聯(lián)合循環(huán)機(jī)組中燃?xì)廨啓C(jī)部件劣化對功率效率的敏感性分析

摘 要：當(dāng)前我國發(fā)電廠運(yùn)行的聯(lián)合循環(huán)機(jī)組中，燃?xì)廨啓C(jī)在運(yùn)行的過程中不可避免的都會(huì)出現(xiàn)部件劣化，部件劣化對機(jī)組的運(yùn)行效率難免會(huì)出現(xiàn)影響，本文就以機(jī)組運(yùn)行的現(xiàn)場的數(shù)據(jù)作為研究基礎(chǔ)面分析燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)，從而研究部件劣化對功率效率的敏感性，為維護(hù)機(jī)組運(yùn)行效率作保障。

關(guān)鍵詞：聯(lián)合循環(huán)機(jī)組；燃?xì)廨啓C(jī)；敏感性

近年來，天然氣的價(jià)格不斷的上漲，促使更多的電廠對機(jī)組發(fā)電效率與節(jié)能狀態(tài)更加的重視。雖然近年來節(jié)能的理論已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在聯(lián)合機(jī)組中，但是在聯(lián)合循環(huán)機(jī)組中的應(yīng)用卻尚未普及。對機(jī)組的節(jié)能診斷步驟主要有三，其一就是對機(jī)組的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其二就是對影響因子的敏感性進(jìn)行分析，然后再通過敏感性計(jì)算出其機(jī)組的節(jié)能潛力。但是當(dāng)下對燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的敏感性的分析卻并不常見。整個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)在運(yùn)行的過程中，長時(shí)間的運(yùn)行都會(huì)導(dǎo)致蒸汽輪機(jī)的部件出現(xiàn)劣化，而這些劣化都會(huì)引起部件效率的下降。在電廠的正常運(yùn)營中，燃?xì)廨啓C(jī)部件的劣化是無法避免的，因此為了及時(shí)的調(diào)整循環(huán)機(jī)組，保證發(fā)電廠的效率，就必須要對部件劣化對功率效率的敏感性進(jìn)行分析，及時(shí)的做出調(diào)整和有效的應(yīng)對措施。

一、計(jì)算模型分析

1）燃?xì)廨啓C(jī)計(jì)算模型。綜合規(guī)律法是對壓力機(jī)特性進(jìn)行計(jì)算的相對理想的一種運(yùn)算方法，就是通過對多個(gè)部件特性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和歸納，找出其回歸函數(shù)，既包含了實(shí)際規(guī)律，又有一定的物理規(guī)律在里面。以F級(jí)燃?xì)鈾C(jī)輪為例，F(xiàn)級(jí)燃?xì)鈾C(jī)輪通常是需要在壓氣機(jī)的入口設(shè)置進(jìn)氣可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉，即IGV，然后就可以通過IGV的開度來對空氣流量進(jìn)行控制，以提高燃?xì)鈾C(jī)輪部分的負(fù)荷運(yùn)行性能。在大氣壓力與濕度不變的情況下，根據(jù)IGV的調(diào)節(jié)的原理壓氣機(jī)的進(jìn)口軸向速度與IGV的角度可以形成一個(gè)三角函數(shù)，而IGV的角度與空氣的進(jìn)口流速也就可以成為一種二次曲線的關(guān)系。

2）余熱鍋爐計(jì)算模型是根據(jù)系統(tǒng)中的不同的未知參數(shù)高、中、低壓蒸餾量與余熱鍋爐的排煙溫度，運(yùn)用能量守恒定理以及廠家提供的其他設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)來求出未知變量的計(jì)算過程，此計(jì)算模型被運(yùn)用在余熱鍋爐系統(tǒng)中。

3）敏感分析模型。此類型的分析模型是在實(shí)際電廠中被廣泛運(yùn)用，比如燃?xì)饷舾蟹治?、熱耗敏感分析等，在本文中著重的講解在聯(lián)合循環(huán)電站中的應(yīng)用。某機(jī)組在正常運(yùn)行的狀態(tài)下的運(yùn)行參數(shù)集合為（x1，x2，x3…xi…xn），當(dāng)其中的一個(gè)參數(shù)xi偏差到無窮?。ㄓ涀鳎害i），那么參數(shù)集合就變成了（x1，x2，x3…xi+Δxi…xn），機(jī)組的偏離量就可以算出：ΔA=Axi+Δxi-Axi。

通過定義A與xi之間的關(guān)系就可以求出燃?xì)廨啓C(jī)與聯(lián)合循環(huán)功率、效率的敏感因子：A=A/A0。

二、聯(lián)合循環(huán)機(jī)組中燃?xì)廨啓C(jī)部件劣化對功率效率的敏感性分析

（一）機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)

燃?xì)廨啓C(jī)部件劣化的敏感性分析可以通過計(jì)算模型進(jìn)行分析，對機(jī)組性能的考核的環(huán)境工況以及環(huán)境壓力進(jìn)行檢測，并以機(jī)組中1年內(nèi)的投產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)作為參考基礎(chǔ)，求得壓力及流量、壓比以及效率模型的細(xì)數(shù)，再將之與數(shù)據(jù)模型進(jìn)行對比。其中值得注意的是透明模型中的環(huán)境的工況及壓力的測量時(shí)沒有考慮其他可變性的因素，所計(jì)算出的透平效率要比實(shí)際中的結(jié)果要低。

（二）燃?xì)廨啓C(jī)部件劣化的敏感性分析

在約定的工作環(huán)境之下的壓氣機(jī)的劣化程度會(huì)隨著聯(lián)合循環(huán)的相對功率與ICV的增長而不斷的提高，即劣化程度與相對功率、IGV呈正向相關(guān)。另外IGV的開度不同時(shí)，其相對功率對劣化的敏感性的影響是都不同的，它隨著IGV的開度的減小而減小，當(dāng)IGV的開度大于40%時(shí)，聯(lián)合循環(huán)效率對壓氣機(jī)的敏感性基本上是呈直線的，但是當(dāng)IGV的開度小于40%時(shí)，敏感性就會(huì)隨著開度的減小而增大。

（三）燃?xì)廨啓C(jī)部件劣化的敏感性因子的驗(yàn)證

燃?xì)鈾C(jī)輪的效率的變化是受多方原因影響的，對多方的因素進(jìn)行綜合的考慮，就可以用下式表示：

ηgt=ηr

聯(lián)合循環(huán)效率：

ηc=[ηgt+（1-ηgt）·ηhrsg·ηp·ηst ]·ηe

在對燃?xì)廨啓C(jī)效率對壓氣機(jī)劣化的敏感性因子的計(jì)算時(shí)，是要以流量與壓比保持穩(wěn)定為前提的，壓氣機(jī)的劣化都會(huì)導(dǎo)致壓氣機(jī)出口的溫度升高，而模型計(jì)算中透平排氣溫控保持透平的溫度，這種計(jì)算方法的透平效率與膨脹比都是不變的，在對透平劣化敏感性的因子計(jì)算時(shí)，膨脹比保持不變的前提下透平的效率降低時(shí)，模型計(jì)算中的透平排氣溫度卻由于其存在排氣溫控不會(huì)產(chǎn)生變化，但是透平進(jìn)氣溫度會(huì)降低，透平效率與溫比同時(shí)降低，故，模型計(jì)算中的計(jì)算值會(huì)比實(shí)際值偏大。

三、運(yùn)行策略

在聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的實(shí)際的運(yùn)行狀態(tài)下，負(fù)荷的大小是受調(diào)度中心來控制的，就是按照其指定的負(fù)荷來運(yùn)行，也就是定功率運(yùn)行。但是由于燃?xì)鈾C(jī)部件存在不同程度的劣化，所以原來狀態(tài)下的IGV開度無法滿足劣化之后的部件運(yùn)行指定功率，部件劣化后IGV開度會(huì)隨著聯(lián)合功率的增加而不斷增大。

針對這一問題，通過調(diào)整IGV開度將聯(lián)合功率達(dá)到指定功率并不是一條長久之計(jì)，會(huì)促使聯(lián)合循環(huán)的相對效率不斷的下降。上文有提出透平劣化中有排氣溫控的控制，所以透平進(jìn)氣的氣溫會(huì)相對下降，倘若重新設(shè)定透平排氣溫度模式劣化后的透平進(jìn)氣溫度恢復(fù)到原來的水平，就可以提高聯(lián)合循環(huán)的效率。

四、結(jié)語

由上文中對燃?xì)廨啓C(jī)中的壓氣機(jī)的劣化與透平劣化的敏感性分析結(jié)果可以得出透平劣化對聯(lián)合循環(huán)以及燃?xì)廨啓C(jī)的影響要比壓氣機(jī)的劣化大，所以，電廠在實(shí)際的操作運(yùn)行的過程中要重視透平劣化對聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的影響。同時(shí)，在IGV不同的開度下，功率對壓氣機(jī)的劣化和透平劣化敏感性因子也有所區(qū)別，效率對透平劣化的敏感因子隨著IGV的開度減小而降低，而對壓氣機(jī)劣化的敏感因子隨著IGV的開度的減小和增加，即功率的透平劣化的敏感因子與IGV開度呈正相關(guān)，效率與壓氣機(jī)劣化的敏感因子與IGV開度呈負(fù)相關(guān)。

作者簡介：祁建華（1964-），男，漢族，遼寧康平縣人，大專，助理工程師。