實(shí)現(xiàn)機(jī)組最佳真空的可行性研究

江平

【摘 要】對(duì)于循環(huán)水泵實(shí)現(xiàn)高壓變頻的火力發(fā)電廠，可通過(guò)循環(huán)水泵的轉(zhuǎn)速調(diào)整，由循環(huán)水泵的耗電量變化與發(fā)電機(jī)組電功率變化判斷汽輪機(jī)凝汽器真空是否處于最佳狀態(tài)。

【關(guān)鍵詞】循環(huán)水泵；高壓變頻；最佳真空

一、研究背景

對(duì)于燃煤火力發(fā)電廠，節(jié)能降耗不僅是順應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要，也是企業(yè)自身發(fā)展的需要，自十一·五以來(lái)，各大火電廠相繼進(jìn)行上大壓小、爐膛改造、汽輪機(jī)改造、大型風(fēng)機(jī)的高壓變頻改造等節(jié)能技術(shù)改造，供電標(biāo)煤耗大大下降，不僅為我國(guó)的節(jié)能減排做出了重大貢獻(xiàn)，許多電力企業(yè)也因此扭虧為盈。十二·五期間，電力企業(yè)的節(jié)能減排任務(wù)重，但各大技術(shù)改造已經(jīng)完成，唯有從節(jié)能管理方面入手，推行對(duì)標(biāo)管理，通過(guò)對(duì)目標(biāo)指標(biāo)實(shí)行精細(xì)化管理，挖掘節(jié)能潛力。

對(duì)于閉式循環(huán)的純凝式機(jī)組的火力發(fā)電廠，循環(huán)水泵的運(yùn)行方式直接影響到汽輪機(jī)真空和循環(huán)水泵耗功，而汽輪機(jī)真空是其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性好壞的綜合體現(xiàn)，直接影響到機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。提高真空的手段是在凝汽器進(jìn)汽量一定時(shí)，通常是增加冷卻水流量，提高冷卻水?dāng)y帶排汽熱量的能力，這就要求增大水泵電耗。

如果循環(huán)水泵是變頻可調(diào)的。在某一工況下，提高循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速，凝汽器真空會(huì)提高，如果汽輪機(jī)末級(jí)做功能力增加量大于循環(huán)水泵的耗電的增加量，說(shuō)明真空偏低，可繼續(xù)提高循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速，直至兩者增加量相近，此時(shí)的凝汽器真空處于最佳狀態(tài)；如果提高循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速，汽輪機(jī)末級(jí)做功能力增加量小于循環(huán)水泵的耗電的增加量，說(shuō)明真空偏高，應(yīng)降低循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速，直至兩者減少量相近，此時(shí)的凝汽器真空處于最佳狀態(tài)。二、研究的必要性：

對(duì)于閉式循環(huán)的純凝式機(jī)組的火力發(fā)電廠，循環(huán)水泵耗電量一直是廠用電率的重要組成部分，耗電率在1.1%左右，通過(guò)最佳真空的尋找，優(yōu)化循環(huán)水泵運(yùn)行，從而降低供電標(biāo)煤耗。

二、實(shí)施方案

方案一、通過(guò)簡(jiǎn)單的邏輯判斷，確定真空值是否為最佳真空。

利用SIS系統(tǒng)，采集各相關(guān)數(shù)據(jù)集，建立最佳真空應(yīng)用程序。

程序按以下流程進(jìn)行判斷。

（1）增大真空操作

（2）降低真空操作

優(yōu)點(diǎn)：成本低，操作簡(jiǎn)單。

缺點(diǎn)：調(diào)門開(kāi)度雖然固定，但機(jī)組負(fù)荷不完全是由真空的變化引起的，可能受煤量和煤質(zhì)的波動(dòng)而變化，給判斷帶來(lái)一定的誤差。

方案二、通過(guò)試驗(yàn)的方法確定凝汽器熱力特性、微增出力與背壓的關(guān)系曲線建立循環(huán)水泵在線優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)。

1、凝汽器變工況特性試驗(yàn)

由試驗(yàn)可得出不同循環(huán)水溫度條件下，機(jī)組負(fù)荷不同時(shí)背壓與循環(huán)水流量的關(guān)系：

式中t為循環(huán)水溫度℃；W為循環(huán)水流量t/h。

制定凝汽器熱力特性試驗(yàn)方案，向中調(diào)申請(qǐng)?jiān)囼?yàn)：在某一個(gè)循環(huán)水溫下，機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行在某一個(gè)負(fù)荷點(diǎn)，記錄當(dāng)前運(yùn)行參數(shù)如真空、大氣壓力、初參數(shù)、抽汽參數(shù)等；在基本不變以及初參數(shù)等運(yùn)行參數(shù)不變的情況下，改變循泵的轉(zhuǎn)速，即改變循環(huán)水流量后，穩(wěn)定運(yùn)行后，記錄運(yùn)行參數(shù)和相關(guān)參數(shù)。

計(jì)算機(jī)識(shí)別多個(gè)典型試驗(yàn)工況及數(shù)據(jù)，對(duì)比運(yùn)行參數(shù)，最終得到背壓與循環(huán)水溫、循環(huán)水流量和循環(huán)水泵耗功的關(guān)系曲線。

2、機(jī)組微增出力試驗(yàn)

通過(guò)機(jī)組微增出力試驗(yàn)，得出機(jī)組在不同負(fù)荷下，微增出力與背壓的關(guān)系：

制定微增出力試驗(yàn)方案，向中調(diào)申請(qǐng)?jiān)囼?yàn)時(shí)間。大致過(guò)程如下：機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行在某一個(gè)負(fù)荷點(diǎn)，記錄當(dāng)前運(yùn)行參數(shù)如真空、大氣壓力、初參數(shù)、抽汽參數(shù)等；在循環(huán)水泵運(yùn)行方式相同，即循環(huán)水溫、循環(huán)水出口蝶閥開(kāi)度不變、循泵功率基本不變以及初參數(shù)等運(yùn)行參數(shù)不變的情況下，通過(guò)汽輪機(jī)調(diào)閥開(kāi)度的微小改變，實(shí)現(xiàn)微增出力，穩(wěn)定運(yùn)行后，記錄運(yùn)行參數(shù)。

計(jì)算機(jī)識(shí)別多個(gè)典型試驗(yàn)工況及數(shù)據(jù)，對(duì)比運(yùn)行參數(shù)，最終得到微增出力與背壓的關(guān)系曲線。

3、凝汽器變工況特性試驗(yàn)

由試驗(yàn)可得出不同循環(huán)水溫度條件下，機(jī)組負(fù)荷不同時(shí)背壓與循環(huán)水流量的關(guān)系：

式中t為循環(huán)水溫度℃；W為循環(huán)水流量t/h。

制定凝汽器熱力特性試驗(yàn)方案，向中調(diào)申請(qǐng)?jiān)囼?yàn)時(shí)間。大致過(guò)程如下：在某一個(gè)循環(huán)水溫下，機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行在某一個(gè)負(fù)荷點(diǎn)，記錄當(dāng)前運(yùn)行參數(shù)如真空、大氣壓力、初參數(shù)、抽汽參數(shù)等；在基本不變以及初參數(shù)等運(yùn)行參數(shù)不變的情況下，改變循泵的轉(zhuǎn)速，即改變循環(huán)水流量后，穩(wěn)定運(yùn)行后，記錄運(yùn)行參數(shù)和相關(guān)參數(shù)。

計(jì)算機(jī)識(shí)別多個(gè)典型試驗(yàn)工況及數(shù)據(jù)，對(duì)比運(yùn)行參數(shù)，最終得到背壓與循環(huán)水溫、循環(huán)水流量和循環(huán)水泵耗功的關(guān)系曲線。

4、最佳真空計(jì)算

最佳運(yùn)行真空是以機(jī)組功率、循環(huán)水溫度和循環(huán)水流量為變量的目標(biāo)函數(shù)，在量值上為機(jī)組功率的增量與循環(huán)水泵耗功增量之差，即：

在數(shù)學(xué)意義上，當(dāng)目標(biāo)函數(shù)F對(duì)循環(huán)水流量進(jìn)行偏微分等于零時(shí)，此時(shí)循環(huán)水流量對(duì)應(yīng)的背壓即為最佳值。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，則通過(guò)枚舉計(jì)算，選擇凈增功率最大時(shí)的方案為最優(yōu)。

優(yōu)點(diǎn)：

1、能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)操作，且準(zhǔn)確性較高。

2、實(shí)時(shí)操作，對(duì)高壓變頻器可靠性有一定影響。

缺點(diǎn)：

需要購(gòu)買相應(yīng)硬件，成本較高，前期投入較大。

機(jī)組因運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)后，各項(xiàng)性能指標(biāo)會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)發(fā)現(xiàn)機(jī)組性能指標(biāo)發(fā)生較大變化時(shí)，需要重新做相應(yīng)的熱力試驗(yàn)。