汽轮机滑压运行优化调整研究_黄海东

收稿日期 2009 03 21 作者简介 黄海东 1981 男 硕士 主要从事热力发电厂节能方面技术研究工作 汽轮机滑压运行优化调整研究 黄海东 1 常澍平 1 郭江龙 1 白中华 2 1河北省电力研究院 石家庄 050021 2中国电力科学研究院 北京 100070 摘要 建立了滑压运行曲线的计算模型 并比较了数学寻优和试验寻优两种方法 在理论分析下 给出了汽轮机运 行优化调整具体方法 该方法适用于实际工程的需要 为汽轮机组的优化运行提供了有力的指导 关键词 运行方式 可行压力区间 初压 运行参数 优化调整 分类号 T K 267 文献标识码 A 文章编号 1001 5884 2010 01 0077 02 S t u d y o nO p t i m i z a t i o nA d j u s t m e n t o f T u r b i n ei nS l i d i n gP r e s s u r eO p e r a t i o n H U A N GH a i d o n g 1 C H A N GS h u p i n g1 G U OJ i a n g l o n g1 B A I Z h o n g h u a2 1 H e b e i E l e c t r i c P o w e r R e s e a r c hI n s t i t u te S h i ji a z h u a n g 050021 C h i n a 2 C h i n a E le c tr i c P o w e r R e s e a r c hI n s t it u t e B e ij i n g100070 C h in a Ab s t r a c t S e t u pac a l c u l a t i o nmo d e l i ns l i d i n g p r e s s u r e o p e r a t i o n a n dc o m p a r e t h em a t ha n dt e s t o p t i m i z a t i o nme t h o d s a l s o a d v a n c eas p e c i f i cm e t h o do fo p t i m i z a t i o na d j u s t m e n t w h i c hc a nb ea p p l i e dt ot h ea c t u a l w o r k sr e q u i r e da n ds u p p l yf o r s t r o n gg u i d a n c ei no p t i m i z a t i o no p e r a t i o no f g e n e r a t i n gu n i t s Ke ywo r d s mo d eo fo p e r a t i o n p o s s i b l ep r e s s u r er a n g e i n i t i a lp r e s s u r e r u n n i n g p a r a me t e r s o p t i mi z a t i o n a d j u s t me n t 0 前 言 随着目前国民经济的发展与用电结构的变化 电网峰谷 差逐渐加大 大型发电机组参与调峰已经成为不争的事实 与此同时 人类对能源问题越发关切 社会对电力行业的节 能提出了更高的要求 然而系统 设备 运行参数深刻影响 着火电厂的经济性 在一定负荷下 运行方式作为调整运行 参数的主要方面 是研究火电机组运行经济性的重要课题 综合定压与滑压两种运行方式的优点 目前各个电厂一 般采用复合运行方式 1 即定 滑 定运行方式 在高负荷 区域采用定压运行 以获得较高的循环热效率 较低区域范 围采用滑压运行 获得较高的热力系统内效率 在最低负荷 之下又采用初压水平较低的定压运行 以保持锅炉的低负荷 稳定 因此 确定汽轮机组的最优运行方式 实际在一定程 度上就可以归结为最优初压的讨论上 文献 2 将最优初压 分为理论最优初压和经济最优初压 本文讨论的为经济最 优初压 1 最优运行工况 在给定负荷下 汽轮机热力系统最佳工况用数学形式表 达如下 Mi n q f D 0 p0 T0 Trh pc 1 式中 q 为热耗率 D 0为主蒸汽流量 p0为主蒸汽压力 T0为 主蒸汽温度 T r h为再热温度 pc为凝汽器压力 从汽机侧考虑 在式 1 各个输入变量中 可控变量只有 D0和 p 0 而且根据线性规划条件式 在给定负荷时 给定初 压 p 0 主蒸汽流量就确定 因此由线性规划目标式 给定一 个初压 p 0 对应一个热耗率 q 由此看汽轮机热力系统最优工况就是在给定条件下汽 轮机最优初压的选取 其建模基本思想也就是求解机组在 给定负荷下热耗率最小值所对应的主蒸汽压力 2 滑压运行曲线计算模型 滑压运行曲线计算模型是基于调节级特性曲线 3 计算 的基础上 根据已知条件 借助特性函数提供的相关数据 进 行计算 准确得到调节阀门在四阀 三阀 二阀以及单阀全开 开度下滑压运行曲线 该模型的建立参照文献 4 的方法 其程序框图如图 1所示 3 可行压力区间的确定 下面应用滑压运行曲线图来说明确定可行主蒸汽压力 区间 5 的方法 如图 2所示 该图中 o a 线 o b 线 o c 线 o d 线分别代表调节汽门四阀 全开 三阀全开 二阀全开 单阀全开时的滑压运行曲线 用 该图可以确定给定负荷时可行的主蒸汽压力的范围 比如 在给定负荷 N g E时 不论调节汽门怎么调节 可行的主蒸汽 压力必须落在区间 p o M po N 内 也即是 po M po d 内 第 52卷 第 1期汽 轮 机 技 术V o l 52 N o 1 2010年 2月T U R B I N ET E C H N O L O G YF e b 2010 图 1 滑压运行曲线计算程序 图 2 可行初压分析图 4 运行方式优化调整方法 目前对汽轮机运行优化调整主要有以下两种方法 数学 寻优和试验寻优 数学寻优的方法是利用数学规划法对式 1 求解 由于 求导困难 多采用穷举的方法 遍历整个可行压力区间 取热 耗率 q 最小时所对应的 p 0为此时最优运行初压 数学寻找 需要进行全系统的变工况计算 计算过程复杂繁琐 计算中 往往由于过多的简化处理 使得计算的不确定性高 难于实 际推广 常规试验寻优是在选定的几个基准负荷下 对每个负荷 任意取几组不同主汽压力进行试验 根据不同的主蒸汽压力 所对应的各处运行参数对比计算热耗 q 最后做出确定最优 初压曲线 常规试验寻优不但试验工作量巨大 而且很容易 出现漏点 一定程度上削弱了汽轮机运行优化调整的节能潜 力 本文结合两种方法 以试验寻优结果为准 并充分重视 理论分析对试验的指导 利用上述滑压运行曲线的计算方 法 建立试验工况可行压力区间 对其进行初步遴选 以减少 试验工况点 最大限度地削减试验成本 提高试验效率 对运 行工况偏离试验工况的各种因素进行量化 使得试验调整有 据可依 调整更为快速 精细 减少试验调整的盲目性 5 应用实例 以某电厂 N 600 16 7 537 537型凝汽式汽轮机组为 例 试验前通过计算确定给定负荷下可行压力区间 由此指 导通过试验最终确定汽轮机运行优化调整曲线 如图 3所 示 图 3 汽轮机运行优化调整曲线 与厂家给出的运行曲线相比 该曲线基于当前设备运行 环境 显得更具有使用价值 6 结束语 1 基于调节级的计算理论建立了滑压运行曲线的计算 模型 为确定可行压力区间提供科学参考 2 比较了数学寻优和试验寻优两种方法 由此基础提 出了应用理论分析的试验调整的方法 该方法在提高试验准 确性的同时减少了试验的成本 提高了试验的效率 3 给出了汽轮机运行优化调整的具体方法 适用于实 际工程的需要 为实现机组的优化运行提供了有力指导 参 考 文 献 1 沈士一 等 汽轮机原理 M 中国电力出版社 1992 2 胡 冰 张仲民 武永运 等 应用 B P 神经网络确定汽轮机组 滑压运行的最优初压 J 热力发电 2003 32 7 24 27 3 李维特 黄保海 汽轮机变工况热力计算 M 北京 中国电 力出版社 2001 4 黄海东 常澍平 许军诏 白中华 基于 M A T L A B 的汽轮机调节 级变工况快速计算方法 J 汽轮机技术 2008 50 2 103 105 5 A m i n o v R C h e r t y k o v C h o i c eo f o p t i