第39卷第3期熱力遺平Vol. 39 No.32010年9月THERMAL TURBINESept. 2010基于最佳真空算法的汽輪機(jī)循環(huán)水泵優(yōu)化運(yùn)行研究黃萍力',徐君詔’(1.廣西電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院，廣西南寧530023; 2. 塔里木油田公司,新疆庫爾勒841000)摘要:電廠 循環(huán)水泵的投適是由凝汽器最佳真空決定的。本文分析了現(xiàn)有凝汽器最佳真空的確定方法，指出其存在的不足,然后提出一種更加合理的最佳真空的確定方法，該方法比較之前的傳統(tǒng)方法更為準(zhǔn)確，優(yōu)化了循環(huán)水泵的運(yùn)行,能更加合理地指導(dǎo)運(yùn)行人員投運(yùn)設(shè)備。最后以某2X 300MW機(jī)組為例進(jìn)行計(jì)算,說明了該優(yōu)化方法的可行性。關(guān)鍵詞:汽輪杌;循環(huán)水泵;最佳真空;優(yōu)化運(yùn)行中圈分類號:TK267文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A .文章編號:1672 - 5549(2010)03 - -0166 -04Optimal Operation Research on Steam Turbine Circulating Water PumpBased on Maximized Vacuum AlgorithmHUANG Ping-li', XU Jun-zhao'(1. Guangxi Electric Power Test and Research Institute Co., Ltd, Nanning Guangxi 530023, China;2. Tarim illfield Company, Kuerle Xinjiang 841000, China)Abstract:The operation of circulating water pump is determined by optimal vacuum of power stationcondenser. The present means of optimal condenser vacuum are analyzed and the shortcomings are pointed out,Then a more reasonable measure is proposed,. The measure enables operators to operate the equipment morereasonably because it is more accurate compared with traditional one and the operation of circulating water pump can beoptimized. Fnally, calculation is done based on 2X 300MW units to prove that optimal algorithm is feasible.Key words: steam turbine; circulating water pump; maximized vacuum; optimized operation目前電廠在循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行方式中缺乏可隨著循環(huán)水量的增加,凝汽器真空升高,汽輪機(jī)功操作的理論依據(jù),對循環(huán)水的調(diào)節(jié)相當(dāng)粗略并帶率輸出增加,但同時(shí)循環(huán)水泵的耗功亦隨之增多,有一定的隨意性,循環(huán)水系統(tǒng)遠(yuǎn)未達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，抵償增發(fā)功率的收益,使汽輪機(jī)的增發(fā)功率與循造成能源的極大浪費(fèi)”。因此,有必要研究在一環(huán)泵增 耗功率之差達(dá)到最大時(shí)對應(yīng)的循環(huán)水量被定負(fù)荷和循環(huán)水溫條件下循環(huán)水系統(tǒng)的最佳運(yùn)行稱之為最佳循環(huán)水量,相應(yīng)凝汽器真空稱為最佳方式,確定循環(huán)水泵的合理運(yùn)行臺數(shù),保證汽輪機(jī)在最佳真空下的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。本文在現(xiàn)有最佳真空.真空[] ,即OPum=oP,- 2 SPp(1)算法的基礎(chǔ)上提出一種更加合理的算法,將其應(yīng)式中△P,--機(jī)組的增發(fā)功率用到實(shí)際算例中證明其可行性,對電廠的節(jié)能降OP,-第i臺水泵的增耗電量,i=1,2,耗工作具有深遠(yuǎn)意義。n-- -水泵的臺數(shù)1現(xiàn)有最佳真空算法 分析值得注意的是,在發(fā)電廠運(yùn)行中,汽輪機(jī)末級通流截面的大小已定,它已限制了蒸汽的容積流1.1現(xiàn)有 循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行指導(dǎo)原理量,當(dāng)排汽壓力降低至低于極限壓力時(shí),蒸汽膨脹在汽輪機(jī)排汽量和循環(huán)水溫一定的情況下，就有一部分要 在末級葉片以后進(jìn)行,它并不能增中國煤化工收稿日期:2010-01-05修訂日期:2010-02-25JYHCNMH G。為研究作者簡介:蕒萍力(1983-),男,畢業(yè)于東北電力大學(xué),碩士,助理工程師,現(xiàn)從與心n北的成試置心1比n優(yōu)化運(yùn)行方面的工作。166111基于最佳真空算法的汽輪機(jī)循環(huán)水泵優(yōu)化運(yùn)行研究熱力透平加出力,只能增大余速損失,實(shí)際上是無益的。它式中OM,--機(jī)組增發(fā)功率所帶來的收益進(jìn)一步給我們指出了最佳真空的意義:在運(yùn)行中,OM.-第i 臺水泵增加耗能所產(chǎn)生的凝汽器的真空并不一定是越高越好,只有在末級費(fèi)用,i=1,2,~,n葉片極限壓力以內(nèi),這個(gè)說法才是正確的。為此，水泵的臺數(shù)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷和季節(jié)的變化,及時(shí)調(diào)整循環(huán)水泵的2.2水資 源成本計(jì)算公式運(yùn)行臺數(shù)或循環(huán)水量的多少,保持機(jī)組在最有利消耗水資源所產(chǎn)生的費(fèi)用為真空下運(yùn)行,以獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。OMm = aOP,+ 4β(3)1.2分析現(xiàn)有 原理存在的不足式中a--該廠 發(fā)電所需循環(huán)水收費(fèi),元/在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí),凝汽器的最佳真空是根據(jù)各MW●h種方案進(jìn)行復(fù)雜的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較之后確立的)。.△P,-增加循環(huán)水量 提高真空所增發(fā)制造商提供的設(shè)備銘牌上的排汽壓力并不是為某的功率,MW一個(gè)發(fā)電廠的具體情況設(shè)計(jì)的,而是具有較為廣Aβ--增加循環(huán)水量導(dǎo)致增加的水處理泛的通用性。對具體的電廠來說,由于各地的地成本,元/h區(qū)環(huán)境差異和燃料價(jià)格等的不同,統(tǒng)一生產(chǎn)出來2.3燃料成本計(jì)算 公式的通用性設(shè)備的排汽壓力并不一定是最經(jīng)濟(jì)的，當(dāng)循環(huán)水量變化之后,真空改變,燃料量也隨這就要求根據(jù)電廠的具體情況來確定凝汽器的最之改變,相應(yīng)的燃料費(fèi)用也隨之改變,其變化量為佳真空。OMmw =(A2Cr+B,D2)-(AnCi+B,D1) (4)首先,(1)式并沒有考慮水價(jià)的價(jià)格波動和水式中A.A2- 一調(diào)節(jié)循環(huán)水量前、后煤耗量,t/h處理的成本因素。因?yàn)檠h(huán)水量的增加，導(dǎo)致循B、B2一調(diào)節(jié) 循環(huán)水量前、后油耗量,t/h環(huán)水費(fèi)用有所增加，同樣,處理循環(huán)水所需的化學(xué)C、C--調(diào) 節(jié)循環(huán)水量前、后煤價(jià),元/t藥劑等成本必然要相應(yīng)增加,這些都是提高真空D、.D:--調(diào) 節(jié)循環(huán)水量前、后油價(jià),元/t所需付出的水資源的成本因素。2.4相關(guān)費(fèi) 用計(jì)算公式其次,(1)式并沒有考慮煤和油的成本以及上改善真空的其他措施如更換噴淋裝置、消除網(wǎng)電價(jià)的波動,燃料價(jià)格和上網(wǎng)電價(jià)不穩(wěn)定使發(fā)凝汽器冷卻水管結(jié)垢堵塞、實(shí)施冷卻塔水池清洗電企業(yè)在計(jì)算投入和產(chǎn)出時(shí)不僅要計(jì)算燃料量、等屬于非連續(xù)性投資,采取這些措施的費(fèi)用為上網(wǎng)電量,還要考慮燃料價(jià)格和上網(wǎng)電價(jià),這些也Mm元,實(shí)施這些措施的時(shí)間共花費(fèi)T小時(shí),則每是提高真空所需付出的成本因素。小時(shí)所平均消耗的費(fèi)用為再次,(1)式并沒有考慮提高真空所采取的.OMw = Mmu/T(4)措施所產(chǎn)生的相關(guān)費(fèi)用,例如更換噴淋裝置、消.2.5 改進(jìn)的最佳真空計(jì)算公式換算除凝汽器冷卻水管結(jié)垢堵塞.實(shí)施冷卻塔水池清(2)式中的相關(guān)項(xiàng)可分開計(jì)算,其中總的投入洗等。費(fèi)用為:OM.=OMm+oMm+OMm(5)2優(yōu)化后的最佳真空算法總的收益為:OM, = 1000PJ(6)2.1優(yōu)化算法計(jì)算 公式式中J為上網(wǎng)電價(jià)。傳統(tǒng)方法由于只考慮功率因素,并不能完全反映一個(gè)企業(yè)真實(shí)的經(jīng)濟(jì)成本,而評價(jià)設(shè)備運(yùn)行3算例分析經(jīng)濟(jì)性時(shí),必須將所有經(jīng)濟(jì)成本全都考慮在內(nèi)才能為企業(yè)做出準(zhǔn)確判斷,因此,改進(jìn)的算法將從經(jīng)以某火力發(fā)電廠2X 300MW汽輪發(fā)電機(jī)組濟(jì)成本人手來解決最佳真空問題。為例該廠每臺機(jī)織配名?臺循亙,現(xiàn)處在冬季正改進(jìn)的最佳真空計(jì)算公式為運(yùn)行中國煤化工環(huán)水泵,考慮是M... =sM,- 2 sM.(2)否需YHCNMHG消耗水資源所產(chǎn)生的費(fèi)用為:,II||I|167|第3期基于最佳真空算法的汽輪機(jī)循環(huán)水泵優(yōu)化運(yùn)行研究費(fèi)1 C循泵啟動前后相關(guān)數(shù)據(jù)匯總表發(fā)電機(jī)功率煤量煤價(jià)循環(huán)水耗量水價(jià)水處理費(fèi)用項(xiàng)目MWt/h_元/t .t/h元/MW. h元/h調(diào)節(jié)前299.76122. 43632. 6247580. 5237.7調(diào)節(jié)后301.29122. 25636.92866347.1A循泵電流油價(jià)C循泵電流油量B循泵電流元/t元/kW.hA180.25321.90.35176.9183. 45357.4186. 6179. 3SM. =aOP, + Oβ=0.52* (301. 29 - 299.76)186. 6A * 6000V=1.1196MW,而增開循泵使機(jī)+(47.1- 37.7)=10. 20元/h組出力提高了301. 29 - 299. 76= 1. 53MW,1.53燃料成本為:- 1.1196> 0,證明增開循泵C可以使機(jī)組運(yùn)行△M. =(A2Ci+ BrD2)-(A;Ci+ B.D)=更經(jīng)濟(jì),與改進(jìn)算法的結(jié)論- -致。(122. 25* 636. 9+0)- (122. 43* 632. 6+0)=但假如投入C循泵后煤價(jià)漲幅較大，由411.81元/h632. 6元/t漲至638元/t,而不是現(xiàn)在的636. 9由于沒有采取改善真空的其他措施,相關(guān)費(fèi)元/t,則最終的OM=-21.0<0元/h,也就是用OMm=0元/h說投入C循泵后如果煤價(jià)超過638元/t,那么C因此,由(6)式可得循泵的投人將是不經(jīng)濟(jì)的。由此可見，優(yōu)化后的OM.=0M+OMm+OMm=10.20+411.81算法由于考慮了價(jià)格等因素的影響,因此能更加.+0= 422.01元/h全面地反映機(jī)組的實(shí)際情況?？偸找鏋?OM,=0PJ =0.35 * (301. 29 -考慮到機(jī)組大多在變工況下運(yùn)行(負(fù)荷或水299. 76) * 1000=535. 5元/h溫偏離額定工況),考慮到機(jī)組負(fù)荷或水溫常偏離即sMmx =535.5-422.01= 113.49元/h額定工況運(yùn)行,因此再分別列舉機(jī)組50%工況且因?yàn)镺Mmx>0,所以在此時(shí)投用C循環(huán)水泵額定水溫條件下,以及機(jī)組在夏季高溫冷卻水條是可行的,也是更經(jīng)濟(jì)的。件下且額定負(fù)荷時(shí),運(yùn)行不同數(shù)量的循環(huán)水泵對如果采用傳統(tǒng)算法,C循環(huán)水泵的耗功為機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響。表2額定負(fù)荷且夏季高冷卻水溫條件下C循泵啟動前后相關(guān)數(shù)據(jù)匯總表媒價(jià)元/b303. 93124.41251270.5236.8305. 82124. 272893553. 1電價(jià)C循泉電流元/180.10.35 .，188.15357.189. 7183.3得OM_=QM.+OM+OMm=17.28+因?yàn)锳Mm>0,所以投用C循泵是經(jīng)濟(jì)的。445. 79+0=463.07元/h由于機(jī)組提高功率為1. 89MW,大于C泵耗功OM,=OPJ=0.35* (305. 82一303. 93) *1.14MW,所以與傳統(tǒng)算法結(jié)論一致。但是當(dāng)投1000= 661.5元/h運(yùn)后煤價(jià)大于638.5元/t時(shí),Mx<0,則投運(yùn)COMmx = 661.5- 463.07= 198.43元/h循泵將不經(jīng)濟(jì),與傳統(tǒng)結(jié)論相反。喪3額定水溫且50%負(fù)荷工況下C循泵啟動前后相關(guān)數(shù)據(jù)匯總表家量l/h_t/h元/MW.h150. 296.432435833.28063150. 7866.29636. 9n 5243.7油中國煤化工176. 2YHCNMHG.172.85357. 4183..175. 1681111基于最佳真空算法的汽輪機(jī)循環(huán)水泵優(yōu)化運(yùn)行研究熱力透平得OM=OMm+OM_+AM=11.07+種更加科學(xué)合理的算法,由于該優(yōu)化算法考慮了196. 48+0=207. 55元/h各類價(jià)格等因素影響,可以最真實(shí)地反映機(jī)組經(jīng)OM,=0PJ =0.35* (150. 78- 150. 29) *濟(jì)性,對發(fā)電企業(yè)能夠起到更加合理的指導(dǎo)作用。1000= 171. 5元/h同時(shí),將該算法運(yùn)用到實(shí)例中進(jìn)行計(jì)算,證明其應(yīng)sM.mx =171.5-207.55=- 36.05元/h用到電廠運(yùn)行實(shí)際中是可行的。循環(huán)水泵的優(yōu)化因?yàn)镺Mx <0,所以此時(shí)投運(yùn)C循泵是不經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是電廠節(jié)能的重要一環(huán),希望能將該方法普的。由于機(jī)組提高功率為0. 49MW小于C泵耗功及應(yīng)用到各個(gè)電廠,對電廠的節(jié)能降耗工作起到1. 09MW,所以與傳統(tǒng)算法結(jié)論-致。但是當(dāng)投運(yùn)C積極的推進(jìn)作用。循泵后煤價(jià)小于636. 35元/t時(shí), 0Mm>0,則此時(shí)投運(yùn)C循泵將是更加經(jīng)濟(jì),與傳統(tǒng)結(jié)論相反。參考文獻(xiàn):[1]鄭體寬熱力發(fā)電廠[M].北京:水利電力出版社,1986.[2]趙常興.汽輪機(jī)組技術(shù)手冊[M].北京:中國電力出版社，4結(jié)論2007.[3]陳大燮.動力循環(huán)分析[M].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，本文通過對現(xiàn)有最佳真空算法進(jìn)行分析,闡1981.述了其在實(shí)際應(yīng)用中存在的不足,進(jìn)而提出了一(上接第162頁)線,可以在滿足工程要求的情況下2);1-28.對斜裂紋模型進(jìn)行簡化,對軸系扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的計(jì)[5]程新，趙樹山.斷裂力學(xué)[M].北京,科學(xué)出版社.2006.[6] (蘇)皮薩連柯等.材料力學(xué)手冊[M].河北科學(xué)技術(shù)出版社，算可以實(shí)現(xiàn)“以橫代斜”。1984.[7] Sekhar, A s and Prasad, P Balaji. 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Journal of Sound and Vibration, 2007, 303(1 -(上接第165頁)例來實(shí)現(xiàn)其溫度的控制,不僅穩(wěn)定及蓄能裝置的使用有效地保證了系統(tǒng)的安全運(yùn)行。了潤滑油供油溫度,更減少了用戶對冷卻水量的(2)通過油箱、濾油器、節(jié)流閥等設(shè)備的設(shè)計(jì)控制。及改進(jìn)對潤滑油質(zhì)的維持進(jìn)行了一定的探討。(3)模塊化的設(shè)計(jì)理念、溫度控制閥的引人大5結(jié)論大改善了系統(tǒng)的可靠性、降低了用戶成本。本文詳細(xì)介紹了超超臨界1000MW系列給水泵汽輪機(jī)的潤滑油系統(tǒng)的主要技術(shù)特點(diǎn),與傳.[1]何翊皓.4X 600MW汽輪機(jī)潤滑油系統(tǒng)事故分析[J].發(fā)電設(shè)備，2006(5):348- -350.統(tǒng)的給水泵汽輪機(jī)的潤滑油系統(tǒng)相比,超超臨界.1000MW系列給水泵汽輪機(jī)潤滑油系統(tǒng)的優(yōu)越中國煤化工能的可靠性[J].電力性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:[3]蜻:YHCNMHG].電力安全技術(shù)，(1)通過油泵的優(yōu)化設(shè)計(jì)、切換控制邏輯的改進(jìn)2007,9(7);43.膝III1169I