基于在線模型的汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)性分析

基于在線模型的汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)性分析

0充分利用機(jī)組網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控目前，中國的大型工程設(shè)備都配備了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，能夠?qū)崟r收集和顯示各種反映機(jī)器運行狀況的數(shù)據(jù)，但這些數(shù)據(jù)不能直觀地反映機(jī)組的運營效率。單元機(jī)組運行性能診斷系統(tǒng),可以充分利用電廠原有的DCS系統(tǒng)資源,即電廠原有的管理信息系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)信息資源和網(wǎng)絡(luò)的硬件資源,通過在線數(shù)學(xué)模型對一次數(shù)據(jù)進(jìn)行實時處理,形成直觀的性能結(jié)果。其特點是:充分利用機(jī)組運行參數(shù)所反映的技術(shù)信息,提供更多、更直接的反映機(jī)組運行經(jīng)濟(jì)性能的指標(biāo)數(shù)據(jù)和能損分析數(shù)據(jù),并將分析結(jié)果實時提供給運行人員,用來指導(dǎo)運行。隨著國內(nèi)電站機(jī)組計算機(jī)監(jiān)控水平的提高,對回?zé)嵯到y(tǒng)主要參數(shù)及其運行能損的在線監(jiān)測日益引起有關(guān)人員的重視。本文根據(jù)電廠的要求,對此進(jìn)行了研究,提出了一種較實用的在線數(shù)學(xué)模型,該模型已經(jīng)得到了應(yīng)用。1各級加熱器端差對熱經(jīng)濟(jì)性的影響對回?zé)嵯到y(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)性影響較大的因素有:加熱器端差,抽汽管道壓損,投入大量的一、二次減溫水,以及汽水管路的泄露等。在此主要分析加熱器端差、再熱減溫水率以及高加旁路泄漏率等的變化對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響。在同一回?zé)嵯到y(tǒng)中,各加熱器所處的位置、型式及條件各不相同,各級加熱器的端差變化對經(jīng)濟(jì)性的影響也各不相同。通過對各級加熱器端差的在線能量損失分析,可以找出對機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響較大的加熱器進(jìn)行監(jiān)控和管理,來減小端差,提高機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性,可以達(dá)到以小的投入,換取大的節(jié)能效果的目的。噴水減溫是整個機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)的一個組成部分,它的聯(lián)結(jié)方式及噴水量的改變將影響整個機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。通過對噴水量的改變對機(jī)組運行能量損失的分析,可以指導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計、運行及合理改造,它也是節(jié)能分析的一個重要方面。由于高加旁路閥門關(guān)閉不嚴(yán),致使部分給水直接從給水泵出口經(jīng)過高加旁路流入高加出口的鍋爐給水母管,從而使給水溫度下降,降低了機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。2主、再汽參數(shù)及總汽用量回?zé)嵯到y(tǒng)能損計算的理論基礎(chǔ)是等效焓降方法。計算過程所需要的一次數(shù)據(jù)主要有:主、再熱蒸汽參數(shù),各級抽汽參數(shù),各級加熱器出口水溫及疏水溫度,加熱器的汽側(cè)壓力等。2.1加熱器j的排汽效率計算的方框圖如圖1所示。圖中各符號的意義分別為:qj——1kg加熱蒸汽在加熱器j中的放熱量,kJ/kg;γj——1kg疏水在加熱器j中的放熱量,kJ/kg;τj——1kg水在加熱器j中的焓升,kJ/kg;αj——加熱器j的抽汽份額;Hj——加熱器j的抽汽等效熱降,kJ/kg;ηj——加熱器j的抽汽效率;Hi——1kg新蒸汽等效熱降,kJ/kg;Q0——循環(huán)吸熱量,kJ/kg;ηi——裝置效率。2.2加熱器端差能損監(jiān)測計算模型中,加熱器端差指的是出口端差,即加熱器汽側(cè)壓力下對應(yīng)的飽和水溫與其出口水溫的差值。在運行中,如果調(diào)整不當(dāng),使給水加熱不足,就會使加熱器實際出口水溫降低,這樣,將引起加熱器出口端差發(fā)生變化。加熱器端差的基準(zhǔn)值定義為加熱器汽側(cè)壓力下對應(yīng)的飽和水溫加上加熱器的設(shè)計端差。當(dāng)某一加熱器端差發(fā)生變化,且與基準(zhǔn)值相比變化(增大)Δτi時,使新蒸汽等效焓降增加ΔHi,循環(huán)吸熱量增加ΔQi,則裝置效率變化為δηi=ΔQηi-ΔΗΗi-ΔΗ?100％(1)如果循環(huán)吸熱量不變,則δηi=ΔΗΗi?100％(2)經(jīng)過對以上計算公式分析整理,可以得到以下計算公式,即δηi=ΚjxΔτi?100％(3)式中Kjx=f(ηj,qj,τj,Hi,ηi)定義為加熱器端差偏差因子。它的意義在于:對于不同的加熱器,由于各加熱器的抽汽效率、給水焓升等不同,計算出的偏差因子不同;對于同一個加熱器,在不同負(fù)荷下,加熱器的抽汽效率、給水焓升、以及新蒸汽等效焓降、裝置效率等不同,端差偏差因子也不同,并且隨機(jī)組負(fù)荷改變而變化;在機(jī)組運行中,即使各級加熱器具有相同的端差,由于偏差因子不同,各加熱器的運行能損不同。因此,不僅要對各級加熱器端差進(jìn)行在線監(jiān)測,也要對各加熱器端差運行能損進(jìn)行監(jiān)測。對于能損較大的加熱器尤其要引起運行人員的注意。2.3再熱吸水性能計算kpsi根據(jù)在線數(shù)據(jù)計算出再熱噴水總量,再通過其與主蒸汽量的比計算出再熱噴水率αpsi。再熱噴水率變化對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響的定量分析,可以簡述如下。對于噴水從給水泵抽頭分流的系統(tǒng),由于不經(jīng)過高壓加熱器及其產(chǎn)生的汽流不流經(jīng)汽輪機(jī)的高壓缸,故少作功ΔH,循環(huán)的吸熱量下降ΔQ,再熱噴水引起裝置熱經(jīng)濟(jì)性的相對降低δηi。與加熱器端差的計算方法相同,可以計算出噴水率隨負(fù)荷變化的偏差因子kpsi,即kpsi=f(τj,ηj,Ηi,h0,hzl)(4)式中h0——新蒸汽焓,kJ/kg;hzl——高壓缸排汽焓,kJ/kg。這樣,再熱噴水率對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響為δηi=kpsiαpsi×100％(5)2.4高加旁路系統(tǒng)在線監(jiān)測高加旁路泄漏對經(jīng)濟(jì)性影響的關(guān)鍵在于確定高加旁路的泄漏率,即高加旁路泄漏量占總給水量的比率。在線計算高加旁路泄漏率所需要的監(jiān)測參數(shù)有:給水泵出口水溫tb,最后一級高加出口水溫twi,鍋爐給水溫度tgs以及給水壓力。由此可以求得對應(yīng)的水焓hb、hwi、hgs。圖2所示為高加旁路系統(tǒng)圖。在此基礎(chǔ)上,計算高加旁路泄漏率,即αb0=hwi-hgshwi-hb(6)在確定了高加旁路泄漏率以后,在根據(jù)等效熱降法進(jìn)行能損分析。由于高加旁路泄漏使新蒸汽等效熱降增加ΔH,循環(huán)吸熱量增加ΔQ,裝置效率下降δηi。在線計算高加旁路泄漏能損的方法與計算加熱器端差方法相同,可以確定不同負(fù)荷下單位泄漏率引起的能損的偏差因子,再與實測泄漏率相乘,即為高加旁路泄漏率的在線能量損失。2.5bs式中bs—回?zé)嵯到y(tǒng)參數(shù)變化時對電廠煤耗的影響由δbs=δηi可得Δbs=δηi?bs式中bs——實時煤耗,g/(kW·h);Δbs——參數(shù)變化引起的機(jī)組煤耗變化,g/(kW·h)。3對機(jī)組運行影響的仿真結(jié)果本文以某電廠N125-13.24/535/535的熱力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)為例計算回?zé)嵯到y(tǒng)參數(shù)變化對機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響。其熱力系統(tǒng)如圖3所示。根據(jù)電廠采集的數(shù)據(jù),可以計算出機(jī)組在65%,75%,100%負(fù)荷下,各加熱器單位端差對機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響,即各加熱器的端差偏差因子。其計算結(jié)果列于表1。從表1可以看出,各個加熱器端差因子不同,對于同一加熱器,其端差偏差因子也隨著負(fù)荷的不同而變化。表1中,7號高加的偏差因子最大,而2號及1號低加次之,6號高加的偏差因子最小,它們將影響各加熱器的端差對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響程度。從表2可以看出,7號高加出口有蒸汽冷卻器,使7號高加出口水溫高于7號高加汽側(cè)壓力下對應(yīng)的飽和水溫,雖然7號高加端差偏差因子最大,但并沒有使機(jī)組的煤耗增加,反而大幅度降低。4號低加端差雖然大于2號低加端差,但由于2號低加端差偏差因子較大,2號低加端差引起的煤耗變化大于4號低加。在機(jī)組運行中或在檢修時,更應(yīng)該加強對2號低加的監(jiān)控與管理。在大部分運行工況下,再熱噴水量常等于零。也就是說,在正常運行工況下,再熱噴水并不一定投入,其常作為事故噴水對再熱汽溫加以微調(diào)。但是一旦二次噴水投入使用,其對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響是不能忽視的。由于高加旁路泄漏率較小,其對機(jī)組煤耗變化的影響并不大。4運行能損監(jiān)測通過建立回?zé)嵯到y(tǒng)運行能損在線數(shù)學(xué)模型,不僅可以在線監(jiān)測各級加熱器端差以及