本發(fā)明屬于節(jié)能技術領域，涉及一種表凝式間接空冷發(fā)電機組冷端系統(tǒng)運行優(yōu)化方法。
背景技術：
隨著社會對環(huán)保的日益重視，對燃煤發(fā)電機組的要求越來越高，要求現役燃煤發(fā)電機組經改造平均供電煤耗低于310克，除了實施改造外，對機組運行水平也提出更高要求。由于表凝式間接空冷機組本身運行經濟性較濕冷機組差，因此開展間接空冷機組冷端系統(tǒng)優(yōu)化運行的研究更加緊迫，對于降低機組煤耗和提高機組運行經濟性具有十分重要的意義。
表凝式間接空冷發(fā)電機組日常運行調整主要依靠調節(jié)循環(huán)水流量，目前系統(tǒng)運行主要依靠運行人員經驗決定運行方式，人為設定循環(huán)水流量，對于不同工況和環(huán)境因素與經濟運行背壓之間的關系缺乏定量依據，沒有科學依據，不能及時針對環(huán)境和工況變化對機組運行方式做出合理的調整，導致間接空冷機組冷端系統(tǒng)運行經濟性較差。
技術實現要素：
本發(fā)明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種表凝式間接空冷發(fā)電機組冷端系統(tǒng)運行優(yōu)化方法，該方法能夠提高燃煤間接空冷發(fā)電機組的運行經濟性，使間接空冷機組冷端系統(tǒng)運行始終處于最經濟的運行狀態(tài)，并且達到自動運行。
為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案予以實現：
表凝式間接空冷發(fā)電機組冷端系統(tǒng)運行優(yōu)化方法，當機組在穩(wěn)定負荷下運行時，運行循環(huán)水流量為qn-1，循環(huán)水泵的耗功為Pfn-1，包括以下步驟：
1)降低循環(huán)水泵耗功5％運行，即循環(huán)水泵電機以總功率Pfn＝0.95Pfn-1運行；
2)如果循環(huán)水泵耗功變化量△Pf≥△N機組發(fā)電功率變化量：
2-1)如果Pfn≤Pfmin，即qn≤qmin，則循環(huán)水泵以Pfmin運行；
2-2)如果Pfn＞Pfmin，則執(zhí)行以下操作：
a)降低循環(huán)水泵耗功5％運行，即循環(huán)水泵電機以總功率Pfn＝0.95Pfn-1運行；
b)如果循環(huán)水泵耗功變化量△Pf≥△N機組發(fā)電功率變化量；
c)如果Pfn≤Pfmin，即qn≤qmin，則循環(huán)水泵以Pfmin運行，即Pfmin下的循環(huán)水流量為最佳流量，否則重復從步驟a)開始操作；
d)如果循環(huán)水泵耗功變化量△Pf＜△N機組發(fā)電功率變化量，則取Pfn＝1.02Pfn-1運行；
e)如果循環(huán)水泵耗功變化量△Pf≤△N機組發(fā)電功率變化量，重復從步驟d)開始操作；
f)如果循環(huán)水泵耗功變化量△Pf＞△N機組發(fā)電功率變化量，Pfn＝0.99Pfn-1為最佳運行方式，即0.99Pfn-1下的循環(huán)水流量為最佳運行流量。
3)如果循環(huán)水泵耗功變化量△Pf＜△N機組發(fā)電功率變化量
3-1)增加循環(huán)水泵耗功5％運行，即循環(huán)水泵電機以總功率Pfn＝1.05Pfn-1運行，如果Pfn≥Pfmax，則取Pfn＝Pfmax運行；
3-2)如果△N＞△Pf，重復從步驟3-1)開始執(zhí)行；
3-3)否則取Pfn＝0.98Pfn-1運行；
3-4)如果△Pf＞△N，重復從步驟3-3)開始執(zhí)行；
3-5)否則取Pfn＝1.01Pfn-1為最佳運行方式，即1.01Pfn-1下的循環(huán)水流量為最佳運行流量。
表凝式間接空冷發(fā)電機組冷端系統(tǒng)運行優(yōu)化方法，當機組在穩(wěn)定負荷下運行時，運行循環(huán)水流量為qn-1，循環(huán)水泵的耗功為Pfn-1，包括以下步驟：
1)根據循環(huán)水系統(tǒng)性能試驗結果，確定循環(huán)水泵不同運行方式下的循環(huán)水流量qn、循環(huán)泵功耗Pfn；
2)在當前環(huán)境溫度和機組負荷下，計算不同循環(huán)水泵運行方式下的間冷塔進出水溫度ta2、ta1、汽輪機排汽壓力Pe；
3)計算不同循環(huán)水泵運行方式與當前運行方式下的循環(huán)水泵耗功變化量△P f和機組發(fā)電功率變化量△N，其中，△Pf＝Pfn－Pfn-1，△N＝Nn－Nn-1；
4)計算機組發(fā)電功率變化量△N與循環(huán)水泵耗功變化量△Pf的差值△N－△Pf，當差值為正數時，取差值最大的循環(huán)水泵運行方式為最優(yōu)運行方式，并將循環(huán)水泵調整為該方式下運行；當差值為負數時，現運行方式為最優(yōu)運行方式，并維持該方式運行。
與現有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
本發(fā)明可使表凝式間接空冷發(fā)電機組冷端系統(tǒng)運行更加科學合理，提高發(fā)電機組運行經濟性，同時進行自動控制運行，提高了機組自動化運行水平。具體的本發(fā)明優(yōu)化方法具有以下優(yōu)點：
1)不用進行現場性能試驗獲得不同負荷、不同環(huán)境溫度下循環(huán)水流量與背壓的關系，根據機組實際運行性能即可實現冷端系統(tǒng)運行優(yōu)化。由于隨著時間變化，條件也發(fā)生變化，不同負荷、不同環(huán)境溫度下循環(huán)水流量與背壓關系是不同的，所以采用本發(fā)明提高了運行優(yōu)化的精度，另外也降低了項目實施投資。
2)不用進行現場性能試驗獲得循環(huán)水流量與功率的關系，直接根據變頻循環(huán)水泵運行實時電機功率值進行運行優(yōu)化。由于變頻循環(huán)水泵功率與循環(huán)水流量、循環(huán)水溫度、系統(tǒng)阻力等有關，一次試驗不能代表變頻循環(huán)水泵流量與功率的永久關系，所以采用本發(fā)明提高了運行優(yōu)化的精度，另外也降低了項目實施投資。
3)本發(fā)明提供的冷端系統(tǒng)運行優(yōu)化方法可使冷端系統(tǒng)自動經濟運行，避免了運行人員人工調整的誤差，減少了運行人員勞動強度，提高發(fā)電機組運行經濟性。
4)本方法簡單易行，提高了機組自動化運行水平。
【附圖說明】
圖1為本發(fā)明變頻循環(huán)水泵配置的實施流程圖。
【具體實施方式】
下面結合附圖對本發(fā)明做進一步詳細描述：
在機組控制系統(tǒng)中加裝控制邏輯進行計算，計算出使機組運行經濟性最佳的循環(huán)水量，并自動調整循環(huán)水泵在最佳運行方式；此邏輯模塊為冷端系統(tǒng)運行優(yōu)化自動運行模塊。機組在運行中，可進行手動運行和運行優(yōu)化自動運行切換。
在環(huán)境溫度Ta≥5℃，不需要防凍時，當機組負荷運行穩(wěn)定后，即可將冷端系統(tǒng)運行模式切為運行優(yōu)化自動運行模式。
冷端系統(tǒng)運行優(yōu)化自動運行模塊實施方式為：降低循環(huán)水運行流量時，只要循環(huán)水泵耗功變化量△Pf＞機組發(fā)電功率變化量△N，繼續(xù)降低循環(huán)水運行流量，直至△Pf≤△N，如果循環(huán)水最佳運行流量達到最小值qmin(受循環(huán)水泵等限制循環(huán)水流量不能再降低)，則以qmin為循環(huán)水泵最佳運行流量。增加循環(huán)水運行流量時，只要機組發(fā)電功率變化量△N＞循環(huán)水泵耗功變化量△Pf，繼續(xù)增加循環(huán)水運行流量，直至△N≤△Pf，找到循環(huán)水最佳運行流量；如果循環(huán)水最佳運行流量q達到最大值qmax(受循環(huán)水泵等限制循環(huán)水流量不能再增加)，則qmax即為循環(huán)水最佳運行流量，保持循環(huán)水在此流量下運行。
在冷端運行優(yōu)化自動運行模式下，當穩(wěn)定運行達到1小時，運行優(yōu)化邏輯模塊開始自動運行，尋找循環(huán)水最佳運行流量，確定循環(huán)水泵最佳運行方式，并在此方式下運行。
具體實施步驟如下：
當機組在穩(wěn)定負荷下運行時，運行循環(huán)水流量為qn-1，循環(huán)水泵耗功為Pfn-1。
一)對于采用變頻循環(huán)水泵，如圖1所示，采用下列步驟：
1)降低循環(huán)水泵耗功5％運行(通過改變循環(huán)水泵電機運行頻率實現)，即循環(huán)水泵電機以總功率Pfn＝0.95Pfn-1運行(即降低循環(huán)水運行流量5％運行，調整循環(huán)水流量為qn＝0.95qn-1)。
2)如果循環(huán)水泵耗功變化量△Pf≥△N機組發(fā)電功率變化量：
(1)如果Pfn≤Pfmin，即qn≤qmin，則循環(huán)水泵以Pfmin運行；
(2)Pfn﹥Pfmin，則執(zhí)行以下操作：
a)降低循環(huán)水泵耗功5％運行，即循環(huán)水泵電機以總功率Pfn＝0.95Pfn-1運行；
b)如果循環(huán)水泵耗功變化量△Pf≥△N機組發(fā)電功率變化量；
c)如果Pfn≤Pfmin，即qn≤qmin，則循環(huán)水泵以Pfmin運行，即Pfmin下的循環(huán)水流量為最佳流量，否則重復從a)開始操作；
d)如果循環(huán)水泵耗功變化量△Pf＜△N機組發(fā)電功率變化量，則取Pfn＝1.02Pfn-1運行；
e)如果循環(huán)水泵耗功變化量△Pf≤△N機組發(fā)電功率變化量，重復從d)開始操作；
f)如果循環(huán)水泵耗功變化量△Pf﹥△N機組發(fā)電功率變化量，取Pfn＝0.99Pfn-1為最佳運行方式，即0.99Pfn-1下的循環(huán)水流量為最佳運行流量。
3)如果循環(huán)水泵耗功變化量△Pf＜△N機組發(fā)電功率變化量
(1)增加循環(huán)水泵耗功5％運行，即循環(huán)水泵電機以總功率Pfn＝1.05Pfn-1運行(即增加循環(huán)水運行流量5％運行，調整循環(huán)水流量為qn＝1.05qn-1)，如果Pfn≥Pfmax，則取Pfn＝Pfmax運行。
(2)如果△N﹥△Pf，重復從(1)開始執(zhí)行；
(3)否則取Pfn＝0.98Pfn-1運行；
(4)如果△Pf﹥△N，重復從(3)開始執(zhí)行；
(5)否則取Pfn＝1.01Pfn-1為最佳運行方式，即1.01Pfn-1下的循環(huán)水流量為最佳運行流量。
二)對于采用定速循環(huán)水泵，采用下列步驟：
間接空冷機組一般一臺機組配置三臺循環(huán)水泵，多數機組三臺循環(huán)水泵均為定速泵或高低速泵，通過改變投運循環(huán)水泵數量或者高低速切換來改變運行方式，循環(huán)水流量不可連續(xù)調節(jié)。對于采用定速循環(huán)水泵的機組，在運行優(yōu)化邏輯模塊中采用下列步驟實施冷端系統(tǒng)自動優(yōu)化運行。
在環(huán)境溫度Ta≥5℃，不需要防凍時，當機組負荷運行穩(wěn)定后，通過運行參數計算不同循環(huán)水泵運行方式下的經濟性，確定最佳運行方式，并在此方式下運行。
1)根據循環(huán)水系統(tǒng)性能試驗結果，確定循環(huán)水泵不同運行方式下的循環(huán)水流量qn、循環(huán)泵功耗Pfn；
2)在當前環(huán)境溫度和機組負荷下，計算不同循環(huán)水泵運行方式的間冷塔進出水溫度ta2、ta1、汽輪機排汽壓力Pe等性能參數；
3)計算不同循環(huán)水泵運行方式與當前運行方式下的循環(huán)水泵耗功變化量△P f(△Pf＝Pfn-Pfn-1)和機組發(fā)電功率變化量△N(△N＝Nn-Nn-1)；
4)計算機組發(fā)電功率變化量△N與循環(huán)水泵耗功變化量△Pf的差值(△N-△Pf)，當差值為正數時，取差值最大的循環(huán)水泵運行方式為最優(yōu)運行方式，并將循環(huán)水泵調整為該方式下運行；當差值為負數時，現運行方式為最優(yōu)運行方式，并維持該方式運行。
本發(fā)明的原理：
間接空冷機組冷端系統(tǒng)運行性能與機組負荷、環(huán)境溫度、循環(huán)水流量和凝汽器進水溫度等因素相關，當機組負荷和環(huán)境溫度一定，空冷塔出塔水溫(即凝汽器循環(huán)水入口溫度)受空冷塔性能、循環(huán)水體積流量的影響，不同的循環(huán)水流量導致不同的空冷塔出水溫度，對應不同的汽輪機排汽壓力，而汽輪機排汽壓力直接影響到機組運行經濟性。汽輪機排汽壓力越高，機組運行熱耗越高、發(fā)電煤耗越高；汽輪機排汽壓力越低、機組運行熱耗越低、發(fā)電煤耗越低。當機組負荷和環(huán)境溫度一定時，間冷塔出水溫度越低，汽輪機排汽壓力越低；間冷塔出水溫度越高，汽輪機排汽壓力越高；循環(huán)水流量越大，汽輪機排汽壓力越低；循環(huán)水流量越小，汽輪機排汽壓力越高；但循環(huán)水流量越大，循環(huán)水泵耗功越大，循環(huán)水流量越小，循環(huán)水泵耗功越小。所以存在最佳的循環(huán)水流量，使得汽輪機組運行經濟性最高，發(fā)電煤耗最低。
表凝式間接空冷發(fā)電機組DCS系統(tǒng)包含有如下運行參數：
1)機組發(fā)電功率N kW
2)主汽壓力P MPa
3)主汽溫度T℃
4)汽輪機主蒸汽流量Q t/h
5)環(huán)境溫度Ta℃
6)循環(huán)水流量q t/h
7)變頻循環(huán)水泵總功率Pf kW
8)汽輪機排汽壓力Pe kPa
9)間冷塔出水(凝汽器進水)溫度ta1℃
10)間冷塔進水(凝汽器出水)溫度ta2℃
在機組主汽壓力P、主汽溫度T、汽輪機主蒸汽流量Q和環(huán)境溫度Ta不變的條件下：
當循環(huán)水流量由qn-1增加到qn時：間冷塔出水(凝汽器進水)溫度由ta1n-1變化到ta1n；汽輪機背壓由Pen-1降低到Pen；機組發(fā)電功率由Nn-1增加到Nn，循環(huán)水泵總功率由Pfn-1增加到Pfn。
循環(huán)水泵耗功變化：△Pf＝Pfn-Pfn-1
機組發(fā)電功率變化：△N＝Nn-Nn-1
當機組發(fā)電功率增加量△N大于循環(huán)水泵耗功增加量△Pf時，說明循環(huán)水流量由qn-1增加到qn有利于機組運行經濟性提高；反之，△N小于△Pf時，循環(huán)水流量由qn-1增加為qn不利于機組運行經濟性提高。
所以對于間接空冷發(fā)電機組，在一定的機組負荷和環(huán)境溫度下，存在一個最佳的運行循環(huán)水流量q使機組的運行經濟性最高。本發(fā)明為了提高表凝式間接空冷機組冷端系統(tǒng)運行經濟性，使冷端系統(tǒng)運行始終處于最經濟的運行狀態(tài)，根據機組負荷、環(huán)境溫度等參數確定機組經濟運行背壓，從而確定循環(huán)水泵的經濟運行方式，達到機組運行經濟性最大，實現冷端系統(tǒng)運行自動化。本發(fā)明的目的就是尋找最佳的運行循環(huán)水流量，并使機組循環(huán)水泵自動在最佳流量下運行，達到機組運行經濟性最大化。
機組在某一負荷下，汽輪機排汽壓力的變化對機組電功率的影響可以通過汽輪機微增出力試驗得到，即通過試驗得到關系式：△N＝f(N、Pe、△Pe)。從而，根據機組運行參數發(fā)電功率N、汽輪機排汽壓力Pe，即可計算出循環(huán)水流量由q n-1變化到qn(汽輪機排汽壓力由Pen-1變化到Pen)時的機組發(fā)電功率變化量△N(△Pe＝Pen-Pen-1)。
機組DCS系統(tǒng)中有循環(huán)水泵電機總功率Pf的參數值，根據循環(huán)水泵電機總功率Pfn-1和Pfn即可計算出循環(huán)水泵耗功變化量△Pf。如果DCS系統(tǒng)中沒有循環(huán)水泵電機總功率Pf的參數值，可用電機電流值I、電壓值V和功率因數F，即可通過電壓、電流和功率因數計算出功率：Pf＝30.5×I×V×F。
以上內容僅為說明本發(fā)明的技術思想，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本發(fā)明權利要求書的保護范圍之內。