基于最佳真空算法的汽轮机循环水泵优化运行研究

第39卷第3期热力遗平Vol. 39 No.32010年9月THERMAL TURBINESept. 2010基于最佳真空算法的汽轮机循环水泵优化运行研究黄萍力',徐君诏’(1.广西电网公司电力科学研究院，广西南宁530023; 2. 塔里木油田公司,新疆库尔勒841000)摘要:电厂 循环水泵的投适是由凝汽器最佳真空决定的。本文分析了现有凝汽器最佳真空的确定方法，指出其存在的不足,然后提出一种更加合理的最佳真空的确定方法，该方法比较之前的传统方法更为准确，优化了循环水泵的运行,能更加合理地指导运行人员投运设备。最后以某2X 300MW机组为例进行计算,说明了该优化方法的可行性。关键词:汽轮杌;循环水泵;最佳真空;优化运行中圈分类号:TK267文献标识码:A .文章编号:1672 - 5549(2010)03 - -0166 -04Optimal Operation Research on Steam Turbine Circulating Water PumpBased on Maximized Vacuum AlgorithmHUANG Ping-li', XU Jun-zhao'(1. Guangxi Electric Power Test and Research Institute Co., Ltd, Nanning Guangxi 530023, China;2. Tarim illfield Company, Kuerle Xinjiang 841000, China)Abstract:The operation of circulating water pump is determined by optimal vacuum of power stationcondenser. The present means of optimal condenser vacuum are analyzed and the shortcomings are pointed out,Then a more reasonable measure is proposed,. The measure enables operators to operate the equipment morereasonably because it is more accurate compared with traditional one and the operation of circulating water pump can beoptimized. Fnally, calculation is done based on 2X 300MW units to prove that optimal algorithm is feasible.Key words: steam turbine; circulating water pump; maximized vacuum; optimized operation目前电厂在循环水系统的运行方式中缺乏可随着循环水量的增加,凝汽器真空升高,汽轮机功操作的理论依据,对循环水的调节相当粗略并带率输出增加,但同时循环水泵的耗功亦随之增多,有一定的随意性,循环水系统远未达到经济运行，抵偿增发功率的收益,使汽轮机的增发功率与循造成能源的极大浪费”。因此,有必要研究在一环泵增 耗功率之差达到最大时对应的循环水量被定负荷和循环水温条件下循环水系统的最佳运行称之为最佳循环水量,相应凝汽器真空称为最佳方式,确定循环水泵的合理运行台数,保证汽轮机在最佳真空下的经济运行。本文在现有最佳真空.真空[] ,即OPum=oP,- 2 SPp(1)算法的基础上提出一种更加合理的算法,将其应式中△P,--机组的增发功率用到实际算例中证明其可行性,对电厂的节能降OP,-第i台水泵的增耗电量,i=1,2,耗工作具有深远意义。n-- -水泵的台数1现有最佳真空算法 分析值得注意的是,在发电厂运行中,汽轮机末级通流截面的大小已定,它已限制了蒸汽的容积流1.1现有 循环水系统运行指导原理量,当排汽压力降低至低于极限压力时,蒸汽膨胀在汽轮机排汽量和循环水温一定的情况下，就有一部分要 在末级叶片以后进行,它并不能增中国煤化工收稿日期:2010-01-05修订日期:2010-02-25JYHCNMH G。为研究作者简介:蕒萍力(1983-),男,毕业于东北电力大学,硕士,助理工程师,现从与心n北的成试置心1比n优化运行方面的工作。166111基于最佳真空算法的汽轮机循环水泵优化运行研究热力透平加出力,只能增大余速损失,实际上是无益的。它式中OM,--机组增发功率所带来的收益进一步给我们指出了最佳真空的意义:在运行中,OM.-第i 台水泵增加耗能所产生的凝汽器的真空并不一定是越高越好,只有在末级费用,i=1,2,~,n叶片极限压力以内,这个说法才是正确的。为此，水泵的台数应根据负荷和季节的变化,及时调整循环水泵的2.2水资 源成本计算公式运行台数或循环水量的多少,保持机组在最有利消耗水资源所产生的费用为真空下运行,以获得良好的经济效益。OMm = aOP,+ 4β(3)1.2分析现有 原理存在的不足式中a--该厂 发电所需循环水收费,元/在设计计算时,凝汽器的最佳真空是根据各MW●h种方案进行复杂的技术经济比较之后确立的)。.△P,-增加循环水量 提高真空所增发制造商提供的设备铭牌上的排汽压力并不是为某的功率,MW一个发电厂的具体情况设计的,而是具有较为广Aβ--增加循环水量导致增加的水处理泛的通用性。对具体的电厂来说,由于各地的地成本,元/h区环境差异和燃料价格等的不同,统一生产出来2.3燃料成本计算 公式的通用性设备的排汽压力并不一定是最经济的，当循环水量变化之后,真空改变,燃料量也随这就要求根据电厂的具体情况来确定凝汽器的最之改变,相应的燃料费用也随之改变,其变化量为佳真空。OMmw =(A2Cr+B,D2)-(AnCi+B,D1) (4)首先,(1)式并没有考虑水价的价格波动和水式中A.A2- 一调节循环水量前、后煤耗量,t/h处理的成本因素。因为循环水量的增加，导致循B、B2一调节 循环水量前、后油耗量,t/h环水费用有所增加，同样,处理循环水所需的化学C、C--调 节循环水量前、后煤价,元/t药剂等成本必然要相应增加,这些都是提高真空D、.D:--调 节循环水量前、后油价,元/t所需付出的水资源的成本因素。2.4相关费 用计算公式其次,(1)式并没有考虑煤和油的成本以及上改善真空的其他措施如更换喷淋装置、消除网电价的波动,燃料价格和上网电价不稳定使发凝汽器冷却水管结垢堵塞、实施冷却塔水池清洗电企业在计算投入和产出时不仅要计算燃料量、等属于非连续性投资,采取这些措施的费用为上网电量,还要考虑燃料价格和上网电价,这些也Mm元,实施这些措施的时间共花费T小时,则每是提高真空所需付出的成本因素。小时所平均消耗的费用为再次,(1)式并没有考虑提高真空所采取的.OMw = Mmu/T(4)措施所产生的相关费用,例如更换喷淋装置、消.2.5 改进的最佳真空计算公式换算除凝汽器冷却水管结垢堵塞.实施冷却塔水池清(2)式中的相关项可分开计算,其中总的投入洗等。费用为:OM.=OMm+oMm+OMm(5)2优化后的最佳真空算法总的收益为:OM, = 1000PJ(6)2.1优化算法计算 公式式中J为上网电价。传统方法由于只考虑功率因素,并不能完全反映一个企业真实的经济成本,而评价设备运行3算例分析经济性时,必须将所有经济成本全都考虑在内才能为企业做出准确判断,因此,改进的算法将从经以某火力发电厂2X 300MW汽轮发电机组济成本人手来解决最佳真空问题。为例该厂每台机织配名?台循亙,现处在冬季正改进的最佳真空计算公式为运行中国煤化工环水泵,考虑是M... =sM,- 2 sM.(2)否需YHCNMHG消耗水资源所产生的费用为:,II||I|167|第3期基于最佳真空算法的汽轮机循环水泵优化运行研究费1 C循泵启动前后相关数据汇总表发电机功率煤量煤价循环水耗量水价水处理费用项目MWt/h_元/t .t/h元/MW. h元/h调节前299.76122. 43632. 6247580. 5237.7调节后301.29122. 25636.92866347.1A循泵电流油价C循泵电流油量B循泵电流元/t元/kW.hA180.25321.90.35176.9183. 45357.4186. 6179. 3SM. =aOP, + Oβ=0.52* (301. 29 - 299.76)186. 6A * 6000V=1.1196MW,而增开循泵使机+(47.1- 37.7)=10. 20元/h组出力提高了301. 29 - 299. 76= 1. 53MW,1.53燃料成本为:- 1.1196> 0,证明增开循泵C可以使机组运行△M. =(A2Ci+ BrD2)-(A;Ci+ B.D)=更经济,与改进算法的结论- -致。(122. 25* 636. 9+0)- (122. 43* 632. 6+0)=但假如投入C循泵后煤价涨幅较大，由411.81元/h632. 6元/t涨至638元/t,而不是现在的636. 9由于没有采取改善真空的其他措施,相关费元/t,则最终的OM=-21.0<0元/h,也就是用OMm=0元/h说投入C循泵后如果煤价超过638元/t,那么C因此,由(6)式可得循泵的投人将是不经济的。由此可见，优化后的OM.=0M+OMm+OMm=10.20+411.81算法由于考虑了价格等因素的影响,因此能更加.+0= 422.01元/h全面地反映机组的实际情况。总收益为:OM,=0PJ =0.35 * (301. 29 -考虑到机组大多在变工况下运行(负荷或水299. 76) * 1000=535. 5元/h温偏离额定工况),考虑到机组负荷或水温常偏离即sMmx =535.5-422.01= 113.49元/h额定工况运行,因此再分别列举机组50%工况且因为OMmx>0,所以在此时投用C循环水泵额定水温条件下,以及机组在夏季高温冷却水条是可行的,也是更经济的。件下且额定负荷时,运行不同数量的循环水泵对如果采用传统算法,C循环水泵的耗功为机组经济性的影响。表2额定负荷且夏季高冷却水温条件下C循泵启动前后相关数据汇总表媒价元/b303. 93124.41251270.5236.8305. 82124. 272893553. 1电价C循泉电流元/180.10.35 .，188.15357.189. 7183.3得OM_=QM.+OM+OMm=17.28+因为AMm>0,所以投用C循泵是经济的。445. 79+0=463.07元/h由于机组提高功率为1. 89MW,大于C泵耗功OM,=OPJ=0.35* (305. 82一303. 93) *1.14MW,所以与传统算法结论一致。但是当投1000= 661.5元/h运后煤价大于638.5元/t时,Mx<0,则投运COMmx = 661.5- 463.07= 198.43元/h循泵将不经济,与传统结论相反。喪3额定水温且50%负荷工况下C循泵启动前后相关数据汇总表家量l/h_t/h元/MW.h150. 296.432435833.28063150. 7866.29636. 9n 5243.7油中国煤化工176. 2YHCNMHG.172.85357. 4183..175. 1681111基于最佳真空算法的汽轮机循环水泵优化运行研究热力透平得OM=OMm+OM_+AM=11.07+种更加科学合理的算法,由于该优化算法考虑了196. 48+0=207. 55元/h各类价格等因素影响,可以最真实地反映机组经OM,=0PJ =0.35* (150. 78- 150. 29) *济性,对发电企业能够起到更加合理的指导作用。1000= 171. 5元/h同时,将该算法运用到实例中进行计算,证明其应sM.mx =171.5-207.55=- 36.05元/h用到电厂运行实际中是可行的。循环水泵的优化因为OMx <0,所以此时投运C循泵是不经济运行是电厂节能的重要一环,希望能将该方法普的。由于机组提高功率为0. 49MW小于C泵耗功及应用到各个电厂,对电厂的节能降耗工作起到1. 09MW,所以与传统算法结论-致。但是当投运C积极的推进作用。循泵后煤价小于636. 35元/t时, 0Mm>0,则此时投运C循泵将是更加经济,与传统结论相反。参考文献:[1]郑体寬热力发电厂[M].北京:水利电力出版社,1986.[2]赵常兴.汽轮机组技术手册[M].北京:中国电力出版社，4结论2007.[3]陈大燮.动力循环分析[M].上海:上海科学技术出版社，本文通过对现有最佳真空算法进行分析,阐1981.述了其在实际应用中存在的不足,进而提出了一(上接第162页)线,可以在满足工程要求的情况下2);1-28.对斜裂纹模型进行简化,对轴系扭转剪应力的计[5]程新，赵树山.断裂力学[M].北京,科学出版社.2006.[6] (苏)皮萨连柯等.材料力学手册[M].河北科学技术出版社，算可以实现“以横代斜”。1984.[7] Sekhar, A s and Prasad, P Balaji. 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Journal of Sound and Vibration, 2007, 303(1 -(上接第165页)例来实现其温度的控制,不仅稳定及蓄能装置的使用有效地保证了系统的安全运行。了润滑油供油温度,更减少了用户对冷却水量的(2)通过油箱、滤油器、节流阀等设备的设计控制。及改进对润滑油质的维持进行了一定的探讨。(3)模块化的设计理念、温度控制阀的引人大5结论大改善了系统的可靠性、降低了用户成本。本文详细介绍了超超临界1000MW系列给水泵汽轮机的润滑油系统的主要技术特点,与传.[1]何翊皓.4X 600MW汽轮机润滑油系统事故分析[J].发电设备，2006(5):348- -350.统的给水泵汽轮机的润滑油系统相比,超超临界.1000MW系列给水泵汽轮机润滑油系统的优越中国煤化工能的可靠性[J].电力性主要体现在以下几个方面:[3]蜻:YHCNMHG].电力安全技术，(1)通过油泵的优化设计、切换控制逻辑的改进2007,9(7);43.膝III1169I