸膨胀做功后变为乏汽排入凝汽器凝结，凝结水经各级回热加热器加热后进入锅炉，该部分工质完成一个封闭的循环。

4.如权利要求1所述的一种抽凝机组背压变化对机组功率影响的计算方法，其特征在于，所述供热循环包括新蒸汽在汽缸内膨胀做功至抽汽口位置抽出，抽汽在热网首站放热凝结为水，返回热力系统并经过部分回热加热器回到锅炉，完成一个封闭的循环。

5.如权利要求1所述的一种抽凝机组背压变化对机组功率影响的计算方法，其特征在于，所述凝汽循环和供热循环的不同在于凝结水返回锅炉所经过的回热加热器不同。

6.如权利要求1所述的一种抽凝机组背压变化对机组功率影响的计算方法，其特征在于，所述背压修正曲线为抽气凝机组制造商提供的修正曲线。

7.一种抽凝机组背压变化对机组功率影响的判定系统，其特征在于，包括：

预处理模块，用于将进入抽气机组的气流循环分为凝汽循环和供热循环；

做功量计算模块，用于分别计算凝汽循环和供热循环的做功量；

修正模块，用于采用背压修正曲线对凝气循环所做功率进行修正，获得抽凝机组背压变化对机组功率影响的计算结果。

8.如权利要求7所述的一种抽凝机组背压变化对机组功率影响的判定系统，其特征在于，为了避免阀门及轴封漏气对功率计算精度影响，所述做功量计算模块中，所述凝汽循环和供热循环做功量的计算还可以首先计算出供热循环的功率，通过发电机有功功率与所述供热循环功率取差值得到所述凝气循环功率。

9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上运行的计算机程序，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述的一种抽凝机组背压变化对机组功率影响的计算方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述的一种抽凝机组背压变化对机组功率影响的计算方法。

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