汽轮机滑压运行优化调整研究

第52卷第1期2010年2月汽轮机技术TURBINETECHNOLOGYVO152NO1FEB20LO汽轮机滑压运行优化调整研究黄海东，常澍平，郭江龙，白中华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TK267文献标识码A文章编号100158842010O1007702STUDYONOPTIMIZATIONADJUSTMENTOFTURBINEINSLIDINGPRESSUREOPERATIONHUANGHAIDONG，CHANGSHUPING，GUOJIANGLONG，BAIZHONGHUA1HEBEIELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE，SHIJIAZHUANG050021，CHINA；2CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE，BEIJING100070，CHINAABSTRACTSETUPACALCULATIONMODELINSLIDINGPRESSUREOPERATION，ANDCOMPARETHEMATHANDTESTOPTIMIZATIONMETHODS，ALSOADVANCEASPECIFICMETHODOFOPTIMIZATIONADJUSTMENT，WHICHCANBEAPPLIEDTOTHEACTUALWORKSREQUIREDANDSUPPLYFORSTRONGGUIDANCEINOPTIMIZATIONOPERATIONOFGENERATINGUNITSKEYWORDSMODEOFOPERATION；POSSIBLEPRESSURERANGE；INITIALPRESSURE；RUNNINGPARAMETERS；OPTIMIZATIONADJUSTMENT0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，即定一滑一定运行方式。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。L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MINQ，DO，P0，P1式中，Q为热耗率，D0为主蒸汽流量；P。为主蒸汽压力；7“O为主蒸汽温度；为再热温度；P为凝汽器压力。从汽机侧考虑，在式1各个输入变量中，可控变量只有和P。而且根据线性规划条件式，在给定负荷时，给定初压P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，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的方法，如图2所示。该图中05线、O6线、OC线、OD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，在给定负荷时，不论调节汽门怎么调节，可行的主蒸汽压力必须落在区问P。”，P。内，也即是POM，P内。收稿日期20090321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。78汽轮机技术第52卷图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。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N600167537537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，19922胡冰，张仲民，武永运，等应用BP神经网络确定汽轮机组滑压运行的最优初压J热力发电，2003，32724273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，20014黄海东，常澍平，许军诏，白中华基于MATLAB的汽轮机调节级变工况快速计算