供熱機(jī)組變工況功率計(jì)算研究

　　摘 要：本文基于熱電聯(lián)產(chǎn)冷源領(lǐng)域研究的需要，對比純凝機(jī)組變工況功率的計(jì)算，利用特征通流面積的公式，研究供熱機(jī)組變工況時汽輪機(jī)的變化情況，確定各工況點(diǎn)參數(shù)和功率變化。
　　關(guān)鍵詞：熱電聯(lián)產(chǎn) 變工況
　　中圖分類號：TM74文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3791（2012）09（a）-0114-02
　　對于現(xiàn)在的高參數(shù)大容量的供熱機(jī)組，如果還停留在一般“由熱定電”供熱機(jī)組，只是滿足供熱的要求，將大大降低機(jī)組的使用效率從而損失很大一部分電能[1]。
　　如今的大部分供熱機(jī)組，很少甚至幾乎不考慮供熱變化、環(huán)境溫度的變化、只是考慮滿足最大的加熱條件下，即使有些單位考慮了熱負(fù)荷變化，但是仍然沒有考慮熱負(fù)荷變化會對汽輪機(jī)造成一定影響。特別是一些大型供暖單位的供熱機(jī)組，不只是要考慮熱負(fù)荷的變化，還必須考慮電負(fù)荷的變化情況。不但要研究的供熱的某一部分，需要把它們結(jié)合在一起系統(tǒng)考慮。
　　1 供熱機(jī)組變工況計(jì)算的原理和研究方法
　　目前的供熱機(jī)組的變工況研究比較缺乏，其中多數(shù)變工況計(jì)算多為純凝機(jī)組的計(jì)算，但是供熱機(jī)組變工況的計(jì)算和純凝機(jī)組的變工況計(jì)算是有一定差別的。純凝機(jī)組的變工況計(jì)算主要采用順序方法計(jì)算，依據(jù)電力負(fù)荷確定機(jī)組的主氣量，但是供熱機(jī)組的變工況不同，供熱機(jī)組是主汽量保持不變，而熱負(fù)荷的產(chǎn)生變化，隨之變化的是供熱抽氣的參數(shù)，從而汽輪機(jī)的做功也被影響，所以供熱機(jī)組的變工況計(jì)算就需要重新審視和研究。
　　我們在研究供熱機(jī)組變工況前，首先必須理解供熱機(jī)組聯(lián)合特性曲線，簡單的說，供熱機(jī)組的聯(lián)合特性曲線是指供熱抽汽壓力和低壓缸入口壓力與供熱抽氣量的關(guān)系，因而供熱機(jī)組聯(lián)合特性曲線可以確定熱負(fù)荷變化時汽輪機(jī)的供熱抽氣的技術(shù)參數(shù)。
　　2 供熱機(jī)組變工況功率計(jì)算實(shí)例
　　本次選用典型的大型供熱機(jī)機(jī)型，哈爾濱汽輪機(jī)廠制造的C160/N210-12.75/535/535/0.325型汽輪機(jī)的計(jì)算實(shí)例如下。
　　2.1 確定各工況的理論功率
　　我們在計(jì)算之前第一個必須確定一個理論功率，這個理論功率是用來與效驗(yàn)后計(jì)算得到功率進(jìn)行比對，確定計(jì)算值的準(zhǔn)確性。本次計(jì)算是根據(jù)該型汽輪機(jī)的一系列熱平衡圖，然而在計(jì)算過程中，發(fā)現(xiàn)熱平衡圖上的功率有些異常，與熱平衡計(jì)算得出的功率有一定的偏差，但是熱平衡計(jì)算則是依照熱平衡圖上的各段參數(shù)計(jì)算得到的，初步確定發(fā)生這種狀況的原因有兩個：首先是因?yàn)橛?jì)算所選用的焓熵表的版本不一致；其次是計(jì)算過程中保存的有效數(shù)字不同。所以最后確定選用熱平衡計(jì)算的到功率為理論功率。
　　2.2 確定基準(zhǔn)工況
　　我們在計(jì)算過程中依次選取的抽汽流量為250t、300t、360t和400t，抽汽壓力為0.20MPa、0.25MPa、0.30MPa和0.35MPa的一個工況作為基準(zhǔn)功率，根據(jù)其特征同流面積和段效率，進(jìn)行其它所有工況（包括抽汽壓力為0.40MPa和0.15MPa時）的功率計(jì)算，與該工況的理論值進(jìn)行比較，檢查誤差的大小。
　　圖1為7組較適合的基準(zhǔn)工況，縱坐標(biāo)為計(jì)算得到的功率與理論功率的誤差，橫坐標(biāo)為各個工況點(diǎn)，每一個點(diǎn)，從左到右分別為：抽汽壓力0.15MPa、抽汽量為250t、300t、360t、400t；抽汽壓力為0.2MPa，抽氣量250t、300t、360t、400t……抽汽壓力達(dá)到0.4MPa，抽氣量為250t、300t、360t、400t等24個工況點(diǎn)。圖1的基準(zhǔn)工況進(jìn)行比較，選擇抽汽參數(shù)為0.25MPa、300t工況作為基準(zhǔn)工況下，其計(jì)算功率最精確，誤差相當(dāng)小，所以確定選取它為基準(zhǔn)工況。據(jù)此選擇基準(zhǔn)工況：基準(zhǔn)工況壓力值取中低壓缸分缸壓力設(shè)計(jì)值；基準(zhǔn)工況抽汽量為中壓缸排汽量60%。
　　由圖1顯示：7組曲線從左至右顯然是波形，從左到右逐漸減少誤差。因此可以確定，因?yàn)槌槠康淖兓瘜?dǎo)致的功率的誤差相當(dāng)小，而抽汽壓力變化導(dǎo)致的功率的誤差則較大。另外發(fā)現(xiàn)，在抽汽壓力小于基準(zhǔn)工況的抽汽壓力時，功率的變化比較大，而抽汽壓力大于基準(zhǔn)工況的抽汽壓力時，工況的變化比較小，特別是對于抽汽壓力為0.15MPa的工況，其誤差尤其大，需要對這些誤差較大的工況進(jìn)行修正。
　　2.3 功率修正
　　經(jīng)過研究表明，隨著壓力降低后，主要由于效率的改變，引起中壓缸末段的功率改變，而影響中壓缸末段效率的主要原因是余速損失的比加大、對抽汽壓力小于基準(zhǔn)工況抽氣壓力的工況進(jìn)行修正，修正方法為依據(jù)中壓缸排汽余速損失變化對功率的影響進(jìn)行修正：首先如果基準(zhǔn)工況中壓缸排汽流量為100m/s，當(dāng)中壓缸排氣壓力下降，就會得出相應(yīng)的排氣流速，再求出流速增加使余速損失的增加的誤差，以得出功率影響的誤差值；依據(jù)已知的“基準(zhǔn)工況功率比較”計(jì)算表明，中壓缸由于排氣壓力降低的功率變化約為5段級組功率變化的1.5倍，通過效核用上述計(jì)算再乘以1.52.3，中壓缸進(jìn)行功率修正與理論值誤差卻不到3%，如表1為修正后的功率誤差。
　　由此我們可以看到，變工況計(jì)算程序在計(jì)算抽汽壓力較小的工況時，有一定的局限性，這是因?yàn)樵诔闅鈮毫^小時，汽輪機(jī)的工作狀態(tài)遠(yuǎn)離額定工況，汽輪機(jī)各段工作狀態(tài)比較惡劣，需要對這些工況單獨(dú)對待。
　　3 結(jié)語
　　本文通過對供熱機(jī)組變工況功率的計(jì)算研究，得出以下結(jié)論：（1）供熱機(jī)組的變工況與純凝機(jī)組的變工況是有很大不同的，但可以效仿純凝機(jī)組的變工況計(jì)算，如熱力系統(tǒng)。（2）必須合理選擇各個工況的理論值，而不是直接將熱平衡圖上注明的功率拿來作為理論功率。（3）供熱機(jī)組的供熱變工況功率計(jì)算可以選擇一個基準(zhǔn)工況，根據(jù)特性通流面積不變的計(jì)算方法計(jì)算，選擇的基準(zhǔn)工況的抽汽壓力為低壓缸的分氣缸壓力、抽氣量是中壓排氣量的60%。（4）抽汽壓力較小時，供熱機(jī)組的工作狀態(tài)比較特殊，需要對這些工況單獨(dú)進(jìn)行修正，通過對抽汽壓力小于基準(zhǔn)工況抽汽壓力的工況條件的功率進(jìn)行修正，將計(jì)算的全部工況功率和理論值誤差不大于0.3%。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1]胡玉清，馬先才.我國熱電聯(lián)產(chǎn)領(lǐng)域現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].黑龍江電力，2008，30（1）：79-80.
　　[2]閆順林，劉帥，李玉輝.汽輪機(jī)變工況優(yōu)化運(yùn)行模型的研究[J].研究與分析，2009：24-2