專利名稱：一種大型汽輪機滑壓優(yōu)化的修正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種火力發(fā)電廠的大型汽輪發(fā)電機組滑壓優(yōu)化的修正方法。
背景技術(shù)：
由于社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，社會對資源需求快速增長，電煤供應(yīng)也趨于緊張，煤炭 價格的持續(xù)上漲直接造成了發(fā)電成本的增加，而電價聯(lián)動機制受國家整體經(jīng)濟環(huán)境的影響 而滯后。這一切都給發(fā)電企業(yè)造成了巨大的經(jīng)營壓力，企業(yè)利潤大幅下降甚至出現(xiàn)虧損。發(fā) 電企業(yè)能夠開展的工作就是降低單位能耗、盡量減少發(fā)電成本。因此，火電機組的運行節(jié)能 降耗已成為企業(yè)生存的客觀需要。火力發(fā)電廠的大型汽輪發(fā)電機組在日常變負荷運行過程中通常會采取復(fù)合滑壓 運行方式在高負荷區(qū)采取定壓運行方式，主要依靠高壓調(diào)門閥位的改變來調(diào)節(jié)機組負荷； 在低負荷區(qū)采取滑壓運行方式，主要依靠主蒸汽壓力的改變來調(diào)節(jié)機組負荷，而高壓調(diào)門 閥位則基本不變。對每一臺機組，制造廠一般會給出一條設(shè)計的汽輪機復(fù)合滑壓運行控制 曲線，來實現(xiàn)上述的復(fù)合滑壓運行方式，從而確保機組處于運行經(jīng)濟性較優(yōu)的狀態(tài)。然而， 在汽輪機日常運行過程中，隨著季節(jié)變換引起凝汽器壓力變化或是由于機組對外抽汽供熱 引起主蒸汽流量增加等，常會使汽輪機控制系統(tǒng)給出的高壓調(diào)門開度偏離預(yù)想的最佳滑壓 閥位，這就會對機組滑壓運行效率產(chǎn)生不利的影響。目前，隨著600、1000麗等大容量機組陸續(xù)投運的影響，各發(fā)電企業(yè)的機組平均負 荷率進一步下降，低負荷運行時間隨之增加，因此，開展大型汽輪發(fā)電機組低負荷運行階段 的滑壓優(yōu)化方法研究，保持機組在低負荷階段處于性能較優(yōu)的滑壓運行方式，對改善機組 運行效率狀況具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種大型汽輪 機負荷運行階段的滑壓偏差修正法，對機組負荷運行階段滑壓運行控制曲線進行修正，使 汽輪機在實際滑壓方式下能一直保持最佳滑壓閥位，以達到節(jié)能降耗的目的。針對一臺具體的汽輪發(fā)電機組，在機組運行參數(shù)和熱力系統(tǒng)運行狀態(tài)都變化不大 的情況下，機組負荷與主蒸汽流量成一一對應(yīng)的變化關(guān)系，而主蒸汽流量又與汽輪機高壓 調(diào)節(jié)汽門開度、主蒸汽壓力成正比例變化關(guān)系，采用下面的公式化語言來表述機組負荷、主 蒸汽壓力以及高壓調(diào)門開度這三者之間相互關(guān)聯(lián)、相互制約的關(guān)系Ng P0XCV(1)公式(1)中，Ng為機組負荷，P0為主蒸汽壓力，Cv為高壓調(diào)門開度指令，它可以看 作為一個線性化了的、反映幾個高壓調(diào)節(jié)汽門開度的綜合參數(shù)。從上面的關(guān)系式可以看出，機組負荷正比于主蒸汽壓力與高壓調(diào)節(jié)汽門開度之 積，這可以看作為汽輪機負荷控制的基礎(chǔ)關(guān)系式。然而，汽輪機實際運行過程中，隨著機組 各類運行條件的改變，若是機組負荷Ng與主蒸汽壓力&之間繼續(xù)保持固定的線性對應(yīng)關(guān)系，則汽輪機高壓調(diào)節(jié)汽門開度就會發(fā)生較大的改變，偏離預(yù)想的最佳滑壓閥位，因而對機 組滑壓運行效率產(chǎn)生不利的影響。為此，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為利用修正系數(shù)對機組滑壓控制曲線進行修正，由 此，公式(1)所表述的機組負荷、主蒸汽壓力以及高壓調(diào)門開度這三者之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系式 可以轉(zhuǎn)變成為CnXNg - CpXP0XCv(2)公式(2)中，Cn為機組運行參數(shù)變化對機組負荷的總修正系數(shù)，Cn = C^XC^X.. . XC&，Cnk表示各項運行參數(shù)偏差對機組負荷的修正系數(shù)。CP為機組熱力系統(tǒng)運行狀態(tài)變化對主蒸汽壓力的總修正系數(shù)，CP = CP1XCP2X... XCPk, CPk表示各項熱力系統(tǒng)偏差對主蒸汽壓力的修正系數(shù)。引入運行參數(shù)對滑壓控制曲線的負荷進行修正的計算方法，就是根據(jù)汽輪機實際 運行時的凝汽器壓力、主汽溫度、再熱溫度等與設(shè)計值的偏差情況，計算得出各項運行參數(shù) 變化引起機組負荷相應(yīng)變化的修正系數(shù)cnl，Q，. . . ，將這些修正系數(shù)的乘積與機組實際 運行負荷相乘，就可以計算得到修正后的機組負荷(;乂 ，以此作為機組滑壓控制曲線中的 橫坐標(biāo)。同樣地，引入熱力系統(tǒng)運行狀態(tài)變化對滑壓控制曲線的主蒸汽壓力進行修正的計 算方法，就是根據(jù)實際機組對外供熱流量、鍋爐減溫水流量以及加熱器投運狀況等各項運 行狀態(tài)改變引起主蒸汽流量的變化幅度，求得對主蒸汽壓力(在調(diào)門開度不變時，主蒸汽 壓力與主蒸汽流量成正比例變化關(guān)系)的各分項修正系數(shù)CP1，CP2，. . . CPk，以這些修正系數(shù) 乘以從機組滑壓控制曲線中查取的主蒸汽壓力(縱坐標(biāo)參數(shù))p。，就可以計算得到修正后的 機組主蒸汽壓力CpXh，并以此作為機組CCS的滑壓運行主蒸汽壓力控制目標(biāo)值。以上所述為機組滑壓優(yōu)化控制曲線的通用型修正方法，應(yīng)用這一修正方法后，汽 輪機控制系統(tǒng)會隨著運行條件改變而自動調(diào)整主蒸汽壓力與機組負荷之間的對應(yīng)關(guān)系，從 而確保汽輪機一直處于性能較優(yōu)的滑壓運行方式。具體應(yīng)用在某臺運行機組時，可根據(jù)機 組實際運行狀況進行適當(dāng)?shù)睾喕?。例如，在整個低負荷滑壓運行階段進行各項運行參數(shù)調(diào) 整時，主蒸汽溫度、再熱蒸汽溫度一般都以額定值作為控制目標(biāo)，變化幅度不大，只有凝汽 器壓力隨著冬季、夏季的環(huán)境溫度改變而有較大的變化，所以取凝汽器壓力作為主要的變 化影響因素，對機組負荷進行修正。另外，機組熱力系統(tǒng)的加熱器、給水泵等設(shè)備一般都處 于正常的運行狀態(tài)，而相對于其他運行熱力系統(tǒng)變化因素而言，機組對外供熱與否對汽輪 機主蒸汽壓力(以調(diào)門開度不變?yōu)榭刂茥l件)的影響可能要更大一些，所以將供熱流量變 化作為主要的影響因素對主蒸汽壓力進行修正。一、為了有效地排除凝汽器壓力變化對機組滑壓控制曲線應(yīng)用的不利影響，在機 組滑壓控制中引入“凝汽器壓力修正因子”，并以cnl表示“凝汽器壓力修正因子”，cnl可由 下式計算得到Cnl = l+APcXC0(3)在公式(3)中，AP。為凝汽器運行壓力與基準(zhǔn)壓力之差值，通常取凝汽器設(shè)計壓力作為基準(zhǔn)壓 力；凝汽器運行壓力可以通過實測得到，也可通過汽輪機的排汽溫度換算得到，現(xiàn)場試驗比 對表明這一求取凝汽器壓力的替代方法具有足夠的精度，完全可以滿足機組滑壓運行控
4制過程中計算“凝汽器壓力修正因子”的需要。Q為凝汽器壓力每變化lkPa對機組出力的修正系數(shù)，可根據(jù)制造廠提供的設(shè)計資 料選取，也可通過實際試驗獲得。二、為了有效地排除供熱流量變化對機組滑壓控制曲線應(yīng)用的不利影響，在機組 滑壓控制中引入“供熱流量修正因子”，并以CP1表示“供熱流量修正因子”，CP1可由下式計 算得到CP1 = l+(Fgr/Fj XCh(4)在公式(4)中，(Fgr/FfflS)為供熱流量占主蒸汽流量的百分比；Ch為供熱流量對汽輪機進汽壓力(在固定調(diào)門開度下，相當(dāng)于汽輪機進汽流量) 的修正系數(shù)，即占主蒸汽流量的百分比每增加1%，引起汽輪機進汽流量增加的比例系數(shù)， 該比例系數(shù)可以通過“等效熱降法”計算獲得。另外，如果進行機組供熱與不供熱狀態(tài)的實際比較試驗，則可以直接獲得較為確 切的主蒸汽壓力修正系數(shù)CP1。本發(fā)明采用滑壓偏差因素修正法對機組滑壓運行控制曲線的機組負荷和主蒸汽 壓力控制要素引入特定的修正系數(shù)，使汽輪機組的控制系統(tǒng)能適應(yīng)外界運行條件的變化， 及時改變其滑壓運行控制參數(shù)，從而確保汽輪機處于最佳滑壓運行方式，從而實現(xiàn)機組一 直處于較高的運行效率。采取本發(fā)明可以使機組處于較為優(yōu)化的滑壓運行方式，節(jié)省汽輪發(fā)電機組的供電 煤耗率達lg/kwh，按一臺600MW機組正常的運行負荷率折算，每年可以節(jié)省燃煤成本費用 達180萬元，取得良好的節(jié)能運行效果。下面結(jié)合說明附圖和具體實施方式
對本發(fā)明的實質(zhì)性特點作進一步說明。


圖1為本發(fā)明應(yīng)用在一臺超臨界600MW汽輪機組上、考慮夏(冬)季凝汽器壓力 變化修正的滑壓優(yōu)化控制曲線。圖2為本發(fā)明應(yīng)用在一臺125MW汽輪機組上，考慮供熱流量修正前、后的滑壓優(yōu)化 控制曲線。
具體實施例方式實施例1凝汽器壓力修正因子的應(yīng)用在機組滑壓優(yōu)化控制中引入“凝汽器壓力修正因子”，相當(dāng)于將原先固定的、一成 不變的滑壓控制曲線變成為可隨時根據(jù)凝汽器壓力變化而自動調(diào)整的一簇滑壓控制曲線。 相應(yīng)地，機組定、滑壓轉(zhuǎn)換點負荷也處于不斷地調(diào)整狀態(tài)，以保證汽輪機高壓調(diào)門處于“最 佳滑壓閥位”狀態(tài)。下面以一臺超臨界600MW機組的定、滑壓轉(zhuǎn)換點隨凝汽器真空而變化的 情況為例，說明“凝汽器壓力修正因子”的應(yīng)用方法及效果。該機組通過滑壓優(yōu)化試驗得出了機組滑壓控制曲線，確定機組定、滑壓轉(zhuǎn)折點的 機組負荷為570MW。在試驗結(jié)果計算過程中，對各個試驗工況的機組出力都進行了運行參數(shù) (其中包括凝汽器壓力)偏離設(shè)計值的修正計算。因此，定、滑壓轉(zhuǎn)折點負荷570MW是以凝汽器設(shè)計壓力5. 5kPa為參照基準(zhǔn)而確定的。從圖1中可以看出，機組在600MW額定負荷工況運行時，汽輪機背壓每變化lkPa， 機組出力、熱耗率變化幅度約為0. 954% ；機組在300MW負荷工況運行時，汽輪機背壓每變 化lkPa，機組出力、熱耗率變化幅度約為1.247%。根據(jù)這一試驗結(jié)果，對該型機組進行滑 壓控制曲線修正時，可近似地選取凝汽器壓力變化lkPa對應(yīng)的出力修正系數(shù)Q = 1 %這個 固定的修正系數(shù)。當(dāng)該機組在夏季工況額定負荷運行時，隨著外界環(huán)境溫度的上升，循環(huán)水溫度會 升至40°C左右，實際測得的汽輪機低壓缸排汽溫度更是高達46°C。根據(jù)凝汽器壓力與排汽 溫度之間的對應(yīng)關(guān)系可以查知，此時的凝汽器壓力應(yīng)為lOkPa，與凝汽器設(shè)計壓力5. 5kPa 相比，明顯偏高了 4. 5kPa。取該機組真空變化修正系數(shù)Q = 1%，則依據(jù)公式(3)可以計 算得出該運行工況的“凝汽器壓力修正因子” Cnl = 1.045。相應(yīng)地，經(jīng)過修正后的機組“名 義負荷”為CnlXNg = 1. 045X570 = 596MW。由此計算結(jié)果表明，在夏季工況高背壓運行條 件下，機組定、滑壓轉(zhuǎn)折點的機組負荷應(yīng)該從570MW上移至596MW。當(dāng)機組在冬季工況運行時，實際測得的汽輪機低壓缸排汽溫度為27°C，對應(yīng)的凝 汽器壓力應(yīng)為3.5kPa，與凝汽器設(shè)計壓力5.5kPa相比，明顯偏低了 2kPa。采用公式(3) 可以計算得到“凝汽器壓力修正因子” Cnl = 0. 98，修正后的機組“名義負荷”為CnlXNg = 0. 98X570 = 558MW。即在冬季工況凝汽器壓力偏低的實際運行條件下，機組定、滑壓轉(zhuǎn)折 點的機組負荷應(yīng)該從570MW下移至558MW。從上面的計算結(jié)果可以看出，由于受夏季、冬季工況凝汽器真空大幅度變化的影 響，機組在夏季、冬季工況的定、滑壓轉(zhuǎn)折點需上移、下移的的總變化幅度將高達38MW。由以上比較分析結(jié)果可知，對于夏季、冬季凝汽器壓力偏差幅度較大的運行工況， 通過引入“凝汽器壓力修正因子”，使機組滑壓控制曲線的實際機組負荷能夠修正至凝汽器 設(shè)計壓力，可以實現(xiàn)機組滑壓控制曲線的適當(dāng)平移，從而確保汽輪機高壓調(diào)門開度與機組 負荷之間的對應(yīng)關(guān)系能夠復(fù)現(xiàn)試驗或設(shè)計時的狀態(tài)。實施例2供熱流量修正因子的應(yīng)用如圖2所示，圖中的細實線為不供熱狀態(tài)下的兩閥全開滑壓運行主蒸汽壓力變化 曲線，該滑壓曲線的擬合公式為Y = 0. 11927X+0. 755，其中Y為主蒸汽壓力，單位MPa，X為 機組負荷，單位MW;虛線代表了該機組對外供熱16t/h狀態(tài)的兩閥全開滑壓運行的主蒸汽 壓力變化曲線，相應(yīng)的兩閥滑壓主汽壓擬合公式為Y = 0. 12003X+1. 120。對圖中的兩條曲 線進行比較后可知，在接帶同樣的機組運行電負荷時，機組供熱狀態(tài)的主蒸汽壓力設(shè)定值 要高于不供熱狀態(tài)，平均偏高幅度約為4%，由此可以計算得出機組“供熱流量修正因子”CP1 =1.04。若是從機組不供熱狀態(tài)的兩閥滑壓運行控制曲線中查取得到主蒸汽壓力&，再乘 以該“供熱流量修正因子” CP1，即可得到該機組完成供熱影響修正后的主蒸汽壓力控制值 CP1XP0 = 1. 04P0O從圖2中還可以看出，供熱、不供熱這兩條滑壓運行線與定壓運行線的交 點負荷分別為104MW和107MW，反映了機組定、滑壓轉(zhuǎn)換點負荷會由于對外供熱而有所降低 的變動情況。由以上比較分析結(jié)果可知，對于機組供熱、不供熱的實際運行情況，引入“供熱流 量修正因子”對機組滑壓控制曲線的主蒸汽壓力進行修正計算，可以確保在汽輪機高壓調(diào) 門開度保持不變的前提條件下，通過適當(dāng)提高主蒸汽壓力，來滿足熱電聯(lián)產(chǎn)的主汽流量需求。
權(quán)利要求
一種大型汽輪機滑壓優(yōu)化的修正方法，其特征在于利用修正系數(shù)對機組滑壓控制曲線進行修正，即將機組負荷、主蒸汽壓力以及高壓調(diào)門開度這三者之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系式表示為Cn×Ng∝Cp×P0×Cv，公式中，Cn為機組運行參數(shù)變化對機組負荷的總修正系數(shù)，Cn＝Cn1×Cn2×...×Cnk，Cnk表示各項運行參數(shù)偏差對機組負荷的修正系數(shù)；CP為機組熱力系統(tǒng)運行狀態(tài)變化對主蒸汽壓力的總修正系數(shù)，CP＝CP1×CP2×...×CPk，CPk表示各項熱力系統(tǒng)偏差對主蒸汽壓力的修正系數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型汽輪機滑壓優(yōu)化的修正方法，其特征在于當(dāng)季節(jié)變換引 起大型汽輪機的凝汽器壓力出現(xiàn)大幅度變化時，在機組滑壓控制中引入凝汽器壓力修正因 子Cnl，Cnl由下式計算得到cnl = 1+AP。XCQ，公式中的ΔP。為凝汽器運行壓力與基準(zhǔn)壓力 之差值，取凝汽器設(shè)計壓力作為基準(zhǔn)壓力，C。為凝汽器壓力每變化IkPa對機組出力的修正 系數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大型汽輪機滑壓優(yōu)化的修正方法，其特征在于凝汽器壓力通 過汽輪機的排汽溫度換算得到或通過實際測量獲得。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的大型汽輪機滑壓優(yōu)化的修正方法，其特征在于Ctl根據(jù)制 造廠提供的設(shè)計資料選取或通過實際試驗獲得。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大型汽輪機滑壓優(yōu)化的修正方法，其特征在于當(dāng)大型汽 輪機對外供熱流量因外界熱用戶的要求作大幅度調(diào)整時，在機組滑壓控制中引入供熱流量 修正因子CP1，汽輪機控制系統(tǒng)會根據(jù)供熱流量的變化情況而自動調(diào)整主蒸汽壓力與機組負 荷之間的對應(yīng)關(guān)系，Cp1可以由下式計算得到CP1 = l+(FgyFms)XCh，公式中的(FgyFms)為 供熱流量占主蒸汽流量的百分比，Ch為供熱流量對汽輪機進汽壓力的修正系數(shù)，即占主蒸 汽流量的百分比每增加1%，引起汽輪機進汽流量增加的比例系數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大型汽輪機滑壓優(yōu)化的修正方法，其特征在于Ch通過等效熱 降法計算獲得。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大型汽輪機滑壓優(yōu)化的修正方法，其特征在于若是進行機組 供熱與不供熱狀態(tài)的比較試驗，則可以直接獲得較為確切的主蒸汽壓力修正系數(shù)CP1。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種火力發(fā)電廠的大型汽輪發(fā)電機組滑壓優(yōu)化的修正方法。目前開展大型汽輪發(fā)電機組低負荷運行階段的滑壓優(yōu)化方法研究，保持機組在低負荷階段處于性能較優(yōu)的滑壓運行方式，對改善機組運行效率狀況具有十分重要的意義。本發(fā)明的特征在于利用修正系數(shù)對機組滑壓控制曲線進行修正，即將機組負荷、主蒸汽壓力以及高壓調(diào)門開度這三者之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系式表示為Cn×Ng∝Cp×P0×Cv。本發(fā)明采用滑壓偏差因素修正法對機組滑壓運行控制曲線的機組負荷和主蒸汽壓力控制要素引入特定的修正系數(shù)，確保汽輪機處于最佳滑壓運行方式，從而實現(xiàn)機組一直處于較高的運行效率。
文檔編號F01D17/00GK101864994SQ20091015385
公開日2010年10月20日 申請日期2009年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月16日
發(fā)明者孫永平, 朱松強, 童小忠 申請人:浙江省電力試驗研究院;浙江省能源集團有限公司