CN114961890A - 一种供热期汽轮机组滑压运行优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种供热期汽轮机组滑压运行优化方法，以机组负荷F和抽汽流量Q为变量，获取机组负荷F和抽汽流量Q与主蒸汽压力P的关系，P＝a*F+b，其中，P为主蒸汽压力，F为机组负荷，a和b为系数。本发明可以有效解决汽轮机组在供热工况下机组负荷变动以及供热量变动时导致的不能获得最佳滑压运行经济性的问题。

Description

一种供热期汽轮机组滑压运行优化方法

技术领域

本发明属于汽轮机组节能运行优化调整领域，具体涉及一种供热期汽轮机组滑压运行优化方法。

背景技术

我国用电结构有了很大的变化，轻工业和市政用电量不断上升，重工业的夜间用电量所占比重逐步相对减少，电网负荷昼夜峰谷差越来越大。近5年各大电网新装的主要是600MW以上的大容量机组，伴随着200MW 以下机组的逐步关停，大容量机组在电网中的比例越来越大，这就迫使电网必须用大容量汽轮机组进行调峰。同时随着国家宏观调控及电源建设的快速发展，电力供需矛盾已趋缓和，火电机组利用小时数逐年降低，汽轮机长期低负荷运行，偏离设计工况，热经济性大大降低，提高机组在低负荷下的经济性，最大限度地降低供电成本是电力市场经济对发电企业提出的现实要求，也是电力系统节能减排的重要研究课题之一。

滑压调节方式是汽轮机经常采用的一种调节方式，具有效率高，无节流损失、对汽轮机负荷变化速度限制小、转子及汽缸寿命长、变负荷速度快等优点。汽轮机滑压运行时，调节阀全开或开度不变，通过改变锅炉出口蒸汽参数来适应外界负荷的变化。从热经济角度来说，滑压运行可以降低节流损失、提高高压缸效率，减少给水泵动力消耗，但新蒸汽压力的降低，也降低了机组循环热效率，因此只有当循环热效率的降低小于高压缸内效率的提高、给水泵动力消耗的减少时，采用滑压调节方式才能提高机组热经济性。

专利申请号为202010176853.6的中国专利公开了一种供热机组滑压运行优化方法及滑压运行控制系统，包括以下步骤：步骤A：以机组热耗率最低为优化目标，在不同的主蒸汽流量和主蒸汽压力下进行试验获得机组的主蒸汽流量与最优主蒸汽压力之间的关系；步骤B：针对机组的历史运行数据，选定至少两种机组供热抽汽流量稳定的工况；步骤C：在每种供热抽汽流量工况下，采集机组在不同主蒸汽流量下的机组电负荷，得到机组电负荷与主蒸汽流量之间的关系；步骤D：基于步骤A和步骤C得到机组在选定的多个供热抽汽流量工况下机组电负荷与最优主蒸汽压力之间的关系；步骤E：在机组供热抽汽流量不同时选择对应的机组电负荷与最优主蒸汽压力关系作为滑压曲线运行机组。该发明通过试验分别获取主蒸汽流量与最优主蒸汽压力之间的关系，和不同供热抽汽流量下的机组电负荷与主蒸汽流量之间的关系，经过运算处理得到机组电负荷与最优主蒸汽压力之间的关系，并用于滑压运行。该发明还进一步提供了使用优化后的滑压运行关系进行滑压运行的控制系统，

专利申请号为201610052466.5的中国专利公开了一种基于抽汽点和抽汽量变化的供热机组滑压曲线DCS系统及应用方法，该发明滑压曲线DCS系统包括：用于输入负荷值的输入模块；用于获得滑压运行曲线的运算模块；用于输入DCS数据，判断抽汽点位置，修正滑压和限幅主蒸汽压力的叠加模块；用于输出最优主蒸汽压力的输出模块。该发明通过滑压曲线DCS系统获得修正的最优主蒸汽压力，适用于供热机组。

随着电力峰谷差的加大，很多大功率热电联产机组也逐渐参与到了电力调峰当中，对于这部分机组，由于其在变工况下条件下，且负荷与供热量均在变化，在长时间运行中会出现偏离设计工况情况，而且绝大部分机组在供暖期间仍然使用纯凝工况下滑压运行曲线，缺少一种大功率机组在热电联产工况下最经济最可靠的运行模式，以降低机组运行成本和故障率，提高机组运行的经济效益。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种供热期汽轮机组滑压运行优化方法，可以有效解决汽轮机组在供热工况下机组负荷变动以及供热量变动时导致的不能获得最佳滑压运行经济性的问题。

本发明采用的技术方案是：以机组负荷F和抽汽流量Q为变量，获取机组负荷F和抽汽流量Q与主蒸汽压力P的关系，见公式(1)，

P＝a*F+b (1)；

其中，P为主蒸汽压力，F为机组负荷，a和b为系数。

进一步地，a的获取方法为：机组滑压运行时的主蒸汽调整阀全开工况运行，用不同的抽汽流量Q进行试验，测得试验工况下的主蒸汽压力P和机组负荷 F，确定不同蒸汽流量Q时滑压曲线斜率的平均值为a。

进一步地，用至少3个不同值的抽汽流量Q进行试验，在每个抽汽流量Q下选取至少3个负荷点分别进行试验。

进一步地，用3个不同值的抽汽流量Q进行试验，分别是Q₁、Q₂和Q₃；在每个抽汽流量Q下选取3个负荷点分别进行试验，在抽汽流量Q₁下试验获得机组负荷F₁和主蒸汽压力P₁；在抽汽流量Q₂下试验获得机组负荷F₂和主蒸汽压力P₂；在抽汽流量Q₃下试验获得机组负荷F₃和主蒸汽压力P₃。

进一步地，

抽汽流量Q₁时系数a₁＝(F₃-F₁)/(P₃-P₁)；

抽汽流量Q₂时系数a₂＝(F₆-F₄)/(P₆-P₄)；

抽汽流量Q₃时系数a₃＝(F₉-F₇)/(P₉-P₇)；

计算系数a＝(a₁+a₂+a₃)/3。

进一步地，所述试验在滑压运行的阀点工况进行。

进一步地，系数b为不同抽汽流量下，机组负荷为0MW时的主蒸汽压力值的拟合值。

进一步地，用3个不同值的抽汽流量Q进行试验，分别是Q₁、Q₂和Q₃；计算抽汽流量Q₁时系数b₁，计算抽汽流量Q₂时系数b₂，计算抽汽流量Q₃时系数 b₃；通过拟合方式获取拟合曲线，进而获取b。

优选地，通过最小二乘法的拟合方法获得拟合曲线，进而获取b。

进一步地，获取的拟合曲线为b＝c*Q²+d*Q+e；Q为抽汽流量，c、d和e为系数。

进一步地，通过拟合获取系数c、d和e的值。

优选地，使用excel的最小二乘法进行拟合获取系数c、d和e的值。

本发明的有益效果是：

本发明方法提供一种节能高效、易于操作的以机组负荷和供热抽汽流量作为双变量的汽轮机滑压运行优化方法，可以有效解决汽轮机组在供热工况下机组负荷变动、供热量变动时导致的不能获得最佳滑压经济性的问题。

附图说明

图1为本发明实施例3个不同抽汽流量试验工况下的滑压曲线；

图2为本发明实施例系数b的拟合曲线。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

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申请的示例性实施方式。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。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

实施例

某电厂1号机组汽轮机是由东方汽轮机有限公司生产的 CC330/238-16.7/0.98/0.5/537/537型亚临界、一次中间再热、双抽供热凝汽式汽轮机。凝结水自流到位于低压缸下方的排汽装置的热井中，热井中的凝结水由凝结水泵升压后经凝结水精处理装置、轴封冷却器和4台低压加热器加热后进入除氧器。该机组设有一座凝结水贮水箱、2台100％容量凝结水泵。机组设置凝结水补水箱，用于机组运行补水水源。给水在除氧水器中加热、除氧后由给水泵升压经过高压加热器加热进入锅炉省煤器。该机组设置两台50％容量汽动给水泵和一台35％容量的电动给水泵。该机组的回热系统有八级不调整抽汽，分别供给三台高压加热器、一台除氧器和四台低压加热器。

本发明主要测量主蒸汽压力P，抽汽流量Q，机组负荷F。

进一步地，还可以通过其他测量数据包括主汽温度、高排压力、高排温度、再热压力、再热温度、汽轮机排汽压力、高压加热器和除氧器进汽压力温度、进出口水温、疏水温度、减温水流量等，确认机组工况正常，运行稳定。

主机采用台式微型计算机，数据采集部分采用英国施伦伯杰公司生产的IMP 分散式数据采集系统，自动记录压力、差压、温度、电功率等值，并进行数据处理，其精度为0.02级。

所述试验在滑压运行的阀点工况进行。

本发明以机组负荷F和抽汽流量Q为变量，获取机组负荷F和抽汽流量Q与主蒸汽压力P的关系，见公式(1)，

P＝a*F+b (1)；

其中，P为主蒸汽压力，F为机组负荷，a和b为系数。

a的获取方法为：机组滑压运行时的主蒸汽调整阀全开工况运行，用不同的抽汽流量Q进行试验，测得试验工况下的主蒸汽压力P和机组负荷F，确定不同蒸汽流量Q时滑压曲线斜率的平均值为a。

优选地，用至少3个不同值的抽汽流量Q进行试验，在每个抽汽流量Q下选取至少3个负荷点分别进行试验。

本实施例用3个不同值的抽汽流量Q进行试验，分别是Q₁、Q₂和Q₃；在每个抽汽流量Q下选取3个负荷点分别进行试验，在抽汽流量Q₁下试验获得机组负荷F₁和主蒸汽压力P₁；在抽汽流量Q₂下试验获得机组负荷F₂和主蒸汽压力P₂；在抽汽流量Q₃下试验获得机组负荷F₃和主蒸汽压力P₃。

对该过程进行具体说明：保持机组参数稳定，调整为机组滑压运行时的主蒸汽调整阀全开工况运行，调整抽汽流量Q分别为至少3个不同值。在每个抽汽流量Q下选取至少3个负荷点分别进行试验。测得试验工况下的主蒸汽压力P，机组负荷F，抽汽流量Q。

抽汽流量Q为0t/h时的试验数据见表1。

表1抽汽流量Q₁时的试验数据

机组负荷F(MW)	F<sub>1</sub>	F<sub>2</sub>	F<sub>3</sub>
				主蒸汽压力P(MPa)	P<sub>1</sub>	P<sub>2</sub>	P<sub>3</sub>

抽汽流量Q为50t/h时的试验数据见表2。

表2抽汽流量Q₂时的试验数据

机组负荷F(MW)	F<sub>4</sub>	F<sub>5</sub>	F<sub>6</sub>
				主蒸汽压力P(MPa)	P<sub>4</sub>	P<sub>5</sub>	P<sub>6</sub>

抽汽流量Q为100t/h时的试验数据见表3。

表3抽汽流量Q₃时的试验数据

机组负荷F(MW)	F<sub>7</sub>	F<sub>8</sub>	F<sub>9</sub>
				主蒸汽压力P(MPa)	P<sub>7</sub>	P<sub>8</sub>	P<sub>9</sub>

对表1-表3中的实验数据进行记录后，表1-表3的具体数值如下：

抽汽流量Q为0t/h时的试验数据见表1。

表1抽汽流量Q为0t/h时的主要试验数据

机组负荷F(MW)	200	260	291
				主蒸汽压力P(MPa)	11.2	14.76	16.67

抽汽流量Q为50t/h时的试验数据见表2。

表2抽汽流量Q为50t/h时的主要试验数据

机组负荷F(MW)	200	242	277
				主蒸汽压力P(MPa)	12.01	14.55	16.67

抽汽流量Q为100t/h时的试验数据见表3。

表3抽汽流量Q为100t/h时的主要试验数据

机组负荷F(MW)	200	242	263
				主蒸汽压力P(MPa)	12.92	15.42	16.67

利用上述试验数据确定试验工况下的滑压曲线见图1。

公式1中的系数a通过图1滑压曲线中的斜率计算获得。

抽汽流量Q₁时系数a₁＝(F₃-F₁)/(P₃-P₁)；

抽汽流量Q₂时系数a₂＝(F₆-F₄)/(P₆-P₄)；

抽汽流量Q₃时系数a₃＝(F₉-F₇)/(P₉-P₇)；

计算系数a＝(a₁+a₂+a₃)/3。

计算系数a＝(a₁+a₂+a₃)/3＝0.060068。

可以得到公式1为：

P＝0.060068*F+b

P——主蒸汽压力；

F——机组负荷；

b-系数。

系数b为不同抽汽流量下，机组负荷为0MW时的主蒸汽压力值的拟合值。

用3个不同值的抽汽流量Q进行试验，分别是Q₁、Q₂和Q₃；计算抽汽流量Q₁时系数b₁，计算抽汽流量Q₂时系数b₂，计算抽汽流量Q₃时系数b₃；通过拟合方式获取拟合曲线，进而获取b。

本实施例中，采用最小二乘法拟合方式获取拟合曲线，进而获取b。

计算抽汽流量Q为0t/h时系数b为-0.82198；

计算抽汽流量Q为50t/h时系数b为-0.10829；

计算抽汽流量Q为100t/h时系数b为1.015238。

得到系数b的拟合曲线见图2。

可以通过拟合得到公式2：

b＝c*Q²+d*Q+e (2)；

Q为抽汽流量；

c、d和e为系数；

系数c＝0.00008197，系数d＝0.01017553，系数e＝-0.82197802。

本实施例中，采用excel的最小二乘法的拟合得到公式2以及系数c、d和e。

公式(2)为：b＝0.00008197*Q²+0.01017553*Q-0.82197802。

将公式(2)代入公式(1)中，可以得到

P＝0.060068*F+0.00008197*Q²+0.01017553*Q-0.82197802；

P——主蒸汽压力；

F——机组负荷；

Q——抽气流量。

本发明公式1中P＝a*F，为常规滑压运行优化试验确定的曲线，所述常规滑压运行优化试验可以确定上述曲线，本发明创造性的提出了系数b，对原曲线在抽汽供热运行中进行了修正。

本发明在充分联系抽汽工况点的基础上，对不同负荷点的最优主蒸汽压力进行确定。本发明通过建立数学模型提供一种节能高效、易于操作的以供热抽汽流量为修正参数的汽轮机滑压运行优化方法，可以有效解决汽轮机组在供热工况下机组负荷变动、供热量变动时导致的不能获得最佳滑压经济性的问题。

目前，本发明的技术方案已经进行了中试，即产品在大规模量产前的较小规模试验；中试完成后，在小范围内开展了用户使用调研，调研结果表明用户满意度较高；现在已开始着手准备正式投产进行产业化(包括知识产权风险预警调研)。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种供热期汽轮机组滑压运行优化方法，其特征在于，以机组负荷F和抽汽流量Q为变量，获取机组负荷F和抽汽流量Q与主蒸汽压力P的关系，见公式(1)，

P＝a*F+b (1)；

其中，P为主蒸汽压力，F为机组负荷，a和b为系数。

2.根据权利要求1所述的一种供热期汽轮机组滑压运行优化方法，其特征在于，a的获取方法为：机组滑压运行时的主蒸汽调整阀全开工况运行，用不同的抽汽流量Q进行试验，测得试验工况下的主蒸汽压力P和机组负荷F，确定不同蒸汽流量Q时滑压曲线斜率的平均值为a。

3.根据权利要求2所述的一种供热期汽轮机组滑压运行优化方法，其特征在于，用至少3个不同值的抽汽流量Q进行试验，在每个抽汽流量Q下选取至少3个负荷点分别进行试验。

4.根据权利要求3所述的一种供热期汽轮机组滑压运行优化方法，其特征在于，用3个不同值的抽汽流量Q进行试验，分别是Q₁、Q₂和Q₃；在每个抽汽流量Q下选取3个负荷点分别进行试验，在抽汽流量Q₁下试验获得机组负荷F₁和主蒸汽压力P₁；在抽汽流量Q₂下试验获得机组负荷F₂和主蒸汽压力P₂；在抽汽流量Q₃下试验获得机组负荷F₃和主蒸汽压力P₃。

5.根据权利要求4所述的一种供热期汽轮机组滑压运行优化方法，其特征在于，

抽汽流量Q₁时系数a₁＝(F₃-F₁)/(P₃-P₁)；

抽汽流量Q₂时系数a₂＝(F₆-F₄)/(P₆-P₄)；

抽汽流量Q₃时系数a₃＝(F₉-F₇)/(P₉-P₇)；

计算系数a＝(a₁+a₂+a₃)/3。

6.根据权利要求1所述的一种供热期汽轮机组滑压运行优化方法，其特征在于，所述试验在滑压运行的阀点工况进行。

7.根据权利要求1所述的一种供热期汽轮机组滑压运行优化方法，其特征在于，系数b为不同抽汽流量下，机组负荷为0MW时的主蒸汽压力值的拟合值。

8.根据权利要求7所述的一种供热期汽轮机组滑压运行优化方法，其特征在于，用3个不同值的抽汽流量Q进行试验，分别是Q₁、Q₂和Q₃；计算抽汽流量Q₁时系数b₁，计算抽汽流量Q₂时系数b₂，计算抽汽流量Q₃时系数b₃；通过拟合方式获取拟合曲线，进而获取b。

9.根据权利要求8所述的一种供热期汽轮机组滑压运行优化方法，其特征在于，获取的拟合曲线为b＝c*Q²+d*Q+e；Q为抽汽流量，c、d和e为系数。

10.根据权利要求9所述的一种供热期汽轮机组滑压运行优化方法，其特征在于，通过拟合获取系数c、d和e的值。

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