（热能工程专业论文）基于aspnet的火电机组热经济性在线分析系统的开发.pdf

华北电力人学硕十学衍论文摘要 摘要 论文对基于a s p n e t 的b s 结构的火电机组热经济性在线分析系统进行了理论 研究与工程开发。主要工作内容为：( 1 ) 热经济分析的基本理论说明；( 2 ) 热经济性 在线分析所需参数的软测量；( 3 ) b s 结构的热经济性在线分析系统丌发的关键计 算机技术的研究；( 4 ) 基于a s p n e t 的b s 结构的热经济性在线分析系统的开发。 主要成果：( 1 ) 获得了各段抽气压力、各级加热器出口水温和表面式加热器疏水温 度的软测量模型；( 2 ) 解决了b s 环境下网页交互性较差的问题：( 3 ) 实现了网页的 无闪烁动态刷新：( 4 ) 对所研发的系统找到了高效可靠的数掘传输方法：( 5 ) 完成了基于 a s p n e t 的热经济性在线分析系统的丌发。 关键词：大型火电机组，热经济性，在线分析，a s p n e t a b s t r a c t t h i ss t u d ya i m sa tt h e o r e t i c a lr e s e a r c ha n de n g i n e e r i n gd e v e l o p m e n tf o ro n l i n e a n a l y t i c a ls y s t e mo ft h e r m a le c o n o m yf o rc o a l f i r e dp o w e ru n i tb a s e do na s e n e tb s s t r u c t u r e t h em a i nw o r k si n c l u d e s ：( 1 ) t h et h e r m a le c o n o m i ca n a l y s i se l e m e n t a r yt h e o r y s h o w s ；( 2 ) t h es o f ts e n s o rt e c h n i q u ef o ri n d e xo fo n l i n ea n a l y t i c a ls y s t e mo ft h e r m a l e e o n o m y ；( 3 ) e s s e n t i a lc o m p u t e rt e c h n o l o g yr e s e a r c hf o ro n l i n ea n a l y t i c a ls y s t e mo f t h e r m a le c o n o m yb a s e do nb s s t r u c t u r e ；( 4 ) d e s i g na n dd e v e l o p m e n to fe c o n o m y m o n i t o ra n da n a l y s i ss y s t e mo fc o a l f i r e du n i tb a s e do na s e n e t t h em a i nf r u i t s i n c l u d e s ：( 1 ) o b t a i n e dt h es o ms e n s i n gm o d e l sf o rt h ee x t r a c t i o np r e s s u r e f e e d w a t e rt e m p e r a t u r ea n d d r a i nt e m p e r a t u r e ；( 2 ) s o l v e dt h eq u e s t i o nt h a tt h eh o m e p a g ei n t e r a c t i o n 、v o r s eu n d e rt h eb s e n v i r o n m e n t ；( 3 ) r e a l i z e dt h eh o m e p a g en o tg l i t t e r sd y n a m i c a l l yr e n o v a t e s ；( 4 ) f o u n dt h eh i g h l y e f f e c t i v er e l i a b l ed a t at r a n s m i s s i o nm e t h o df o ro n l i n ea n a l y t i c a ls y s t e mo ft h e r m a l e c o n o m y ；( 5 ) i m p l e m e n tt h eo n l i n ea n a l y s i ss y s t e mo ft h e r m a le c o n o m yb a s e d o n a s p n e t h u a n gx i n g ( t h e r m a lp o w e re n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f y a hs h u n l i n k e yw o r d s ：l a r g e s c a l ec o a l - f i r e dp o w e ru n i t ，t h e r m a le c o n o m i c a lp e r f o r m a n c e ， o n l i n ea n a l y t i c a ls y s t e m ，a s e n e t 声明 拳太郑霆声明：弛她蹶提交豹矮毫学位论文莲子a s p n e t 戆农壤橇缀热经济矬 在线分析系统的丌发，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期i 日j ，在母师指导下进行 的研究工传葶鞋取得的磷突成暴壤本人蕊知。除了文孛薅剩龆以标注秘致澍之处多 ，论 文中不包含其他人已经发表或撰霉避的研究成果，也不包含为获得华北电力犬学或其他 教育机构的学位或征书而使用过豹材料。与我嚣工作的溺志对本研究所徽的任何贡献 均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意 学位论文作者签名；意日期：选! 苎：i ! 关予学位论文使用授权的说明 本人完硷了解华北魄力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保管、 弗向蠢关部门送交学位论文的原件与夔露件；学校可以采用影印、缩印或其它复皋手 段复制并保存学位论文；学校可允许学位论支被套阅或借阅；学授可以学术交流为 强静，簸籍赠送霾交凝擎德论文； 溺纛学校可驭用不同方斌在不| 习媒体上发表、传播学 位论文的全部或部分内容。 ( 掺密韵学位论文氍勰密后遵守此规定) 导师签名： 日期：塑 ，tf，lk 惫 辄 期 签诺 日 华北电力人学硕十学僻论文 1 1 课题背景 第一章引言 2 0 0 4 年以来，我国的煤电供需关系绷得较紧。掘介绍，去年我国缺电问题非常 严重，拉闸限电的省份超过2 0 个，与此相应，在需求大幅增长的推动下，煤炭紧 张的矛盾也更为突出，部分电厂供煤不足，存煤下降较快。而当f ；i 我国火力发电平 均煤耗率为4 1 0 9 ，( k w h ) ，比发达国家高出近8 0 ( k w h ) 。因此，提高火力发电行 业的节能意识，降低煤耗具有十分重要的意义。 与此同时，随着电力工业的同趋成熟，过去我冈电力行业长期垄断经营的方式 已经无法适应电力工业生产力发展的要求。打破电力工业垄断，开放市场，引入竞 争，将有利于电力工业自身的发展和电力工业管理水平的提高。“十五”计划纲要 指出了明确方向：“厂网分开、竞价上网，健全合理的电价形成机制”。在确保机组 安全运行的i j 提下，使机组始终保持最佳工况运行，最大限度的降低供电煤耗率， 切实提高机组运行经济性，是提高发电厂竞争实力的重要手段，是市场经济对发电 厂提出的现实要求。发电厂的主要任务已不再是简单的完成季度或年度发电量指 标，而是要致力于提供优质低耗的电能。因此，如何加强企业管理、降低发电成本， 提高经济效益是摆在发电企业面前的崭新课题。为在市场经济的竞争中处于有利地 位，发电厂需要对机组运行性能有全面的了解和对发电成本的准确估算，因此，建 立以经济效益为中心，以降低成本为核心，以节能增效为重点的企业经营机制将成 为今后工作的重心之一。 近几年，计算机技术为电厂性能在线监测工作的开展提供了必要的技术手段。 一般的在线监测系统通常是指借助计算机对设备运行参数进行实时测量的装置，而 火电机组性能在线监测系统除了具备以上基本功能外，还需对锅炉效率、汽轮机热 耗率、发电煤耗率等综合热经济指标进行在线计算，用经济性诊断方法确定能量损 失产生的部位及其大小，分析导致经济性损失的原因以及系统和设备的运行情况， 指导运行人员操作维护，从而减少运行中能量的损失，提高机组的运行经济性。 且i j ，由于网络技术的飞速发展，使得传统的信息处理方式发生了根本性的改 变，基于n e t 模式的火电厂热经济性在线分析系统是建设现代火电厂信息分析系统 的发展趋势，它使得软件系统的管理、维护和升级极为便利，安全性也得到了极大 的提高。因此，以国家的能源政策为指导，采用较为先进的信息处理方式，对大型 火电机组的热经济性及影响热经济性的因素作理论研究并丌发基于a s p n e t 结构 的大型火电机组热经济在线分析系统对于实时监测机组运行状态，提高机组的运行 经济性、降低发电成本将有十分重要的意义。 华北电力火学硕七学何论文 1 2 课题的研究现状嘲 目前，许多对火电机组进行热经济性分析的软件产品已经在电厂中投入使用， 对提高电厂的热经济性起到了积极的作用，并取得了一定的经济效益晦但在开发 中仍然存在以下问题： 1 热经济性分析系统的相关测点问题 热经济性分析系统所需运行参数较多，如果每一个参数都直接安装测点来获 得，则会增加安装的工作量和费用，增加分析系统的投资，而且增加后期的维护工 作量和维护费用。同时，测点太多也增加了发生泄漏的可能性，使机组的安全性降 低吐 2 热经济性分析系统的软件结构问题 ( 1 ) 早期开发的c s 结构的热经济性分析软件维护量大、硬件要求较高、信息难 以共享且安全性较低，已不能适应现如今网络化，信息化、低成本、高效率的行业 要求。 ( 2 ) 多数与热经济性相关的软件缺乏对问题域全局性的分析和设计，也没有充分 利用软件开发平台面向对象的强大功能。从而影响了软件产品的整体性能。 ( 3 ) 系统权限管理的问题。目前多数管理软件仅做到应用系统功能层上的权限控 制，而没有做到数据库访问层的权限控制。功能层权限管理的处理方式并没有控制 到后台数据库基本表，即什么角色的用户可以对哪些基本表拥有哪几种操作权限。 由于仅控制到功能层，所以并没有给软件用户的系统管理员提供一个分配数掘库基 本的访问控制界面。 ( 4 ) 程序开发语言比较局限。目前在软件开发中，往往只能局限于单一的语言开 发，无法用多种支持面向对象编程的强类型语言编写控制逻辑，不能满足多种功能 的较好实现。 ( 5 ) 基于b s 结构的热经济性分析软件系统中，很多服务器方和客户方脚本是写 在一起的，比较混乱，给编程时带来了不小的麻烦，另外，其实时性不强，丌发较 为困难，也是其不好弥补的缺点。 1 3 研究内容及目的 1 热经济性分析系统测点的优化和软测量 所谓测点优化就是找出热经济性分析所需的最小测点集合，而热经济性分析所 需的其他参数则利用其与优化后的测点集合中的测点值的数学关系求出，这就是所 2 华北电力人学硕十学付论文 谓的软测量。 测点优化的预期目标为在保证足够的计算精度和机组热经济性分析系统的稳 定性与可靠性的前提下，尽可能的减少测点。以减少测点的维护工作量和维护费用， 提高机组的安全运行水平。 2 基于a s p n e t 的b s 结构的热经济性分析系统丌发 目j i ，随着i n t e r n e t 的迅速发展、基于w e b 的应用程序越来越明显的显示出其 优势和重要性。a s p n e t 技术是m i c r o s o f t n e t 平台的重要组成部分，这种新的w e b 应 用程序开发技术具有许多优点。基于a s p n e t 技术，采用合理的开发设计模型就能 够得到结构合理、易于维护的w e b 应用程序解决方案 本课题在软件开发中顺应网络、信息技术飞速发展的要求，采用n e t 结构的软 件模式，以克服原有基于c s 的软件系统的诸多弊端，在火电厂厂级局域网的环境 下，利用t c p i p 、h t t p 等标准协议，将具有强大存储能力和管理能力的数据库应 用于网络，使之具有良好的丌放性和较高的安全性“1 。这种结构的另一优点就是在 客户端不需要开发任何的用户界面，用统一的浏览器代替原有繁琐的客户端程序， 使得软件系统的管理、维护和升级极为便利。本软件系统的丌发欲采用a sp n e t 作为开发平台，并使用强大的网络开发语占，营造出高效的网络应用程序丌发环境， 以实现一些较为复杂的功能。软件开发的预期目标： 1 ) 面向对象分析。在对问题域和系统责任深入细致分析的基础上，建立软件 系统的面向对象基本模型“1 。 2 ) 面向对象设计。在面向对象分析的基础上，考虑软件系统的具体实现。主 要是对w e b 服务器的构建以及事务处理逻辑的编写。 3 ) 面向对象编程、测试和维护。以实现： 经济指标在线监测。 实时报表的自动生成。 动态曲线的自动生成。 实时参数棒图的自动生成。 在系统全面开发的基础上，进一步完善优化，以提高软件的通用性、可复用性 和对用户需求的适应性，使软件易于维护、扩充和升级。本课题将面向对象的软件 开发方法引入软件系统的优化中，实现或部分实现软件的组件化和模块化 1 4 研究对象 1 汽轮机本体 华北电力人学硕十学伸论文 本课题研究对象是某电厂的3 0 0 m w 机组。 该机组的汽轮机是上海汽轮机厂生产的四缸四排汽亚临界、一次中间再热凝汽 式汽轮机。在保证工况( 3 1 0 m w ) 下，高、中压缸效率分别为8 5 0 6 和9 1 6 5 ， 低压缸效率修正到设计排汽容积流量及设计进汽焓时为8 8 1 9 2 机组的主要技术规范 型号：n 3 1 0 1 2 7 5 3 5 5 3 5 型式：亚临界中间再热四缸四排汽凝汽式汽轮机 额定功率：3 1 0 m w 机组在额定条件下最大出力： 除燃油加热外无其它抽汽时：3 2 3 2 m w 冬季有供暖抽汽时：3 1 1 4 m w 夏季最大出力：3 1 5 8 m w 额定转速：3 0 0 0 r m i n 转向：从机头箱发电机看为顺时针方向旋转 额定工况蒸汽参数： 主蒸汽压力温度( 高压主汽门前) ：1 7 7 5 m p a 5 4 0 再热蒸汽压力温度( 中压主汽门前) ：3 8 5 m p a 5 4 0 排汽压力：5 7 k p a 额定蒸汽流量：9 2 1 1 t h 最大蒸汽流量：9 4 7 o t h 配汽方式：喷嘴配汽 回热级数：( 三高加) + ( 一除氧) + ( 四低加) 通流级数：高压缸l 单列调节级+ 1 1 压力级 中压缸：1 0 压力级 低压缸：3 流程，每个流程5 个压力级 机组热耗：8 1 1 2 6 k j ( k w h ) 冷却水温：正常2 0 ，最高3 3 给水温度：2 5 8 额定出力时主蒸汽流量：9 2 1 t h 主机汽耗：2 9 4 k g k w h 3 热工监测和控制系统介绍 机组采用f o x b o r o 公司的d c s 系统其d c s 系统可将控制系统中采集到的数据 存到历史数据采集站中。本文充分运用d c s 上的数据，每隔一定的时间( 一般为1 秒) ，从d c s 上接收现场实时运行数据，并且将数据存入自建的数掘库中，应用这 些数据进行机组的热经济性在线监测与诊断。 4 华北电力大学硕士学付论文 第二章热经济性分析的理论基础 热经济性分析的理论基础是进行火电机组热经济性在线分析系统丌发的依据， 本章将对此作比较全面的阐述。 2 1 等效热降原理 等效热降作为一种新型的热工理论，利用其对火电厂热力系统进行经济性诊 断，具有简捷、准确、方便等特点，是热力系统经济性诊断的理论基础“。等效热 降主要用于来分析蒸汽动力装置和热力系统的经济性。对于运行电厂，可用于分析 诊断热力系统的热经济性，从而为技术改造提供确切的技术依据。在机组经济性分 析中，等效热降法对于诊断电厂能量损耗的场所和设备，查明能量耗损的大小，发 现机组存在的缺陷问题，指出节能改造的途径与措施，以及评定机组的完善程度和 挖掘节能潜力等，都是重要的技术手段。 在进行等效热降计算以前，首先应明确以下经常使用的3 个热力参数： l 、l k g 凝结水( 或给水) 的吸热量t ，； 2 、l k g 抽汽的放热量q ，； 3 、l k g 疏水的放热量yj 。 下面通过分析新蒸汽作功来说明什么是等效热降。对于纯凝气式汽轮机，l k g 新蒸 汽的作功就等于它的热降。 h=hoh。kjkg(2-1) 式中h r 蒸汽进汽轮机的初焓 k j k g ； h 广 气轮机排气焓 k j k g 。 对于有回热抽气的汽轮机，l k g 新蒸汽作功 h = 0 h o l l l l ) 一a i ( h 。一h 。) 一a 2 ( h 2 - h 。) 一鸭( h ：一1 1 1 1 ) ，z 、 = ( h o h 。11 一”i k j k g ( 2 - 2 ) r = l 式中y ，= h 。一h - q 抽气份额： y 抽气作功不足系数； r 任意抽气级的编号； z 抽气级数。 从上面的公式中可以得出，这个作功不等同于l k g 新蒸汽的简单热降，它比纯凝汽 新蒸汽热降h = h o h 。小。这个作功就称为等效热降。等效的数量含义是指回热抽 5 、 华北电力人学硕士学俯论文 气式汽轮机l k g 新蒸汽的作功，等效于( i - 喜匆只) k g 新蒸汽直达冷凝器的热降 由文献1 。，得：q = 乳一九) 一筹鲁以 ( 2 - 3 ) 各抽气等效热降h 算出后，按作功与加入热量之比，可得相应得抽气效率 巩寺 t ， 其次，我们将加热器分为两类：一类称为疏水放流式加热器，属面式加热器，其疏 水方式为逐级自流者，如图1 加热器，图中= i j i 川q ，= hj i 目以= i s 0 + ”一i q ； 另一类为汇集式加热器，是指混合式加热器或带疏水泵的面式加热器，其疏水汇集于本 加热器的进1 2 或出口者，如图2 加热器，图中i = i j i h qj = h j i y j 。t s 0 + 1 ) 一t v t 图2 - 1 疏水放流式加热器 幽2 - 2 汇集式加热器 q = 以吨叶一y 卧。- t 1 h 一 k j k g ( 2 - s ) 该式的物理意义为，排挤j 段抽汽l k g ，从j 到j - 1 级的作功为阮一_ 。) ，这 排挤抽汽到处只有( ，一等 k g 继续往后流动膨胀，而该处抛排挤抽汽的 等效热降舳m 故h y 川j - i ，1 蜮汽的作功为 一苦心，因而，级的等效热降 为h 吨归 一矧之和。 6 华北电力人学硕十学位论文 按照图2 - 2 所示汇集式加热器，根掘公式( 2 3 ) 求等效热降有： ，一i q = 鸭一) + 矾一耳 k j k g ( 2 6 ) 该式的物理意义为，汇集式加热器j 的l k g 排挤抽汽返回汽轮机作功到更低汇 集加热器m 时，它仍具有等效热降h 。而从j 到m 的焓降协，一k ) ，应减去j 到m - i 之间因抽汽份额增加而减少的作功耳，才是排挤抽汽在j 到m 的作功，即 ， j - i 眈一) 一耳两部分作功之和就是j 级的等效焓降该式对于j 和m 汇集加热 ，o m 器之间具有的汇集加热器同样适用。 热力系统一般计算方法的缺点是，以汽轮机功率不变为i j i 提，所以热力系统中 影响热经济性的任何变化，结果会导致各抽气量和总耗汽量的变化。所以必须反复 计算，才能求得经济性变化的结果。等效热降法以新蒸汽流量不变为i j 提，故热力 系统中出现任何影响经济性的变化，只改变了汽轮机的功率和该变动以后的抽汽份 额，各级抽汽流量不致全部变动。这样就能简化计算，使局部定量成为可能川。 2 2 热力系统变工况计算 热力系统变工况是指系统的工况发生变动，偏离设计工况或某一基准工况。热 力系统工况发生变动的原因是多方面的，比如机组热、电负荷变化，热力系统及设 备发生变动( 含改造) 以及蒸汽初、终参数及再热参数发生变化等等都将引起热力 系统工况发生变化。热力系统的变工况，无论它产生的原因如何，其表现出的特点 均是汽轮机的进汽量或级组通过的蒸汽流量发生变动，产生的直接结果是机组各抽 汽参数和热力系统的有关参数发生变化。热力系统变工况计算的目的在于确定汽轮 机各抽汽口和排汽端的蒸汽参数和回热系统的各相应参数，其实质是确定汽轮机新 的膨胀过程线和系统参数。 弗留格尔公式是反映流量与级组前后参数的关系式”“： 旦：( p ? - 忍b 尘 d j o 1 ( 一瞄) 、r 一 若不考虑温度变化，则 旦：f 垡：二曼! d - o 1 i ( 瑶一瑶) ( 2 - 7 ) ( 2 - 8 ) 华北电力火学硕+ 学位论文 式中d 通过级组的蒸汽流量： p 一一蒸汽压力； t - - 蒸汽温度： l 、2 一一角码，分别表示级组静后； o 角码，表示基准工况，无“0 ”角码者为变化后工况。 弗留格尔公式是亚临界工况下级组流量与压力的近似关系式。对于式( 2 8 ) ，若 初压不变( p i o = p i ) ，则流量与背压为椭圆关系；若背压不变( p 2 0 = p 2 ) ，则流量与 初压为双曲线关系。级组内级数越多，同一p l 下的临界压力p 2 c 越接近于零，应用 弗留格尔公式计算的误差越小；反之，误差越大。 弗留格尔公式在应用上有两个限制条件”： ( 1 ) 级组通流部分蒸汽流量不变，即通流部分没有蒸汽被抽出或加入。如有蒸汽 抽出或加入，但只要抽出或加入的蒸汽量比例于原流量，在忽略初温的影响下，弗 留格尔公式仍可使用。 ( 2 ) 级组通流部分的面积不变。但若通流部分面积均匀改变，且改变的百分比为 已知时，可以通过适当的修j 下后应用，即 瓮= 口蕊屠 ( 2 9 ) 式( 2 9 ) 可用来诊断级组( 不包括调节级) 通流部分故障：级组通流部分结垢( a 1 ) ，则同一d i 下，p i 必然降低。 当级组中某一级( 一般是最末级) 的喷嘴或动叶的汽流达到临界速度时，级后 压力对流量没有影响，p 2 应当不计。除此之外，对于倒数第三级之静的各级到来 级所组成的级组，级组前p i 往往是机组后p 2 的l o 倍以上，即p 2 2 小于p 1 2 的1 1 1 0 0 ， 同时忽略p 2 2 与p 2 0 2 ，又经丌方，误差很小，故p 2 也可不计。这样弗留格尔公式就 可简化为： 一 旦：旦，摩( 2 - 1 0 ) 一= = 一j d 1 0p 1 0vt 1 若不考虑温度变化，则 d ip l d 2 瓦(211)101 0p u 。“， 对于负荷变化的变工况，可以认为抽汽量比例于汽轮机的汽耗量d o ，即 d ld 0 d i od ( 2 - 1 2 ) 华北电力人学硕十学仿论文 将( 2 - 1 2 ) 式代入( 2 1 1 ) 式，便可得出抽汽压力p r 比例于汽轮机的汽耗量，即 p 。p r o 旦 ( 2 - 1 3 ) d 0 0 式( 2 1 3 ) 用于变工况条件下各级抽汽量基准值的确定，可大大简化计算。 当前负荷偏离额定负荷较大时，有些热力参数( 如排汽焓) 采用弗留格尔公式 计算的精度已不能满足工程要求。文献【1 4 】对弗留格尔公式作了改进，提高了计算 精度。改进后的弗留格尔公式为d4 ： 瓮= 会腥，2 雁，2 式中e 。i 一一级组的临界压比； 。r _ 级组的实际压比。 2 3 耗差分析原理1 5 1 1 6 ”1 ( 2 - 1 4 、 由于设备运行及操作水平等原因，机组当前运行的各参数值会偏离相应工况条 件下的目标值，使得各运行指标偏离目标值。找出主要的影响因素，并分析计算它 们对机组热经济性的影响是进行能损分析模块主要内容。由于煤耗率指标比热耗 率、汽耗率、机组效率等指标更能直观地反映机组运行的经济性，因此选取若干影 响机组煤耗的运行指标( 如主汽温、凝汽器真空、汽轮机相对内效率、加热器端差、 排烟温度、排烟氧量等) 作为监测对象，计算它们各自由于偏离基准值造成机组煤 耗率的变化量，从而运行人员可根掘煤耗变化的大小，可以直观了解影响经济性的 主要原因，有针对性地及时调整和改善机组运行热经济性，降低运行煤耗。 热力设备的完善程度、电厂经济性的高低，通常用热经济指标来表征m 1 。常用 的有实际循环效率仉，机组热耗率q 和电厂标准煤耗率b s 。 1 热经济指标变化之间的关系 由于设备或运行等原因导致经济性变化时，可用这些指标的绝对变化或相对变 化来表示。 绝对变化：a t , = r ：一仉( 2 1 5 ) g = g g(2-16) 也= 瓦一6 j( 2 1 7 ) 以上表示这些指标变化的绝对量，这是工程中常用的方法，即通常所说的煤耗降低了多 上g ，热耗降低了多少l 【j 。 相对变化： 既；箪1 0 0 或硫：鲤1 0 0 ( 2 一z s ) r ,1 , 9 华北电力人学硕十学竹论文 或 或 ( 2 - 1 9 ) ( 2 - 2 0 ) 以上表示指标变化的相对量，即变化的百分数。 实际上，各热经济指标之b j 存在着如下关系： l 却。l = l 国| = 1 8 b ，l ( 2 2 1 ) 当经济性发生微小变化时有：i 却，l = i 国| - i 历，ia l 研：i ( 2 2 2 ) 由( 2 - 2 2 ) 可知，对同一研究对象，当用上述各指标的相对变化表示热经济性变化时， 它们的相对变化率的绝对值是相同的，即变化的百分比是相同的。 2 总效率和分效率之间的关系 进行能损分析时，常常需要分析某一设备热经济性变化导致整个装置经济性的 变化，如果能直接根据分效率的变化求出总效率的变化，将会大大简化热经济性的 分析及计算过程。 火电厂的全厂总效率可以表示为5 个分效率的乘积： ，7 二= r h r ，仉r l m r g ( 2 2 3 ) 总效率与各分效率变化之间的关系可作如下分析： ( 1 ) 却。和研， 却，= 勋二 ( 2 2 4 ) 上式表明，汽轮机装黉效率轨的相对变化率硫与仉变化引起的全厂效率的相对变化率 研二是相等的。 ( 2 ) 勋。与勋。的关系 却= 刁：叩，习，7 。町。= 研 + 却：) 町，吁，玎。可，= g 0 + 8 , f i ) 又心= r , p + = r ( 1 + 却) 因此有：勿：= 却二 ( 2 2 5 ) 上式表明，锅炉效率仉的相对变化率研：与仉变化引起的全厂效率的相对变化率研二是 相等的。 同样还可以得到： 6 q ，= 5 q c ，。6 t l 。= 6 d ，6 t 1 。= 6 q q 由此可见，任意分效率单独发尘变化时，其相对变化率总等于总效率的相对变 化率，在进行局部经济分析时，将使分析计算大大简化。 ( 3 ) 单因素参数影响煤耗计算的数学模型 由静面的分析可知，单因素参数带来的煤耗变化量由下式计算： 【曲】。= 【b e ，6 j g k h ( 2 - 2 6 ) 式中：【a b l ，某一参数偏离带来的煤耗变化量。该值为正时表示煤耗增加，为负 1 0 m 争 = = 硝碱 华北电力人学硕士学位论文 时表示煤耗降低： b i 发电标准煤耗率，g k w h ： 【b e ，某一参数偏离目标值导致的经济性指标的相对变化值，可以是相对 效率变化值，如锅炉效率，机组效率等，也可以是该参数偏差引起 的机组热耗率的相对变化值，视具体情况以简化计算的原则选择， 经济性提高时为正，反之为负，。 2 4 耗差分析目标值的确定方法 当前机组运行水平的优劣，可以通过实时经济指标得到一定的反映。如果要对 运行水平作定量描述，还需要给出当前运行条件下所能达到的最佳经济指标，即目 标值i 参数的目标值( 也称参数的基准值) ，是指在某一负荷( 或主蒸汽流量) 下。某 一运行参数( 如主蒸汽压力、真空等) 在运行工况时应达到的最佳值。当i ； 值和目标 值的接近程度反映了运行经济性的好坏，运行人员应以缩小它们之间的偏差为目的 进行操作调整、优化运行。在计算运行参数偏差的煤耗变化量时，需根据当i j 值与 目标值之问的偏差来计算。可见，目标值是衡量当i j i 机组运行优劣的比较基准，是 对机组进行能损分析的依据和前提，有助于指导运行人员经济运行，并作为电厂热 经济性分析的重要依掘。 根据当前机组功率、运行工况以及机组的设计资料，由变工况计算获得目标值 的方法可以概括如下1 ”d g ： ( 1 ) 选择基准工况 基准工况是变工况计算的依据，通常选择设计工况为基准工况。 ( 2 ) 估取新汽流量仇 新汽流量目标值的确定是目标值计算的关键问题，d 。的正确与否直接影响其 它各个参数的精度。因此，可先估取一个新汽流量，后面再通过热平衡计算进行校 核。若新汽流量的当前实测值已知，可取该实测值为初始值；否则根掘发电功率虬 来估算： d o = d o o 生 ( 2 2 7 ) j y d 0 式( 2 - 2 7 ) 中d 。为设计工况下所对应的新蒸汽流量。 ( 3 ) 根掘弗留格尔公式计算汽轮机各抽汽口的压力及高压缸排汽压力。 ( 4 ) 计算汽轮机的排汽压力。 ( 5 ) 确立热力过程线，建立汽轮机变工况膨胀过程线。 调节级和末级内效率根据制造厂提供的变工况特性曲线求得，中间各级组内效 率可近似取为基准工况值。由各抽汽压力和级组内效率即可确定机组变工况下的膨 华北电力人学硕+ 学付论文 胀过程线。 。 ( 6 ) 确定各加热器的出口水温，全面确定热系统汽水参数。 ( 7 ) 热平衡计算及迭代。 参照机组的实际运行工况，对级组进行全面热平衡计算，将计算出的新蒸汽流 量成与i ； 面估取的流量d 0 进行比较，若反一d 0s e , me i 热系统的变工况计算结束， 否则取成为新蒸汽流量，回到步骤( 2 ) 。上式中的e 是迭代允许误差。实践表明， 该迭代过程能很快收敛，满足在线计算的需要。 ( 8 ) 计算各项热经济指标。 确定了各项汽水参数和汽水流量后，就可计算机组的各项热经济指标，得到机组经 济指标的目标值。 2 华北电力人学硕十学位论文 第三章热经济性分析所需参数的软测量研究 3 1 测点优化 前已述及，所谓测点优化就是找出热经济性分析所需的最小测点集合，要求这 些测点必需可靠性高、精度也高。经过对实际机组的测点的详细分析，我们选取了 主汽温、主汽压、再熟汽温、再热汽压、凝汽器真空和排烟温度等测点作为最小集 合中的元素。而热经济性分析所需的其他参数则利用其与优化后的测点集合中的测 点值的数学关系求出，这就是所谓的软测量”。 3 2 软测量概述 3 2 1 软测量的目标 本文中，软测量的目标是通流部分各级抽汽压力和各加热器进、出口水温及表 面式加热器的疏水温度。 3 2 2 软测量基础数据的来源 在热经济性在线分析系统中应用软测量方法时，其基础数据的来源是非常重要 的，要求必须准确、可靠，满足机组各种不同工况的运行特性。本文中软测量的 基础数据来源是火电机组热力系统中的就地表计在各种不同工况下的测量值。 3 3 软测量的方法 3 3 1 软测量拟合工具的选择 本文在建立软测量模型时，将借助于佛留格尔公式和工具t a b l e c u r v e ，利用 t a b l e c u r v e 进行分析计算就地表计实测数据，得出拟合方程。t d b l e c u r v ev 4 0 是当 今国际上最流行的立体图形与数理方程的拟合工具它的运算速度很快，而且它可 以提供最合适的拟合方程，用户所要做的只是提供所有的数掘信息，然后提出要求， 软件还能对用户所选择的拟合方程进行自动的检验。它可以应用于工程领域，包括 优化产品与工程设计、快速校准传感设备、分析复合化学动力等等，完全符合本文 中对热经济性分析系统所需测点进行软测量的要求。 3 - 3 2 各段抽汽压力的软测量 热经济性在线分析系统分析计算的前提是机组负荷在百分之五十额定负荷以 上本文以某电厂3 0 0 m w 机组为分析对象，该机组采用定压运行方式。对测点数 华北电力大学硕士学位论文 据的分析范围限定在负荷1 6 0 m w 3 1 5 m w 之间。本小节分析的软测量对象是通 流系统中各段抽汽压力1 。 下表为拟合软测量模型中所用到的机组实际运行数据： 表3 一l 拟台软测村模型方样测算刚数据 工况n g d o tt o p ot e l p e l p e 11 6 6 9 3 95 0 1 3 5 0 5 4 3 7 6 71 7 2 4 03 9 4 8 49 1 6 0 29 1 6 0 2 21 7 2 6 8 8 5 1 5 4 8 l5 4 5 0 8 31 7 2 7 43 9 7 7 89 1 4 8 49 1 4 8 4 31 7 7 6 3 65 2 9 2 3 8 5 4 1 5 3 81 7 1 9 24 0 0 3 09 1 4 2 69 1 4 2 6 41 8 8 1 6 55 7 5 1 4 35 3 4 5 5 61 7 0 3 54 0 3 9 49 1 2 9 79 1 2 9 7 51 9 1 1 6 2 5 7 6 5 0 45 4 0 0 6 91 6 7 8 73 8 9 5 79 1 7 5 29 1 ，7 5 2 61 9 6 3 5 65 8 9 5 2 25 3 8 2 1 l1 6 6 9 23 8 7 6 49 1 7 6 89 1 7 6 8 72 0 2 6 0 56 1 3 9 2 95 3 7 9 9 41 6 5 7 2 3 9 5 9 69 1 5 3 39 1 5 3 3 8 2 0 6 7 0 16 4 9 7 7 3 5 3 1 9 3 91 6 5 0 64 0 5 3 49 1 2 9 79 1 2 9 7 92 1 4 1 3 76 5 7 0 7 95 3 6 4 9 61 6 7 6 53 9 7 8 19 1 6 8 29 1 6 8 2 1 02 2 0 2 9 86 6 7 2 4 35 4 0 2 4 01 6 7 6 54 0 4 0 59 1 4 7 99 1 4 7 9 1 12 2 5 2 5 57 1 0 7 0 65 3 5 3 2 4 1 6 5 9 34 0 4 4 l9 1 3 4 69 1 ，3 4 6 1 22 3 1 2 3 17 1 5 9 5 05 3 5 3 7 81 6 8 0 l4 3 8 8 99 0 0 9 69 0 0 9 6 1 32 3 7 1 4 67 5 0 4 1 25 4 3 1 3 31 6 7 5 44 2 3 5 09 0 8 4 29 0 8 4 2 1 42 4 3 1 0 57 4 8 1 1 35 4 1 9 1 51 6 9 9 64 4 2 0 88 9 7 2 38 9 7 2 3 1 52 4 6 5 4 27 7 1 4 5 25 3 0 4 1 21 6 6 2 54 2 1 8 49 0 8 7 59 0 8 7 5 1 62 5 2 1 2 37 8 9 ，2 8 85 3 1 7 9 71 7 1 2 54 4 7 5 29 0 0 1 69 0 0 1 6 1 72 5 7 3 5 37 9 8 8 7 85 3 4 3 1 51 7 1 5 94 4 1 1 39 0 0 6 39 0 0 6 3 1 82 6 0 1 9 18 3 9 4 0 85 3 9 0 2 31 6 8 7 94 7 2 0 18 8 1 5 08 8 1 5 0 1 9 2 6 6 7 5 7 8 6 2 1 7 4 5 2 9 8 2 71 6 6 2 l4 5 2 3 68 9 4 9 28 9 4 9 2 2 02 7 0 7 9 18 6 7 7 4 45 2 7 4 1 41 6 4 7 34 4 6 2 98 9 8 4 48 9 8 4 4 2 12 7 7 7 2 68 7 2 8 2 15 4 1 0 0 01 6 7 6 24 5 9 6 18 9 0 2 28 9 0 2 2 2 22 8 1 ，8 5 69 0 7 4 6 l 5 3 5 0 5 21 6 7 5 54 4 9 5 08 9 7 2 l8 9 7 2 l 2 32 8 8 7 5 69 2 3 4 4 95 4 0 2 3 01 6 8 6 84 8 2 8 58 7 7 6 68 7 7 6 6 2 42 9 3 2 6 59 5 5 9 1 4 5 3 5 2 4 91 6 6 6 24 7 1 2 18 8 6 2 18 8 6 2 1 2 52 9 8 9 2 59 7 7 9 9 4 5 2 9 4 0 l1 6 6 5 64 7 0 6 98 8 7 3 28 8 7 3 2 2 63 0 0 7 7 19 8 2 4 0 95 3 3 7 9 61 6 7 3 04 7 8 4 8 8 8 2 4 68 8 2 4 6 2 73 0 6 0 8 89 5 0 1 9 65 4 5 3 1 11 6 4 3 44 6 7 7 78 8 8 8 98 8 8 8 9 2 83 0 6 1 5 81 0 1 5 3 4 4 5 2 8 8 5 31 6 8 0 24 9 0 7 58 7 3 9 38 7 3 9 3 2 9 3 1 1 8 9 71 0 3 7 1 8 2 5 2 9 3 0 21 7 1 7 24 9 4 2 28 7 1 7 88 7 1 7 8 3 0 3 1 5 1 6 71 0 4 2 2 5 45 2 9 6 4 31 7 2 5 94 9 5 0 08 7 1 7 28 7 1 7 2 表中各项的含义如下： n g 一功率，m w ： t 卜主汽温度，； t e l 低压缸排汽温度，； p c 凝汽器真空。 相应工况对应各段抽汽压力如下表3 - 2 所示： 1 4 d o r 一抽汽流量t h ； p o 主汽压力，m p a ： p e l 低压缸排汽压力，- k p a ； 华北电力人学硕七学位论文 表3 2 对应工况下各段抽气压力测量值 一i ：况 p r l p r 2p e 3p r 4p r 5p r 6p r 7p r 8 l3 3 8 3 3 1 9 4 0 60 9 5 1 50 4 1 3 61 1 2 9 7 92 1 55 5 0 6 8 38 7 0 5 3 3 3 23 4 7 3 72 0 0 4 10 9 8 7 70 4 3 7 2 1 2 3 4 6 71 6 5 6 8 45 3 0 0 5 28 6 7 7 5 3 5 3 3 5 5 1 42 0 5 2 41 0 1 1 70 4 4 9 21 2 9 8 0 51 3 0 5 8 65 0 9 7 6 28 6 5 2 8 8 3 4 3 7 7 4 92 1 6 0 21 0 6 2 80 4 6 81 3 4 0 6 3一1 0 7 6 7 65 0 0 0 88 5 9 6 5 8 3 5 3 7 8 7 62 1 7 8 31 - 0 7 1 60 4 7 2 71 2 9 3 4 6一1 0 6 9 94 9 8 7 1 68 5 6 6 6 3 1 63 8 7 7 72 2 5 7 81 1 1 2 l0 4 9 51 4 7 0 3 1- 6 2 7 9 34 7 3 8 68 5 2 7 1 0 9 74 0 1 4 42 3 3 3 3 1 1 4 8 3 0 5 1 6 2 1 5 6 1 8 22 0 8 44 5 3 0 0 l8 4 8 7 0 3 7 84 1 7 7 62 4 0 7 71 1 7 4 20 ，5 1 7 51 5 3 6 7 21 6 8 3 64 6 2 3 0 48 4 7 7 6 7 7 94 2 5 3 52 4 7 5 71 2 2 1 90 5 5 0 1 1 6 9 5 0 22 9 9 6 l4 2 5 6 0 68 4 4 1 0 4 8 1 04 3 5 8 92 5 6 3 21 2 6 5 6o 5 7 l1 6 8 3 0 16 7 7 5 44 0 6 8 5 l8 3 9 7 0 2 2 1 14 5 1 5 42 5 8 8 31 2 70 5 6 8 9 1 7 5 _ 3 1 38 4 5 94 0 9 3 3 28 3 5 1 5 9 4 1 24 6 6 1 1 2 7 4 5 4 1 3 5 9 5o 6 1 1 21 9 2 2 7 51 2 8 3 9 83 7 1 9 7 28 3 4 2 9 1 3 4 7 7 3 5 2 7 3 9 5 1 3 4 3 4