一种确定循环水系统最佳温升的计算方法

第49卷第4期汽轮机技术Vol. 49 No.42007年8月TURBINE TECHNOLOGYAug. 2007一种确定循环水系统最佳温升的计算方法杨海生',孟向明2(1河北省电力研究院,河北石家庄050021; 2华北电力设计院工程有限公司,北京100011)摘要:提供了-种通过理论计算确定循环水系统最佳温升的方法。这种方法可以借助于制造厂提供的热平衡图等资料进行计算。对-国产600MW机组进行了循环水最佳温升的计算,并对计算结果进行了分析。关键词:循环水系统;温升;最佳;计算分类号:TK212文献标识码:A文章编号:1001 5884(2007)04-0259-02A Method to Determinate the Optimal Temperature Rise of Circulating W ater SystemYANG Hai-sheng' ,MENG Xiang-ming2(1 Hebei Electric Power Research Institute , Hebei Shijiazhuang 050021 ,China;2 North China Power Engineering Co. Ltd. ，Beijing 100011 ,China)Abstract:This article provided a calculation method to determinate the optimal temperature rise for eirculating water sys-tems. .This method can be used with the help of Heat Balance Diagram provided by the manufacture. An example was givenfor a domestic 660MW unit, and analysis was made for the calculation results.Key words :circulating water system; temperature rise; optimal; calculation空,机组出力增加。但循环水泵的耗功也随之增加,因此,存0前言在着某- -最佳的循环水流量及循环水温升。汽轮机的净功率可表示为:近年来循环水泵的优化运行越来越引起各电厂的重(3)视。许多电厂相继对循环水泵进行了电机的双速改造。但其中,P.、..p分别为汽轮机功率及循环水泵耗功。在最佳循环水泵改造后的运行方式优化仍是一一个需要解决的问题。循环水 温升运行工况时,式(3)对循环水温升的偏微分满足目前,国内多数电厂“采用循环水泵微增出力的试验方下式法,来得到哪一种运行方式更经济。采用这种方法时,一般P__PoOPCENET_需要试验很多的工况,试验的具体工况要结合变负荷变环dST。一0AT= 0AT=0(4)境温度、变循环水泵运行方式来确定。如文献[1]中试验工1.1循环水温升变化时汽轮机出力变化分析况达到18个,因此现场试验方法带有很大的局限性。在某- -运行工况下，当循环水温升变化时，机组运行的本文根据国内外的相关研究成果,提出了一种根据热平背压随之发生变化。在汽轮机进汽阀位保持不变的条件下，衡图及相关设计资料进行优化计算的方法。汽轮机做功能力的变化只发生在中低压缸部分。由于进汽阀位保持不变,则高中压缸进汽流量不变。中1循环水最佳温 升的理论分析低压缸做功的变化，--方面是背压发生变化时,由于低压缸排汽焓值发生变化而引起低压缸排汽的做功变化;另一方对于目前火电机组中常用的热力系统,存在以下公式:面,由于背压变化导致凝汽器出水温度发生变化,进而引起(1)压力最低的低压加热器抽汽量及低压缸排汽量的变化,导致式中,Toms.T.me JT.、Tomw、0T。分别为凝汽器中蒸汽饱和温低压缸做功发生变化。这两种因素中,第一种因素 是主要度、环境湿球温度、冷却塔端差、凝汽器端差及循环水温升。的，而第二种因素的影响可以忽略。另外,根据凝汽器的热平衡,存在公式:考虑第一种因素情况下,低压缸排汽产生的做功能力可AT. = C,m2)表示为:P = m__....) .(5)式中,m、C,、m。分别为凝汽器中放热、循环水比热及循环式中中国煤化工缸排汽流量、发电机效水流量。率、THCNMHG气始。在一定的运行工况下,循环水流量增加时,循环水温升根谐又献[4],低压缸排入烟仔在以下关系:减少,并最终降低了凝汽器排汽饱和温度,提高了机组的真h. =hip +0.87 x(1 -0.01y) xhakem .(6)收稿日期:2006-07-29作者简介:杨海生( 1974-) ,男,工程硕士在读,主要从事汽轮机试验及经济性分析工作。260汽轮机技术第49卷式中.h.p..分别为低压缸ELEP排汽焓排汽干度、低设计参数及前述的分析计算方法计算,可得到表2所列结压缸排汽损失。果。对某- -工况下hon低压缸ELEP排汽焓的计算,可采用表2循环水温升8. 5C时的计算结果文献[3]中给出的方法求解。具体如下:循环水温升C8.58.458.55. ham = henpu.s + Shan(7)凝汽器饱和温度44.744.6544.75式中,hgm,s,、Oh.分别为排汽压力为5.08kPa时的膨胀线终凝汽器压力kPa 9.447 9. 4239.471点焓、及运行背压与5.08kPa背压的膨胀线焓差。文献[3]低压缸排汽ELEP焓值W/kg 2398.7 2398.42398.9中对这两者均给出了具体的计算方法。其中焓差为当前运低压缸排汽损失W/kg 17.9817.9318.03行背压的函数。低压缸排汽UEEP焓值J/hkg 2413.1 2412.8 2413.4某一工况的低压缸排汽膨胀线终点焓求出后，可以根据凝汽器饱和水焓kJ/kg 187.2187.0187.4制造厂家提供的排汽损失曲线计算出排汽损失。循环水流量Uh 65 9696635665 587通过上述分析,则式(4)中dAT-项可以表示为:循环水泵耗功kV549755305 466由表2中计算数据可以得到,循环水温升在8.5C时,温升每增加0.19 ,机组做功能力变化:1.2循环水温升变化时循环水泵耗功变化分析SP. =1 054 +3.6x(2412. 8-2413.4) x0. 985在某-运行工况下，当循环水流量及循环水温升变化= -187. 6kW时,循环水泵的耗功随之变化。一般对于某-确定的循环水.P... =5446-5530= -64kW系统,其单位流量的循环水耗功近似为- -常数。对于容量较SPcwNer =OP. P..p= - 123.6kW大机组,常见的循环水泵比功为0.3kW/(kg/s)o因此,确定这说明在循环水温升8.5C时,温升每增加0. IC ,机组循环水流量变化时的耗功,可以转换为求解工况改变时循环净做功能 力减少123.6kW.水流量。即:2.2 同一运行环境、不同机组负荷下的计算结果P.. = p'm.(9)运行的环境条件取表1中数值,不同负荷下的排汽流量式中.p"为循环水泵比功;m.为循环水流量。另外，根据式取制造厂热平衡图中数据,分别计算各负荷下的最优循环水(2) ,循环水流量可表示为:温升。计算结果列于表3。(10)表3不同负荷下对应的最佳循环水温升 单位:CC,AT.额定THA工况75%THA 工况50%THA 工况40% THA工况式中,h.为凝汽器排汽凝结水焓值,其它符号同前,求解的5. 154.94.75方法也- -样。求解P。及P....对0T。的偏微分时,可以针对某-循环由表3中的数据可以得到，在环境条件- -定的情况下，水温升,使其进行-微小变化,并计算出P.及....相应的循环水最佳温升随机组负荷增加而增加。在负荷较低时,最变化量,再进行两者的比较计算出机组净出力变化即可。佳温升变化趋势较平缓。2.3 同一机组负荷、不同运行环境下的计算结果2国内某 600MW机组的计算示例取负荷为额定负荷,改变运行的环境条件如环境湿球温某国产600MW机组,为四缸四排汽结构。主要设计参度冷却塔端差及凝汽器端差,并对最佳循环水温升进行计算。数列于表1。从式(1)可以看到,上述3种环境条件对凝汽器压力的表1机组主要设计参数影响是相同或等效的，因此在计算时可以将三者之和作为独夏季设计湿球温度33.3立的一项参数进行考虑,可称作总影响温度。改变总影响温冷却塔设计端差.1度后,循环水最佳温升的计算结果列于表4。凝汽器设计端差3.5表4不同总影响温度下的最佳循环水温升 单位:C末级叶片长度mm905总影响温度最佳温升末级叶片排汽面积m7.5236.25.1521.28.87循环水泵比功kW/(kg/a)0.331.25.6816.211.95额定工况低压缸排汽量中国煤化工额定工况中压缸进汽压力MPa3. 193CNMH G肯一定的情况下,循环额定工况中压缸进汽温度0537:DH.发电机效率%98.5水最佳温开与总影利温度图变化趋势相反。在总影响温度较高时,最佳温升变化趋势较平缓。2.1某一循环水温升 下的计算过程同理，可以计算出在75%、50% .40% THA工况下最佳取循环水温升分别为8.5C、8.45C 8.55,根据上述(下转第287页)第4期管博等:基于DCT的旋转机械振动信号无相移滤波方法研究287.基于DCT的无相移滤波的优点是方法简单,并且既有0.20|原始信号.滤波后信号滤波的功能,又可以压缩数据,与普通的无相移滤波相比的0.150.1缺点是不能先验地确定信号的截止频率,因此，在使用这个0.05 t方法时，可以改变压缩率,然后进行频谱分析,根据需要,使压缩后的再解压数据对信号分析影响最小。改变压缩率,可喜-0.05以间接确定无相移滤波的截止频率,压缩率大,无相移滤波-0.10的截止频率就低,压缩率小，无相移滤波的截止频率就高。-0.15本文的方法适合振动信号数据既需要无相移滤波,又需:-0.20要压缩的场合。-0.25采样时间3总结图4基于DCT滤波器的效果把离散余弦变换( Discrete cosine transfom, DCT)无相移对数据分析没有影响。滤波方法引入了旋转机械振动信号处理领城。通过对旋转0.20原始信号幅值谱机械油膜涡动振动信号的试验研究表明，基于DCT的无相移滤波方法不但能把振动数据进行无相移滤波处理,而且可量0.10-以压缩数据。该研究成果能广泛地用于旋转机械振动信号0.05滤波、压缩领域。频率(倍顿)6x议~ 8x参考文献[1] 郭瑜,秦树人.无转速计旋转机械升降速振动信号零相位阶' 滤波后信号幅值谱比跟踪滤波[].机械工程学报,2004 ,40(3) :50 -54.[2] 胡劲松,鲍吉龙,杨世鑭.旋转机械振动信号无相移滤波技术辅学0.10-研究[J].汽轮机技术,005.47(5) :360 -361. .[3] Jain,A. K. Fundamentals of Digital Image Proessing[ M]. Engle-wood Cliffs ,NJ: Prentice - Hall , 1989.05仪纹x4xsx或式8x频率(倍频)[4] Pennebaker, w. B. , and J. L. Michell. JPEG Sill Image DataCompression Standard[M]. New York , NY: Van Nostrand Rein-图5两个信号幅值谱比较hold, 1993. Chapter4.(上接第260页)总影响温度图示◆36.2- 0-31.2-26.2 -21.2.士16.2循环水温升随总影响温度的变化数据。数据整理后可以表p11示为图1。10从图1可以看到,在总影响温度较高时(一般对应为夏明:季运行工况) ,循环水最佳温升随负荷变化不大,且数值均较小,这意味着需要较大的循环水流量。运行时,可以根据现场数据计算出总影响温度,再根据运行负荷从图中查取最佳的循环水温升,通过调整循环水流30%j%70%90% .110%量满足最佳温升即可。图1循环水最佳温升曲线计环境条件下最佳的循环水温升,从而确定循环水系统的设3结论计流量。(1)通过理论分析,得到了循环水温升变化时机组出力及循环水泵耗功的计算方法。这种方法可以直接计算循环[1] 周利庆，等.循环水泵运行方式优化方法及其在华能南通电厂水温升有微小变化时机组净出力的变化,从而确定机组运行中的应用[J].电站辅机,200.3(1):33 -37.中最佳循环水温升。(2). 通过国内某600MW机组的计算示例,得到了最佳循[2]中国煤化工Steamn Turbine Performance环水温升随机组负荷及环境总影响温度的变化曲线。证明[3]CTHCN M H Ganon C.N，r1974. A这种方法是可行的,计算结果对指导现场运行操作具有实际Method tor Predicting The Peromance of Steamn Turbine Generators意义16500kW and Larger[ R]. based on ASME Paper No.62 - WA-(3)这种计算方法也可用于设计过程,用来帮助确定设209.