东汽600MW超临界汽轮机组滑压优化研究

第57卷第4期2015年8月汽轮机技术TURBINETECHNOLOGYV0L_57N04AUG2015东汽600MW超临界汽轮机组滑压优化研究董益华浙江省浙能技术研究院，杭州310000摘要针对东汽600MW超临界汽轮机组的滑压运行特性，开展了结合运行参数调整和配汽方式改造的滑压优化试验，获取既降低能耗又提高负荷响应能力的最佳滑压曲线，深度优化了机组的滑压运行方式，同时针对滑压曲线应用过程中偏离最佳滑压阀位的实际情况进行了分析，提出了滑压曲线的修正方法，有效的保障了滑压优化效果，对同类机组具有一定的借鉴意义。关键词600MW汽轮机；滑压优化；配汽方式；滑压曲线修正分类号TM267文献标识码A文章编号10015884201504030703RESEARCHONSLIDINGPRESSUREOPTIMIZATIONFORDEC600MWSUPERCRITICALSTEAMTURBINEDONGYIHUAZHEJIANGENERGYGROUPRD，HANGZHOU310000，CHINAABSTRACTCONSIDERINGTHECHARACTERISTICSOFSLIDINGPRESSUREOPERATIONFORDEC600MWSUPERCRITICALSTEAMTURBINE，CARRYOUTTHEOPTIMIZATIONTESTOFSLIDINGPRESSUREBYPARAMETERADJUSTINGCOMBINEDWITHVALVEMANAGEMENTTRANSFORMATION，OBTAINTHEBESTSLIDINGPRESSURECURVEWHICHREDUCEENERGYCONSUMPTIONANDIMPROVELOADRESPONSECAPACITY，OPTIMIZEDTHESLIDINGPRESSUREOPERATIONDEEPLYTHENANALYSISTHEACTUALSITUATIONOFDEVIATEFROMSLIDINGPRESSURECURVEINAPPLICATIONPROCESS，PUTFORWORDTHECORRECTIONMETHODOFSLIDINGPRESSURECURVE，ENSURETHEEFFECTIONOFSLIDINGPRESSUREOPTIMIZATION，PROVIDEAREFERENCEFORSIMILARUNITSKEYWORDS600MWSTEAMTURBINE；SLIDINGPRESSUREOPTIMIZATION；VALVEMANAGEMENT；CORRECTINGSLIDINGPRESSURECNRVE0前言随着电力供求关系及供用电结构的变化，火电机组利用小时数逐年下降，电网峰谷差逐年增大，使得机组经常偏离设计工况运行，机组在部分负荷时的经济性如何以及如何提高部分负荷时的经济性是摆在技术人员面前的重要课题，汽轮机组滑压优化试验则是解决这个课题过程中经常采用且十分有效的手段之一。1机组概述某厂采用东汽600MW超临界汽轮机组，系一次中间再热、冲动式、单轴三缸、双背压四排汽、凝汽式汽轮机，机组型号N600242566566，闭式循环冷却水，设计背压55KPA。汽轮机进汽采用喷嘴调节，共有4组高压缸进汽喷嘴，由4个高调门CV控制，原设计为复合配汽方式。设计配汽曲线如图1所示，在流量指令较小时，4个高调门同时开启，随着流量指令的增加，CV2、CV3、CV4开度增大，而CV1开度在流量指令增至46后减小，流量指令增至89左右时，CV1开度再次增大。该配汽方式在高负荷区域、越熙挺流量指令，图1设计配汽曲线效率较高，在部分负荷时则节流损失较大，最佳负荷点在90额定负荷以上。2滑压优化试验21滑压优化方法机组滑压曲线直接反映了主汽压力控制值与机组负荷之间的对应关系，在一定的热力系统运行状态及运行参数条收稿日期20150403作者简介董益华1979，男，浙江奉化人，硕士，高级工程师，主要从事火力发电厂热力试验及性能优化工作。308汽轮机技术第57卷件下，一旦确定了机组变负荷过程中的高调门开度控制方式，就相应地确定了机组负荷与主汽压力之间的对应关系，于是，机组滑压曲线也就固定下来了，因此，滑压优化的试验过程实质上就是确定“最佳滑压阀位”的过程。理论上讲，“最佳滑压阀位”的获取是在一些典型负荷点上设置不同的高调门开度，综合诸如主汽压力、高压缸效率、小机进汽流量及给水泵焓升等因素影响，比较得出每个试验负荷点上机组效率最高的滑压阀位，由这些效率最高点相连而形成机组滑压曲线。但实际试验过程中常常会遇到的问题是不同滑压阀位对应的性能差异较小，单个负荷点之间的比较容易受试验误差的干扰和影响；由效率最高点连接而成的滑压曲线可能会出现弯折、畸变的现象，对AGC负荷调节产生不利影响。出于降低试验误差以及利于AGC负荷调节的需求，本文采用了“线对线”的滑压优化试验方法，由不同的滑压阀位确定不同的滑压曲线，每条滑压曲线的滑压阀位基本一致，将多个试验负荷点组成的不同滑压曲线进行综合比较，从而得出相对较优的滑压曲线|4J，采用“线对线”滑压优化试验方法的滑压曲线型式一般如图2所示。L卣负荷MW图2滑压曲线22首次优化试验首先进行了设计滑压曲线下的变负荷性能摸底试验，设计滑压曲线及其经济性能曲线见图2、图3“滑压优化前”，在受AGC调节的50100额定负荷范围，定滑压切换点负荷约545MW，负荷高于545MW时，机组以定压方式运行，主汽压力维持额定，高调门开度随着负荷的升高而增大，负荷低于545MW时，机组以滑压方式运行，主汽压力随着负荷的降低而减小，高调门开度变化不大，调节器平均指令约856CV1开度9，CV2开度35，CV3开度35，CV4开度52，4个高调门均存在较大的压损，节流损失严重。设计滑压曲线应用于DCS逻辑中的计算公式如式1所示P指的是机组当前负荷，MW；POOP指的是主汽压力控制值，MPAA，逻辑中设置了主汽压力控制值的高低限，高限为额定主汽压力，低限则为保持锅炉低负荷稳定运行的最低主汽压力。P0一00427PF092851优化试验在图1所示设计配汽曲线的基础上进行，优化后推荐的滑压曲线如图2所示“首次滑压优化后”，DCS逻辑中的计算公式如式2所示，定滑压切换点负荷约580MW，羹图3热耗率与负荷关系曲线滑压运行时高调门开度基本不变，调节器指令维持在914附近CVI开度13，CV2开度60，CV3开度60，CV4开度8L，高调门节流损失较小。P000415P“0132首次优化试验后，取得了较为明显的经济效益，对比图3“首次滑压优化后”与“滑压优化前”曲线，热耗率平均降低约243KJKWH，但由于滑压优化后调节器指令偏大，滑压过程中主汽压力偏低，负荷调节裕量较小，以至AGC负荷调节的响应速率受到了一定程度的限制。23二次优化试验为进一步降低热耗率及提高AGC负荷调节响应速率，进行了配汽方式的改造，将复合配汽方式改造为顺序阀配汽方式，改造后配汽方式如图4所示。、醚曙幢流量指令，图4改造后配汽曲线二次优化试验在配汽曲线改造后的基础上进行，优化后推荐的滑压曲线如图2所示“二次滑压优化后”，DCS逻辑中的计算公式如式3所示，定滑压切换点负荷约520MW，滑压运行时高调门开度基本不变，调节器指令维持在818附近CV1开度28，CV2开度100，CV3开度0，CV4开度100，在滑压过程中仅一个高调门出于节流状态，降低了节流损失、提高了滑压主汽压力。P0一00433P16843二次优化试验在首次优化试验结果的基础上进一步挖掘了经济效益，提高了滑压运行压力，减少了滑压运行中处于节流的高调门数量，对比图3“二次滑压优化后”与“首次滑压优化后”曲线，热耗率平均降低约166KJKWH，调节器指令明显降低，极大地提高了AGC负荷调节的响应速鲫加O第4期董益华东汽600MW超临界汽轮机组滑压优化研究309率。3滑压曲线应用机组滑压曲线确定之后，反映了一种固定不变的主汽压力控制值与机组负荷对应关系，在机组型式、高调门压损、配汽方式未发生变化的情况下，“最佳滑压阀位”基本不变，但是由于试验得出的滑压曲线是在运行参数修正、热力系统隔离以及机组基准性能的基础上获得的，这些影响因素一旦发生偏离，会使高调门开度偏离理论控制值，从而改变机组的滑压运行方式。31滑压曲线影响因素导致实际滑压曲线偏离“最佳滑压阀位”的主要影响因素有3大类运行参数、热力系统状况以及机组基准性能。运行参数主要包括主汽温度、再热温度、减温水流量、功率因数以及机组背压绝压等。其中影响大且难以大幅进行运行调整的是随冷却水温季节性大幅变化而变化的机组背压运行统计数据额定负荷时冬季的机组背压接近3KPA，夏季的机组背压接近10KPA，若仅仅使用设计背压下的滑压曲线当机组在寒冷的冬季工况运行时，随着背压的降低，滑压运行的高调门开度会减小，当机组在炎热的夏季工况运行时，滑压运行的高调门开度则会增大，图5显示了最优滑压曲线应跟随机组背压变化而变化的规律，冬季时滑压曲线应下移，夏季则上移。幽H负荷MW图5背压对滑压曲线的影响热力系统状况主要包括加热器、给水泵等重要辅机的故障投切，锅炉吹灰、排污以及对外供热等。其中持续时间长、影响大的当属对外供热，对外供热后，必须开大高调门开度以增加进汽流量，由此造成了机组在供热状态下的高调门开度偏离预设的要求，而且供热抽汽的能级越高、偏离越大，图6显示了最优滑压曲线应跟随机组对外供热流量变化而变化的规律，对外供热时，滑压曲线应上移。机组基准性能主要包括热耗率及通流能力，热耗率指修正至规定循环、规定参数后的修正后热耗率，通流能力指修正至规定主汽参数、规定高调门开度的主蒸汽流量。当机组经过检修后，热耗率及通流能力发生变化，引起同一主汽压力、同一高调门开度的机组负荷发生变化，图7显示了最优滑压曲线应跟随机组基准性能变化而变化的规律，热耗率降低或通流能力增加时，滑压曲线均应下移。出虻L卣图6供热对滑压曲线的影响图7热耗率、通流能力对滑压曲线的影响32滑压曲线修正策略根据图5一图7的变工况计算结果，观察滑压曲线的变化规律，可以通过线性化的处理方式，对机组负荷、主汽压力进行各类影响因素的计算和修正，使机组滑压运行期间的高调门开度基本不变，从而保证滑压优化运行的节能效果。选取凝汽器压力表压、供热流量、热耗率、通流能力4个主要影响因素，对DCS逻辑中的计算公式进行调整，结果如式4所示。P0一叩00433EC1P95C2D,。DO116844式中，P为凝汽器压力表压，KPA；D为供热流量，TH；C1为凝汽器压力对机组负荷的影响系数，可由厂家设计曲线或变背压微增出力试验曲线获取，MWKPA；C2为供热流量对机组负荷的影响系数，可由热力系统变工况计算获取，MWTH；、分别为检修前、后热耗率，KJKWH；DD分别为检修前、后通流能力，TH。4结论1采用多个试验工况点共同参与结果比较的“线对线”的滑压优化试验方法，有利于降低试验误差以及满足AC,C负荷调节的需求。2在滑压优化试验过程中，运行参数调整结合配汽方下转第312页312汽轮机技术第57卷表23JN热器相关数据单位KJKG表4检测结果加热器抽汽流量的均方差分别是L4592，20276。非线性目标函数MI州I3STD一D333G3R3可得拉格朗日函数为、，、一一一AR3一D一，一D3Q3分别对DDS、A求偏导，解下列方程组2。0AD一一2学，0D一“，叫。一AL一R，一D一D3一D3Q30结果如表3所示。表3数据估计结果单位TH789通过计算检测因子I垡I，对测量数据进行检测，结IO“IL论如表4。32校正结果的验证通过基于除氧器入口疏水流量精确矩阵模型验证，得出相同结果，表明根据最大似然估计的计算结果合理，计算方法正确。75检测因子55571341负荷结论大于196，测量值不可信小于196，测量值可信4结论1基于冗余测量，根据最大似然原理的数据校正方法，能对电厂实时数据进行诊断，找到异常数据。通过对某600MW机组运行数据的最大似然估计，找到了异常数据，提高了数据的可靠性和有效性。2诊断过程考虑了不同变量测量精度和能量守恒等定理，符合工程实际要求，并通过了精确计算模型的验证。3运用诊断技术，找出异常数据的同时也能发现仪器的故障和失灵等情况，及时进行校验或检修。参考文献刘福国，王学同，苏相河，等基于系统测量冗余的电厂异常运行数据检测与校正J中国电机工程学报，2003，237204207张馨热工过程数据校正技术的方法研究及工程应用D北京华北电力大学北京，2008朱小良，邹泉一种基于贝叶斯理论的电站模拟量数据融合诊断方法J中国电机工程学报，2006，19117120朱小良大型火电机组热工测量数据诊断、融合和补偿D南京东南大学，20033036郭江龙，常澍平，曹争选，等大型汽轮机在线性能监测诊断系统关键技术及应用J河北电力技术，2011，414郭江龙，卢盛阳，王兴国，等基于除氧器入口疏水流量的给水流量矩阵计算模型J汽轮机技术，2011，5345346郭江龙，常澍平，姚力强，等除氧器人口凝结水流量矩阵计算模型J热力发电2011，122729郭江龙基于能效分布矩阵方程的火电厂热力系统分析方法D保定华北电力大学，2004韩小岗，刘福国，丁浩，等基于数据校正的锅炉减温水阀门泄漏诊断J锅炉技术，2007，115456上接第309页式的改造，将复合配汽方式改为顺序阀配汽方式，可进一步挖掘节能潜力，同时随着滑压主汽压力的提高，有利于AGC负荷调节。3滑压曲线在实际应用过程中会偏离“最佳滑压阀位”，从而改变机组的滑压运行方式，主要影响因素有3大