CN113847230B - 一种凝结水泵深度变频预期效果分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种凝结水泵深度变频预期效果分析方法，该方法通过大量的运行数据，拟合出来机组负荷和凝结水泵的出口压力、除氧器水位调阀后水压力及除氧器压力的自适应函数曲线，然后计算出不同负荷下的凝结水泵的出口压力、除氧器水位调阀后水压力及除氧器压力值。拟合除氧器上水调门开度超过85％时，机组负荷和凝结水泵的出口压力、除氧器水位调阀后水压力及除氧器压力的自适应函数曲线，预测出此时不同负荷下的凝结水泵出口压力、除氧器水位调阀后水压力及除氧器压力值。比较此时计算出来的不同参数的差值，计算功耗下降值，观察除氧器压力及除氧器水位调阀后水压力的变化量。
Description
技术领域
本发明属于燃煤机组节能降耗领域，具体涉及一种凝结水泵深度变频预期效果分析方法。
背景技术
为了进一步降低凝结水泵的电耗，部分电厂在探索进行凝结水泵深度变频，尤其是当前机组需要进行深度调峰的情形下，凝结水泵深度变频变得更有意义。但是由于部分机组，凝结水泵需要给给水泵提供密封水，为了保证密封水的压力，通过把除氧器上水调门节流维持凝结水泵出口压力在高位，采用增加管道泵来维持密封水压力的话会增加系统的复杂程度，同时也增加了能耗。当前不能实现深度变频的主要原因为无法预估当前的凝结水泵增大除氧器上水调门开度后出口压力降低值。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种凝结水泵深度变频预期效果分析方法，以解决现有技术中当前的凝结水泵增大除氧器上水调门开度后，难以预估出口压力降低值，进而难以预估调频效果的问题。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种凝结水泵深度变频预期效果分析方法，包括以下步骤：
步骤1，选取历史数据，所述历史数据包括机组负荷、凝结水泵出口压力、除氧器压力、除氧器上调门开度和除氧器水位调阀后水压力；
步骤2，拟合表示机组负荷和凝结水泵出口压力关系的第一函数曲线，拟合表示机组负荷和除氧器压力的第二函数曲线，拟合表示机组负荷和除氧器水位调阀后水压力的第三函数曲线；
步骤3，选取除氧器上调门开度大于85％时的历史数据，拟合表示机组负荷和凝结水泵出口压力关系的第四函数曲线，拟合表示机组负荷和除氧器压力的第五函数曲线，拟合表示机组负荷和除氧器水位调阀后水压力的第六函数曲线；
步骤4，获取第一函数曲线和第四函数曲线的差值，为凝结水泵出口压力的变化值；获取第二函数曲线和第五函数曲线的差值，为除氧器压力的变化值；获取第三函数曲线和第六函数曲线的差值，为除氧器水位调阀后压力的变化值；
当除氧器压力的变化值小于0.08MPa且除氧器水位调阀后压力的变化值小于0.08时，说明除氧器上水调门开度大于85％满足深度变频效果的要求。
本发明的进一步改进在于：
优选的，步骤1中，所述历史数据为机组的50％的额定负荷至100％的额定负荷之间的数据。
优选的，步骤1和步骤3中，从机组的DCS系统中读取历史数据。
优选的，所述第一函数曲线的表达式为：
PN＝A1Pe 2-B1Pe+C1 (1)
所述第四函数曲线的表达式为：
其中，PN为机组日常运行下的凝结水泵出口压力值；PNO为上水门开度大于85％时的凝结水泵出口压力值；Pe为机组日常运行下的机组负荷值；Peo为上水门开度大于85％时的机组负荷值；A1、A2、B1和B2均为系数；C1和C2均为常数。
优选的，所述第二函数曲线的表达式为：
PC＝D1Pe+E1 (2)
所述第五函数的表达式为：
PCO＝D2Peo+E2 (5)
其中，PC为机组日常运行下的除氧器压力值，Pe为机组日常运行下的机组负荷值；Peo为上水门开度大于85％时的机组负荷值；PCO为上水门开度大于85％时的除氧器压力值；D1和D2均为系数，E1和E2均为常数。
优选的，所述第三函数的表达式为：
Pfw＝F1Pe+G1 (3)
所述第六函数的表达式为：
Pfwo＝F2Peo+G2 (6)
其中，Pfw为机组日常运行下的除氧器水位调阀后水压力；Pe为机组日常运行下的机组负荷值；Pfwo为上水门开度大于85％时，除氧器水位调阀后水压力；Peo为上水门开度大于85％时的机组负荷值。
优选的，步骤4后，计算凝结水泵功耗变化率和凝结水泵功耗降低值。
优选的，所述凝结水泵功耗变化率的计算公式为：
所述凝结水泵功耗降低值的计算公式为：
ΔQ＝Q*δ (11)
所述ΔPN为预测凝结水泵出口压力差，所述PN为机组日常运行下的凝结水泵出口压力值。
优选的，600MW等级以上的机组凝结水泵厂用电率降低至0.16％～0.18％。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种凝结水泵深度变频预期效果分析方法，该方法通过大量的运行数据，拟合出来机组负荷和凝结水泵的出口压力、除氧器水位调阀后水压力及除氧器压力的自适应函数曲线，然后计算出不同负荷下的凝结水泵的出口压力、除氧器水位调阀后水压力及除氧器压力值。拟合除氧器上水调门开度超过85％时，机组负荷和凝结水泵的出口压力、除氧器水位调阀后水压力及除氧器压力的自适应函数曲线，预测出此时不同负荷下的凝结水泵出口压力、除氧器水位调阀后水压力及除氧器压力值。比较此时计算出来的不同参数的差值，计算功耗下降值，观察除氧器压力及除氧器水位调阀后水压力的变化量。经过对比，发现开度增大后，除了耗功降低明显，其它的参数变化不大，不会导致给泵密封水压力不足的情况。增大除氧器上水调门开度后，减小了除氧器上水调门的节流，降低凝结水泵大功耗。
附图说明
图1为本发明的一种凝结水泵深度变频系统结构图；
图2为日常运行时凝结水泵出口压力等参数和机组负荷关系图；
图3为日常运行时除氧器水位调阀后水压力和机组负荷关系图；
图4为水门开度大于85％时，凝结水泵出口压力等参数和机组负荷关系图；
图5为上水门开度大于85％时，除氧器水位调阀后水压力和机组负荷关系图；
其中：1-汽轮机；2-凝汽器；3-除氧器压力；4-除氧器；5-低压加热器；6-除氧器水位调阀后水压力；7-除氧器上水调节阀；8-凝结水泵电动机电流；9-凝结水泵转速；10-凝结水泵出口压力；11-凝结水泵；12-凝结水泵电动机变频器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
本发明公开了一种凝结水泵深度变频预期效果分析方法，其针对的系统如图1所示包括汽轮机1、凝结水泵11、凝汽器2、除氧器4、除氧器上水调节阀7等。汽轮机1的乏汽输出端和凝汽器2连通，凝汽器2的凝结水输出端和凝结水泵11连通，凝结水泵11的输出端和低压加热器5连接，低压加热器5的输出端和除氧器4连接。凝结水泵11连接有凝结水泵电动机变频器12，用于调整凝结水泵11的工作频率。凝结水泵11和低压加热器5之间设置有除氧器上水调节阀7，凝结水泵11和除氧器上水调节阀7之间依次设置第三压力表10、凝结水泵转速表9，第三压力表10用于测量凝结水泵11的出口压力，同时也是除氧器水为调节阀前水压力。驱动凝结水泵11的电动机上设置有电动机电流表8，电动机电流表8测量驱动凝结水泵11的电流值，除氧器上水调节阀7和低压加热器5之间设置有第二压力表6，第二压力表6用于测量除氧器水位调阀后水压力。除氧器4连接有第一压力表，用于测量除氧器4的压力。
通过准确的预测方法能分析出来除氧器4上水调门开度增大后的出口压力值能满足给泵密封水的压力要求，运行人员就可以通过调门试验逐步增大除氧器上水调门的开度，降低凝结水泵的运行转速。
基于上述装置的凝结水泵深度变频预期效果分析方法，包括以下步骤：
步骤1，从DCS系统中选取历史数据，所述历史数据包括机组负荷、凝结水泵出口压力、除氧器压力、除氧器上调门开度和除氧器水位调阀后水压力；所述历史数据为机组的50％的额定负荷至100％的额定负荷之间的数据。
步骤2，根据50％的额定负荷至100％的额定负荷之间的数据，拟合表示机组负荷和凝结水泵出口压力关系的第一函数曲线，拟合表示机组负荷和除氧器压力的第二函数曲线，拟合表示机组负荷和除氧器水位调阀后水压力的第三函数曲线；
第一函数曲线的表达式为：
PN＝A1Pe 2-B1Pe+C1 (1)
第二函数曲线的表达式为：
PC＝D1Pe+E1 (2)
第三函数的表达式为：
Pfw＝F1Pe+G1 (3)
其中，PN为机组日常运行下的凝结水泵出口压力值，PC为机组日常运行下的除氧器压力值，Pe为机组日常运行下的机组负荷值，Pfw为机组日常运行下的除氧器水位调阀后水压力；A1、B1、D1、F1均为系数；C1、E1和G1均为常数。
步骤3，选取除氧器上调门开度大于85％时的历史数据，拟合表示机组负荷和凝结水泵出口压力关系的第四函数曲线，拟合表示机组负荷和除氧器压力的第五函数曲线，拟合表示机组负荷和除氧器水位调阀后水压力的第六函数曲线；
第四函数曲线的表达式为：
第五函数的表达式为：
PCO＝D2Peo+E2 (5)
第六函数的表达式为：
Pfwo＝F2Peo+G2 (6)
PNO为上水门开度大于85％时的凝结水泵出口压力值，Peo为上水门开度大于85％时的机组负荷值；PNO为上水门开度大于85％时的凝结水泵出口压力值；Pe为机组日常运行下的机组负荷值；Peo为上水门开度大于85％时的机组负荷值；Pfwo为上水门开度大于85％时，除氧器水位调阀后水压力；A2、B2、D2、F2均为系数；C2、E2和G2均为常数。
步骤4，获取第一函数曲线和第四函数曲线的差值，为凝结水泵出口压力的变化值；获取第二函数曲线和第五函数曲线的差值，为除氧器压力的变化值；获取第三函数曲线和第六函数曲线的差值，为除氧器水位调阀后压力的变化值；
第一函数曲线和第四函数曲线的差值为：
ΔPC＝D2Peo+E2-D1Pe-E1 (8)
ΔPfw＝F2Peo+G2-F1Pe-G1 (9)
当除氧器压力的变化值小于0.08MPa且除氧器水位调阀后压力的变化值小于0.08MPa时，说明除氧器上水调门开度大于85％满足深度变频效果的要求，对需要凝结水泵提供压力的后端设备基本不存在影响。且在这个压力变化范围内，给水泵的功耗增加基本可以忽略不计。与此同时，除氧器上水调门开度增大，凝结水泵11出口压力值降低，说明凝结水泵11出口的节流损失有效降低。
凝结水泵出口压力降低带来的凝结水泵功耗值变化率及变化值如下
ΔQ＝Q*δ (11)
注：δ--凝结水泵功耗值变化率；
ΔQ--凝结水泵功耗变化值；
Q--凝结水泵当前功耗值，Q通过电动机电流表8测量的电流值计算获得。
实施例
首先是从机组DCS系统里取出机组负荷、凝结水泵出口压力、除氧器压力、除氧器上水调门开度及除氧器水位调阀后水压力的历史数据，保证从50％THA到100％THA负荷下都有数据点，然后拟合出来机组负荷和凝泵凝结水泵出口压力、除氧器水位调阀后水压力及除氧器压力的自适应函数曲线，如图2和图3所示。
PN＝0.00000274Pe 2-0.00264838Pe+2.32217 (12)
PC＝0.001Pe+0.0738 (13)
Pfw＝0.0017Pe+0.1867 (14)
注：PN---机组日常运行下的凝结水泵出口压力值
Pe---机组日常运行下的机组负荷值
PC---机组日常运行下的除氧器压力值
Pfw---机组日常运行下的除氧器水位调阀后水压力
从图2和图3结合除氧器上水调门特性分析得出，拟合除氧器上水调门开度超过85％时(调门开度大于85％时，节流损失变得非常小)，机组负荷和凝结水泵出口压力、除氧器水位调阀后水压力及除氧器压力的自适应函数曲线。得出图4和图5。
PCO＝0.0009Peo+0.1309 (16)
Pfwo＝0.0017Peo+0.2323 (17)
注：PNO---上水门开度大于85％时，凝结水泵出口压力值
Peo---上水门开度大于85％时，机组负荷值
PCO---上水门开度大于85％时，除氧器压力值
Pfwo--上水门开度大于85％时，除氧器水位调阀后水压力
通过前后两次关系式的作差，可以得出在50％THA负荷以上除氧器上水调门开度大于85％时，凝结水泵出口压力、除氧器压力及除氧器水位调阀后水压力变化值如下：
ΔPC＝0.0009Peo-0.001Pe+0.0571 (19)
ΔPfw＝0.0017Peo-0.0017Pe+0.0456 (20)
注：ΔPN--预测凝结水泵出口压力差值
ΔPC--预测除氧器压力差值
ΔPfw--预测除氧器水位调阀后水压力
以1000MW机组为例，预测前后的机组负荷值都取同一数值，在代表性负荷下，可以得出预测值当前值的差值，结果如下：
表1差值
从以上表格中可以看出，通过减小除氧器上水调门的节流，在低负荷下凝结水泵出口压力下降明显，同时调门开度增大后，除氧器压力降低不明显，除氧器水位调阀后水压力变化值还有一定的上升，不会影响给泵密封水的压力。通过凝结水泵出口压力的降低，可以计算凝结水泵功耗的降低值。
凝结水泵出口压力降低带来的凝结水泵功耗值变化率及变化值如下
ΔQ＝Q*δ (22)
注：δ--凝结水泵功耗值变化率；
ΔQ--凝结水泵功耗变化值；
Q--凝结水泵当前功耗值
以1000MW机组为例，在代表性负荷下可以得出功耗降低值，结果如下：
表2功耗降低表
从表中可以看出，在750MW以下，机组功率降低明显，流量不会大幅降低，不会影响机组的正常运行。
全年的能耗降低量，可以通过机组负荷率统计，细化统计到每隔10％THA负荷段的机组运行小时数，然后按照不同负荷下凝结水泵功耗的降低值来计算机组全年凝结水泵节电率。
投运效果
增大除氧器上水调门开度后，减小了除氧器上水调门的节流，降低凝结水泵大功耗，600MW等级以上的机组凝结水泵厂用电率在变频前的用电量为0.2％左右，变频后预计能降到0.16％-0.18％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种凝结水泵深度变频预期效果分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，选取历史数据，所述历史数据包括机组负荷、凝结水泵出口压力、除氧器压力、除氧器上调门开度和除氧器水位调阀后水压力；
步骤1中，所述历史数据为机组的50％的额定负荷至100％的额定负荷之间的数据；
步骤2，拟合表示机组负荷和凝结水泵出口压力关系的第一函数曲线，拟合表示机组负荷和除氧器压力的第二函数曲线，拟合表示机组负荷和除氧器水位调阀后水压力的第三函数曲线；
步骤3，选取除氧器上调门开度大于85％时的历史数据，拟合表示机组负荷和凝结水泵出口压力关系的第四函数曲线，拟合表示机组负荷和除氧器压力的第五函数曲线，拟合表示机组负荷和除氧器水位调阀后水压力的第六函数曲线；
步骤4，获取第一函数曲线和第四函数曲线的差值，为凝结水泵出口压力的变化值；获取第二函数曲线和第五函数曲线的差值，为除氧器压力的变化值；获取第三函数曲线和第六函数曲线的差值，为除氧器水位调阀后压力的变化值；
当除氧器压力的变化值小于0.08MPa且除氧器水位调阀后压力的变化值小于0.08时，说明除氧器上水调门开度大于85％满足深度变频效果的要求。
2.根据权利要求1所述的一种凝结水泵深度变频预期效果分析方法，其特征在于，步骤1和步骤3中，从机组的DCS系统中读取历史数据。
3.根据权利要求1所述的一种凝结水泵深度变频预期效果分析方法，其特征在于，所述第一函数曲线的表达式为：
PN＝A1Pe 2-B1Pe+C1 (1)
所述第四函数曲线的表达式为：
其中，PN为机组日常运行下的凝结水泵出口压力值；PNO为上水门开度大于85％时的凝结水泵出口压力值；Pe为机组日常运行下的机组负荷值；Peo为上水门开度大于85％时的机组负荷值；A1、A2、B1和B2均为系数；C1和C2均为常数。
4.根据权利要求1所述的一种凝结水泵深度变频预期效果分析方法，其特征在于，所述第二函数曲线的表达式为：
PC＝D1Pe+E1 (2)
所述第五函数的表达式为：
PCO＝D2Peo+E2 (5)
其中，PC为机组日常运行下的除氧器压力值，Pe为机组日常运行下的机组负荷值；Peo为上水门开度大于85％时的机组负荷值；PCO为上水门开度大于85％时的除氧器压力值；D1和D2均为系数，E1和E2均为常数。
5.根据权利要求1所述的一种凝结水泵深度变频预期效果分析方法，其特征在于，所述第三函数的表达式为：
Pfw＝F1Pe+G1 (3)
所述第六函数的表达式为：
Pfwo＝F2Peo+G2 (6)
其中，Pfw为机组日常运行下的除氧器水位调阀后水压力；Pe为机组日常运行下的机组负荷值；Pfwo为上水门开度大于85％时，除氧器水位调阀后水压力；Peo为上水门开度大于85％时的机组负荷值。
6.根据权利要求1所述的一种凝结水泵深度变频预期效果分析方法，其特征在于，步骤4后，计算凝结水泵功耗变化率和凝结水泵功耗降低值。
7.根据权利要求6述的一种凝结水泵深度变频预期效果分析方法，其特征在于，所述凝结水泵功耗变化率的计算公式为：
所述凝结水泵功耗降低值的计算公式为：
ΔQ＝Q*δ (11)
所述ΔPN为预测凝结水泵出口压力差，所述PN为机组日常运行下的凝结水泵出口压力值；
δ--凝结水泵功耗值变化率；
ΔQ--凝结水泵功耗变化值；
Q--凝结水泵当前功耗值，Q通过电动机电流表8测量的电流值计算获得。
8.根据权利要求6所述的一种凝结水泵深度变频预期效果分析方法，其特征在于，600MW等级以上的机组凝结水泵厂用电率降低至0.16％～0.18％。
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