专利名称：一种大型汽轮机滑压优化的修正方法
技术领域：
本发明涉及一种火力发电厂的大型汽轮发电机组滑压优化的修正方法。
背景技术：
由于社会经济的不断发展，社会对资源需求快速增长，电煤供应也趋于紧张，煤炭 价格的持续上涨直接造成了发电成本的增加，而电价联动机制受国家整体经济环境的影响 而滞后。这一切都给发电企业造成了巨大的经营压力，企业利润大幅下降甚至出现亏损。发 电企业能够开展的工作就是降低单位能耗、尽量减少发电成本。因此，火电机组的运行节能 降耗已成为企业生存的客观需要。火力发电厂的大型汽轮发电机组在日常变负荷运行过程中通常会采取复合滑压 运行方式在高负荷区采取定压运行方式，主要依靠高压调门阀位的改变来调节机组负荷； 在低负荷区采取滑压运行方式，主要依靠主蒸汽压力的改变来调节机组负荷，而高压调门 阀位则基本不变。对每一台机组，制造厂一般会给出一条设计的汽轮机复合滑压运行控制 曲线，来实现上述的复合滑压运行方式，从而确保机组处于运行经济性较优的状态。然而， 在汽轮机日常运行过程中，随着季节变换引起凝汽器压力变化或是由于机组对外抽汽供热 引起主蒸汽流量增加等，常会使汽轮机控制系统给出的高压调门开度偏离预想的最佳滑压 阀位，这就会对机组滑压运行效率产生不利的影响。目前，随着600、1000丽等大容量机组陆续投运的影响，各发电企业的机组平均负 荷率进一步下降，低负荷运行时间随之增加，因此，开展大型汽轮发电机组低负荷运行阶段 的滑压优化方法研究，保持机组在低负荷阶段处于性能较优的滑压运行方式，对改善机组 运行效率状况具有十分重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种大型汽轮 机负荷运行阶段的滑压偏差修正法，对机组负荷运行阶段滑压运行控制曲线进行修正，使 汽轮机在实际滑压方式下能一直保持最佳滑压阀位，以达到节能降耗的目的。针对一台具体的汽轮发电机组，在机组运行参数和热力系统运行状态都变化不大 的情况下，机组负荷与主蒸汽流量成一一对应的变化关系，而主蒸汽流量又与汽轮机高压 调节汽门开度、主蒸汽压力成正比例变化关系，采用下面的公式化语言来表述机组负荷、主 蒸汽压力以及高压调门开度这三者之间相互关联、相互制约的关系Ng P0XCV(1)公式(1)中，Ng为机组负荷，P0为主蒸汽压力，Cv为高压调门开度指令，它可以看 作为一个线性化了的、反映几个高压调节汽门开度的综合参数。从上面的关系式可以看出，机组负荷正比于主蒸汽压力与高压调节汽门开度之 积，这可以看作为汽轮机负荷控制的基础关系式。然而，汽轮机实际运行过程中，随着机组 各类运行条件的改变，若是机组负荷Ng与主蒸汽压力&之间继续保持固定的线性对应关系，则汽轮机高压调节汽门开度就会发生较大的改变，偏离预想的最佳滑压阀位，因而对机 组滑压运行效率产生不利的影响。为此，本发明采用的技术方案为利用修正系数对机组滑压控制曲线进行修正，由 此，公式(1)所表述的机组负荷、主蒸汽压力以及高压调门开度这三者之间的关联关系式 可以转变成为CnXNg - CpXP0XCv(2)公式(2)中，Cn为机组运行参数变化对机组负荷的总修正系数，Cn = C^XC^X.. . XC&，Cnk表示各项运行参数偏差对机组负荷的修正系数。CP为机组热力系统运行状态变化对主蒸汽压力的总修正系数，CP = CP1XCP2X... XCPk, CPk表示各项热力系统偏差对主蒸汽压力的修正系数。引入运行参数对滑压控制曲线的负荷进行修正的计算方法，就是根据汽轮机实际 运行时的凝汽器压力、主汽温度、再热温度等与设计值的偏差情况，计算得出各项运行参数 变化引起机组负荷相应变化的修正系数cnl，Q，. . . ，将这些修正系数的乘积与机组实际 运行负荷相乘，就可以计算得到修正后的机组负荷(;乂 ，以此作为机组滑压控制曲线中的 横坐标。同样地，引入热力系统运行状态变化对滑压控制曲线的主蒸汽压力进行修正的计 算方法，就是根据实际机组对外供热流量、锅炉减温水流量以及加热器投运状况等各项运 行状态改变引起主蒸汽流量的变化幅度，求得对主蒸汽压力(在调门开度不变时，主蒸汽 压力与主蒸汽流量成正比例变化关系)的各分项修正系数CP1，CP2，. . . CPk，以这些修正系数 乘以从机组滑压控制曲线中查取的主蒸汽压力(纵坐标参数)p。，就可以计算得到修正后的 机组主蒸汽压力CpXh，并以此作为机组CCS的滑压运行主蒸汽压力控制目标值。以上所述为机组滑压优化控制曲线的通用型修正方法，应用这一修正方法后，汽 轮机控制系统会随着运行条件改变而自动调整主蒸汽压力与机组负荷之间的对应关系，从 而确保汽轮机一直处于性能较优的滑压运行方式。具体应用在某台运行机组时，可根据机 组实际运行状况进行适当地简化。例如，在整个低负荷滑压运行阶段进行各项运行参数调 整时，主蒸汽温度、再热蒸汽温度一般都以额定值作为控制目标，变化幅度不大，只有凝汽 器压力随着冬季、夏季的环境温度改变而有较大的变化，所以取凝汽器压力作为主要的变 化影响因素，对机组负荷进行修正。另外，机组热力系统的加热器、给水泵等设备一般都处 于正常的运行状态，而相对于其他运行热力系统变化因素而言，机组对外供热与否对汽轮 机主蒸汽压力(以调门开度不变为控制条件)的影响可能要更大一些，所以将供热流量变 化作为主要的影响因素对主蒸汽压力进行修正。一、为了有效地排除凝汽器压力变化对机组滑压控制曲线应用的不利影响，在机 组滑压控制中引入“凝汽器压力修正因子”，并以cnl表示“凝汽器压力修正因子”，cnl可由 下式计算得到Cnl = l+APcXC0(3)在公式(3)中，AP。为凝汽器运行压力与基准压力之差值，通常取凝汽器设计压力作为基准压 力；凝汽器运行压力可以通过实测得到，也可通过汽轮机的排汽温度换算得到，现场试验比 对表明这一求取凝汽器压力的替代方法具有足够的精度，完全可以满足机组滑压运行控
4制过程中计算“凝汽器压力修正因子”的需要。Q为凝汽器压力每变化lkPa对机组出力的修正系数，可根据制造厂提供的设计资 料选取，也可通过实际试验获得。二、为了有效地排除供热流量变化对机组滑压控制曲线应用的不利影响，在机组 滑压控制中引入“供热流量修正因子”，并以CP1表示“供热流量修正因子”，CP1可由下式计 算得到CP1 = l+(Fgr/Fj XCh(4)在公式(4)中，(Fgr/FfflS)为供热流量占主蒸汽流量的百分比；Ch为供热流量对汽轮机进汽压力(在固定调门开度下，相当于汽轮机进汽流量) 的修正系数，即占主蒸汽流量的百分比每增加1%，引起汽轮机进汽流量增加的比例系数， 该比例系数可以通过“等效热降法”计算获得。另外，如果进行机组供热与不供热状态的实际比较试验，则可以直接获得较为确 切的主蒸汽压力修正系数CP1。本发明采用滑压偏差因素修正法对机组滑压运行控制曲线的机组负荷和主蒸汽 压力控制要素引入特定的修正系数，使汽轮机组的控制系统能适应外界运行条件的变化， 及时改变其滑压运行控制参数，从而确保汽轮机处于最佳滑压运行方式，从而实现机组一 直处于较高的运行效率。采取本发明可以使机组处于较为优化的滑压运行方式，节省汽轮发电机组的供电 煤耗率达lg/kwh，按一台600MW机组正常的运行负荷率折算，每年可以节省燃煤成本费用 达180万元，取得良好的节能运行效果。下面结合说明附图和具体实施方式
对本发明的实质性特点作进一步说明。
图1为本发明应用在一台超临界600MW汽轮机组上、考虑夏(冬)季凝汽器压力 变化修正的滑压优化控制曲线。图2为本发明应用在一台125MW汽轮机组上，考虑供热流量修正前、后的滑压优化 控制曲线。
具体实施例方式实施例1凝汽器压力修正因子的应用在机组滑压优化控制中引入“凝汽器压力修正因子”，相当于将原先固定的、一成 不变的滑压控制曲线变成为可随时根据凝汽器压力变化而自动调整的一簇滑压控制曲线。 相应地，机组定、滑压转换点负荷也处于不断地调整状态，以保证汽轮机高压调门处于“最 佳滑压阀位”状态。下面以一台超临界600MW机组的定、滑压转换点随凝汽器真空而变化的 情况为例，说明“凝汽器压力修正因子”的应用方法及效果。该机组通过滑压优化试验得出了机组滑压控制曲线，确定机组定、滑压转折点的 机组负荷为570MW。在试验结果计算过程中，对各个试验工况的机组出力都进行了运行参数 (其中包括凝汽器压力)偏离设计值的修正计算。因此，定、滑压转折点负荷570MW是以凝汽器设计压力5. 5kPa为参照基准而确定的。从图1中可以看出，机组在600MW额定负荷工况运行时，汽轮机背压每变化lkPa， 机组出力、热耗率变化幅度约为0. 954% ；机组在300MW负荷工况运行时，汽轮机背压每变 化lkPa，机组出力、热耗率变化幅度约为1.247%。根据这一试验结果，对该型机组进行滑 压控制曲线修正时，可近似地选取凝汽器压力变化lkPa对应的出力修正系数Q = 1 %这个 固定的修正系数。当该机组在夏季工况额定负荷运行时，随着外界环境温度的上升，循环水温度会 升至40°C左右，实际测得的汽轮机低压缸排汽温度更是高达46°C。根据凝汽器压力与排汽 温度之间的对应关系可以查知，此时的凝汽器压力应为lOkPa，与凝汽器设计压力5. 5kPa 相比，明显偏高了 4. 5kPa。取该机组真空变化修正系数Q = 1%，则依据公式(3)可以计 算得出该运行工况的“凝汽器压力修正因子” Cnl = 1.045。相应地，经过修正后的机组“名 义负荷”为CnlXNg = 1. 045X570 = 596MW。由此计算结果表明，在夏季工况高背压运行条 件下，机组定、滑压转折点的机组负荷应该从570MW上移至596MW。当机组在冬季工况运行时，实际测得的汽轮机低压缸排汽温度为27°C，对应的凝 汽器压力应为3.5kPa，与凝汽器设计压力5.5kPa相比，明显偏低了 2kPa。采用公式(3) 可以计算得到“凝汽器压力修正因子” Cnl = 0. 98，修正后的机组“名义负荷”为CnlXNg = 0. 98X570 = 558MW。即在冬季工况凝汽器压力偏低的实际运行条件下，机组定、滑压转折 点的机组负荷应该从570MW下移至558MW。从上面的计算结果可以看出，由于受夏季、冬季工况凝汽器真空大幅度变化的影 响，机组在夏季、冬季工况的定、滑压转折点需上移、下移的的总变化幅度将高达38MW。由以上比较分析结果可知，对于夏季、冬季凝汽器压力偏差幅度较大的运行工况， 通过引入“凝汽器压力修正因子”，使机组滑压控制曲线的实际机组负荷能够修正至凝汽器 设计压力，可以实现机组滑压控制曲线的适当平移，从而确保汽轮机高压调门开度与机组 负荷之间的对应关系能够复现试验或设计时的状态。实施例2供热流量修正因子的应用如图2所示，图中的细实线为不供热状态下的两阀全开滑压运行主蒸汽压力变化 曲线，该滑压曲线的拟合公式为Y = 0. 11927X+0. 755，其中Y为主蒸汽压力，单位MPa，X为 机组负荷，单位MW;虚线代表了该机组对外供热16t/h状态的两阀全开滑压运行的主蒸汽 压力变化曲线，相应的两阀滑压主汽压拟合公式为Y = 0. 12003X+1. 120。对图中的两条曲 线进行比较后可知，在接带同样的机组运行电负荷时，机组供热状态的主蒸汽压力设定值 要高于不供热状态，平均偏高幅度约为4%，由此可以计算得出机组“供热流量修正因子”CP1 =1.04。若是从机组不供热状态的两阀滑压运行控制曲线中查取得到主蒸汽压力&，再乘 以该“供热流量修正因子” CP1，即可得到该机组完成供热影响修正后的主蒸汽压力控制值 CP1XP0 = 1. 04P0O从图2中还可以看出，供热、不供热这两条滑压运行线与定压运行线的交 点负荷分别为104MW和107MW，反映了机组定、滑压转换点负荷会由于对外供热而有所降低 的变动情况。由以上比较分析结果可知，对于机组供热、不供热的实际运行情况，引入“供热流 量修正因子”对机组滑压控制曲线的主蒸汽压力进行修正计算，可以确保在汽轮机高压调 门开度保持不变的前提条件下，通过适当提高主蒸汽压力，来满足热电联产的主汽流量需求。
权利要求
一种大型汽轮机滑压优化的修正方法，其特征在于利用修正系数对机组滑压控制曲线进行修正，即将机组负荷、主蒸汽压力以及高压调门开度这三者之间的关联关系式表示为Cn×Ng∝Cp×P0×Cv，公式中，Cn为机组运行参数变化对机组负荷的总修正系数，Cn＝Cn1×Cn2×...×Cnk，Cnk表示各项运行参数偏差对机组负荷的修正系数；CP为机组热力系统运行状态变化对主蒸汽压力的总修正系数，CP＝CP1×CP2×...×CPk，CPk表示各项热力系统偏差对主蒸汽压力的修正系数。
2.根据权利要求1所述的大型汽轮机滑压优化的修正方法，其特征在于当季节变换引 起大型汽轮机的凝汽器压力出现大幅度变化时，在机组滑压控制中引入凝汽器压力修正因 子Cnl，Cnl由下式计算得到cnl = 1+AP。XCQ，公式中的ΔP。为凝汽器运行压力与基准压力 之差值，取凝汽器设计压力作为基准压力，C。为凝汽器压力每变化IkPa对机组出力的修正 系数。
3.根据权利要求2所述的大型汽轮机滑压优化的修正方法，其特征在于凝汽器压力通 过汽轮机的排汽温度换算得到或通过实际测量获得。
4.根据权利要求2或3所述的大型汽轮机滑压优化的修正方法，其特征在于Ctl根据制 造厂提供的设计资料选取或通过实际试验获得。
5.根据权利要求1或2所述的大型汽轮机滑压优化的修正方法，其特征在于当大型汽 轮机对外供热流量因外界热用户的要求作大幅度调整时，在机组滑压控制中引入供热流量 修正因子CP1，汽轮机控制系统会根据供热流量的变化情况而自动调整主蒸汽压力与机组负 荷之间的对应关系，Cp1可以由下式计算得到CP1 = l+(FgyFms)XCh，公式中的(FgyFms)为 供热流量占主蒸汽流量的百分比，Ch为供热流量对汽轮机进汽压力的修正系数，即占主蒸 汽流量的百分比每增加1%，引起汽轮机进汽流量增加的比例系数。
6.根据权利要求5所述的大型汽轮机滑压优化的修正方法，其特征在于Ch通过等效热 降法计算获得。
7.根据权利要求5所述的大型汽轮机滑压优化的修正方法，其特征在于若是进行机组 供热与不供热状态的比较试验，则可以直接获得较为确切的主蒸汽压力修正系数CP1。
全文摘要
本发明公开了一种火力发电厂的大型汽轮发电机组滑压优化的修正方法。目前开展大型汽轮发电机组低负荷运行阶段的滑压优化方法研究，保持机组在低负荷阶段处于性能较优的滑压运行方式，对改善机组运行效率状况具有十分重要的意义。本发明的特征在于利用修正系数对机组滑压控制曲线进行修正，即将机组负荷、主蒸汽压力以及高压调门开度这三者之间的关联关系式表示为Cn×Ng∝Cp×P0×Cv。本发明采用滑压偏差因素修正法对机组滑压运行控制曲线的机组负荷和主蒸汽压力控制要素引入特定的修正系数，确保汽轮机处于最佳滑压运行方式，从而实现机组一直处于较高的运行效率。
文档编号F01D17/00GK101864994SQ20091015385
公开日2010年10月20日 申请日期2009年11月16日 优先权日2009年11月16日
发明者孙永平, 朱松强, 童小忠 申请人:浙江省电力试验研究院;浙江省能源集团有限公司