600MW机组循环水泵最佳运行方式的确定方法

浙江电力2011年第9期ZHEJIANG ELECTRIC POWER4600 MW机组循环水泵最佳运行方式的确定方法楼可炜，孙永平，秦攀, 董益华(浙江省电力试验研究院，杭州310014)摘要:针对600MW机组存在循环水流量可连续调节和不可连续调节这两种不同的循环水系统，进行了循环水系统的特性试验比较和分析，分别采用收益平衡法和收益最大法这两种计算评价方法进行了循环水系统运行方式的节能优化计算，确定出各种不同机组负荷、不同循环水进水温度条件下的循泵优化运行方式。有关计算结果可以直接用于指导运行人员进行循泵的优化调整。关键词: 600MW机组;循泵优化;收益平衡法;收益最大法中图分类号: TK264.1文献标志码: B文章编号: 1007-1881(2011)09 -0047-04Confirmation Method of Optimal Operating Mode for 600 MW UnitCirculating Water PumpLOU Ke-wei, SUN Yong-ping, QIN Pan, DONG Yi-hua(Zhejiang Eletric Power Test and Research Institute, Hangzhou 310014, China)Abstract: This paper compares and analyzes the characteristic tests of the continuous adjustable and unad-justable types of eirculating water systems for 600 MW units. The energy saving oplimization calculation of cir-culating water system operating mode is erried out by proft balance method and proft maximization method toconfrm the optimal operating modes of circulating waler pump under various unit loads, circulating water inlettemperatures. The calculation results can serve as a reference for optimization of circulating pumps by operators.Key words: 600 MW units; circulating water pump optimization; proft balance method; profit maximizationmethod循环水泵(简称循泵)运行方式的优化调整是循环水流量,只能通过改变循泵运行组合方式来火电机组运行节能的重要措施。由于涉及参数较调节循环水流量川。每台机组配备2台循泵供水，多、计算过程复杂,根据各项运行条件的变化难.邻机之间设有联络阀,通过联络阀循环水系统可以确定循泵优化调整方案。循环水系统按照循泵由单元制供水方式切换为扩大母管制方式。叶角是否可调分为流量可连续调节型和不可连续--些沿海发电机组配置了流量可连续调节的调节型。为满足机组冷端系统设备优化运行的实循环水系统。每台机组配备2台循泵,每台循泵际需求，通过对这2类循环水系统进行特性比较都设置1套供油装置及带反馈的叶片调节连杆机试验,编制了冷端优化计算程序,以确定在不同构,可在集控室实时发出动叶角度调节指令,通循环水进水温度及机组负荷条件下的循泵运行最过 改变循泵动叶开度来实现流量的连续调节。这佳方案。类循环水系统一般采用单元制形式，相邻机组之间无联络管路相连。1循环水 系统的特性差异1.2 循环水流量调节特性分析.1.1循环水 系统的类型差异流量不可连续调节型循环水系统只能通过改目前多数内陆发电厂的循泵都不能连续调节变循泵运行台数,中国煤化工系统流量fYHCNMH G48浙江电力2011年第9期的调节，运行方式可分为一机一泵、两机三泵、1台600MW机组为试验对象,在冬季、夏季和一机两泵。冬季水温较低时，每台机组各启动1春(秋)季分别进行了多个负荷工况的冷端优化试台循泵，中间联络阀关闭,即一机-泵;春(秋)季验,以大量的试验数据分析为基础，得出了各冷水温适中时，中间联络阀开启, 2台机组启动3端设备的实际运行性能以及相互影响关系,并进台循泵，即两机三泵;到夏季水温较高时，循泵行冷端优化计算，从而确保计算结果对循泵等冷全部开启，即一机两泵。总的来说，该类型循环水端设备优化调整更有现实的指导意义。系统运行方式是随着循环水温的升高，通过逐步2.2流量不可连续调节循泵的优化调整方法增加循泵运行台数来增大循环水流量,以维持凝内陆某超临界600 MW机组，循泵为流量不汽器理想的真空。对这类循环水系统进行节能优可连续调节型，只能采用一机一泵、两机三泵、化的关键是:准确把握循泵3种运行方式切换所- 机两泵这3种运行方式。通过循泵运行切换特对应的机组负荷、循环水进水温度等运行条件。性试验,得到如表1所列的循泵3种运行方式所流量可连续调节型循环水系统由于配备了2对应的循环水流量以及循泵总耗功数据。台均可实现动叶调节的循泵，除了温度较低时采取单泵运行方式,温度较高时采取双泵运行方式表1循泵3种运行方式的循环水系统运行参数外，还可以通过实时改变循泵动叶角度以及凝汽循泵运行方式流经凝汽 器的循环水流量/(t.h7)_循泵 总功耗/kW一机一泵46 2823 687.8器出口的循环水出水门开度等辅助手段来调节循两机三泵67 9075 767.8环水流量。相比流量不可连续调节型循泵的流量-机两泵81 0878 079.4“粗放”调节,它具有流量调节便捷、精细准确的特点，因此对机组冷端系统运行节能更为有利。试验中也测取了各种不同循环水温度、循环这类循环水系统优化的关键是:寻找机组在不同水流量及机组负荷运行条件下的凝汽器压力，计负荷、不同循环水温下最佳的循环水流量需求，算得出凝汽器的实际传热系数,并以此校正别尔并据此确定循泵的运行台数、动叶角度及凝汽器曼公式得出的理论计算结果，以提高冷端优化计循环水出口阀开度等可调参数。算的准确性。由于循环水流量仅与循泵运行台数相关,因2循泵优化运行方式的确定此可将机组负荷、循环水流量预先设定为固定的2.1冷 端优化计算方法参数条件,而将循环水进水温度作为变量,在5~尽管2类循环水系统冷端优化的关键问题不40C范围内按照19C的温度间隔代人计算模型进同，但都需以凝汽器变工况计算为前提,根据循行迭代计算。由此确定在不同机组负荷与水温的环水流量变化对凝汽器压力的影响，确定出循泵条件下，这3种循泵运行方式分别对应的3个凝的优化调整方向。采用经试验数据校正后的别尔汽器背压与循泵功耗。由不同的凝汽器背乐可计曼公式(2)进行凝汽器传热计算,确定不同机组负算出机组出力的变化值。当改变循环水温使这3.荷、不同循环水进水温度条件下的凝汽器压力应种循泵运行方式之间的机组负荷增加值与循泵耗达值，然后根据凝汽器耗差与循泵耗差之间的数功增加值相等时，该循环水温即为该负荷条件下值比较，以最小耗差为目标来确定循泵的最佳运循泵运行方式切换的临界温度点。行方式。在不同负荷下使用上述方法进行循环水温的.上述理论计算过程以实际试验结果为基础,迭代计算,就可找出2组临界温度序列,即一机无论哪类循环水系统,都必须知晓循泵的实际运一泵与两机三泵切换的临界温度序列、两机三泵行特性，据此确定循环水流量变化与循泵耗功变与一机两泵切换的临界温度序列。将2组序列分化之间的对应关系。通过理论计算得出凝汽器压别绘制成如图1所示的连续曲线，即可得到机组力应达值后,也需从变真空试验得出的凝汽器背负荷率在50%~100%之间、全年循环水温变化条压对机组出力影响修正曲线中，查取凝汽器压力件下所对应的循泵切换运行成本与收益达到平衡变化引起的机组出力微增数值。以内陆、沿海各的“零收 益”曲线中国煤化工MYHCNMHG2011年第9期楼可炜，等:600MW机组循环水泵最佳运行方式的确定方法190厂在整个循环水流量从25 000~65 000 t/h的连续变-机两泵运行区城化范围内，当循环水流量需求低于42000t/h时35采用单泵运行;当循环水流量需求高于42 000 t/h时，采用双泵运行。两机三乘运行区域◆单泵运行●双泵运行。5 0304 s30-15-机-泵运行区域4 0303 53060 708003 030负荷率/%2 5302 030图1某超临 界600 MW机组循泵最佳运行方式的区域划分1 5301 030-图1旨在为运行人员在全年水温、全负荷段30◆下循泵的运行方式提供简单明了的操作指导,图22000 32000 42000 52000 62 000中2条曲线既是不同循泵运行方式的最佳切换分流量/(rh)界线，也可理解为3种循泵运行方式在不同负图2流经凝汽器循环水流量与循泵功耗的关系曲线荷、循环水温条件下的收益平衡线。在某个运行区域离开曲线越远表明该循泵运行方式相对其他图3更为详细地说明了图2中单泵、双泵特方式经济性越好。由于循环水流量调整方式较为性曲线所对应的循泵动叶角度、循环水出水门开简单，这种寻找不同循泵运行方式下经济性能相度等运行条件。由图3可知:当循泵采用单泵运等点的“收益平衡法”不失为-种快速有效的优化行且动叶角度大于70%时,凝汽器循环水出口阀方法。可全开。由此表明在循环水系统运行调整时,凝2.3流量可连续调节循泵的优化调整方法汽器循环水出口阀仅在循泵单泵运行方式下配合相比循环水流量不可调节的循环水系统，动进行循环水管路压力的调节,而且其开度对管路叶可调型循泵的流量调节手段较多，因此运行方阻力的影响可以通过试验数据拟合计算得到。通式的优化也就更加复杂。由于循泵流量可以无级过试验数据的计算处理，可以得出不同循环水流调节并可连续变化，要在某个负荷及循环水温条量所对应的循泵功耗、循泵动叶角度及凝汽器循件下确定循泵运行方式，必须对所有的循泵流量环水出口阀开度之间的对应关系曲线。调节组合进行寻优选择。在循泵小流量、低扬程F凝汽器循环水出口阀开度运行T况下，还需考虑到开式水用户的要求，凝120一单泵动叶 角度汽器循环水出口阀也需随动叶角度变化而作相应110调节。由于不同的循泵动叶角度对应不同的循泵100运行特性，不同的凝汽器循环水出口阀开度对应不同的管路阻力特性。因此,要确定该类循泵的80优化运行方式，其计算难度要大大超过特性单一70-的流量不可调节型循泵。为此,必须对该类循泵e 60f及管路运行特性进行适当的简化处理。so以沿海1台亚临界600 MW机组为例，进行了一系列循环水系统优化试验。通过试验数据的分析筛选，得到了如图2所示的典型运行工况的22000 32 00042000 ，52000 62 000流量/(t-h*)循环水流量与循泵耗功关系曲线。图2中对单泵运行与双泵运行的特性曲线进行了交合处理,即.图3流经凝汽器中国煤化工方式YHCNMHG5(浙江电力2011年第9期针对循环水流量连续可调的循泵，同样可以表2优化计算后的循泵运行方式及电能收益结果通过别尔曼公式建模来进行凝汽器的变工况计机组负循环循泵 动叶角出口阀循环水流量电 能收益算。与流量不可连续调节型循泵的计算方法的区荷率/%水温/C /台度/% 位/% /(t-h")kW20380045 200116.9别是:输人计算模型的已知参数变成机组负荷及46400319.6循环水进口温度，而循环水流量作为循环迭代变7048 200557.26254 800835.1量参与计算，迭代范围从25 000~65 000t/h,迭06555 500956.7代步长为100t/h。计算目的是获取在--定的机组567001 482.3负荷及循环水温下，通过改变循环水流量而使机3结语组负荷增加值与循泵耗功增加值之差为最大,此时循环水流量即为最佳流量。这种在循环水流量流量不可连续调节型循泵一般只能采用--变化范围内，迭代寻找当前特定运行工况下最大机一泵、两机三泵、一机两泵这3种运行切换方收益的方法称为收益最大法。式，调节手段相对单一，对循环水流量调节较整个计算过程借助计算机编程来实现，只需为“粗放”。当循泵运行方式切换时，存在电能收输人当前的机组负荷及循环水温，均可自动寻优益为零的切换分界线。在不同负荷、循环水温条得到收益最高的循环水流量值，并按照图3中的件下，按照推荐的运行方式，离开电能收益平衡曲线由循环水流量值匹配得到循泵当前运行工况线越远，则获得的电能收益就越大。因此,收益下的运行台数、动叶角度及凝汽器循环水出口阀平衡法是一种快速有效的循泵优化判别方法。开度。因此,在动叶调节设备工作许可的前提下，而流量可连续调节型循泵具有调节方式简便该模型可提供在线实时的运行优化指导，实现循灵活、流量调节连续精确的优点,可做到任意机泵优化运行方式的闭环控制。组负荷、水温下均有一-种最经济的运行方式。通以循环水进水温度20心作为运行条件进行过收益最大法在全循环水流量变化范围下进行寻循泵运行方式寻优计算，并对计算结果进行优化优，可以确定在特定运行条件下电能收益最大的前后的经济性差异比较。在循泵运行优化前,进循泵优化运行方式。文中的示例计算结果表明,水温度为209C,各运行负荷段均采用单台循泵运循泵按照推荐的优化方式进行调整，可以获得显行、循泵动叶角度80%、凝汽器出口阀开度为.著的节能降耗经济效益。100%的固定运行方式,优化计算的结果如表2所参考文献:列。由表2可知，优化计算后推荐采用双泵运行方式，在机组负荷50%~ 100%的变化范围内,循.[1]韩中合. 凝汽器换热系数计算及空气含量和污垢厚度泵动叶角度需随着机组负荷的增加而逐步开大,对真空的影响分析[J]保定:华北电力大学学报,2009,36(1):59- -63.增加循环水流量来满足凝汽器热负荷增加的冷却翦天聪.汽轮机原理[M.北京:水利电力出版社,1992.需求。与优化前的循泵常规运行方式相比，循泵[3王庆,王培红,兰立君对凝汽器传热系数公式修正的研优化方式在较低机组负荷阶段可获得的电能收益究[J]华东电力,2008 ,36(12);:96- -9.并不大，但随着机组负荷的增加，优化方式可以.获得的电能收益迅速增加。当机组在100%额定收稿日期: 2011-07-04负荷运行时，计算得出双泵运行方式的动叶角度作者简介:楼可炜(1979-),男,浙江余姚人,硕士,工程师，为68%，可以获得的机组电能收益高达1 482 kW,主要从事火力发电厂热力试验及性能优化工作。占主机功率的0.25%，节能效果十分显著。(本文端辑:陆莹)建设世界一流电网」建设国际一流企业中国煤化IsYHCNMH G