考虑阀门节流损失的火电机组纯凝工况滑压曲线确定方法与流程

本发明涉及一种滑压曲线确定方法，具体涉及一种考虑阀门节流损失的火电机组纯凝工况滑压曲线确定方法，属于汽轮机运行控制领域。

背景技术：

随着电网负荷峰谷差的增大，目前国内很多大容量机组都参与电网调峰工作。汽轮机变工况运行时，其运行经济性和安全性都会降低。不同运行方式对机组经济性和安全性的影响也是不同的，目前我国300mw及以上机组参与电网调峰时均采用复合滑压运行方式。复合滑压运行方式即定－滑－定运行方式，是定压与滑压相结合的一种运行方式。

上世纪50年代德国开始研究复合滑压运行并首先采用，随后美国、日本和欧洲国家也先后应用到电厂机组上。但在滑压状态下对应各负荷点应采取多大的初压值，是电厂火电机组运行中急需要解决的问题。在变工况状态，汽轮机的运行方式有定压和滑压两种运行方式。滑压运行又称变压运行，即工况变化时，汽轮机的调节汽门开度基本不变(或处于全开位置)，机组出力的变化通过锅炉调节新蒸汽压力来实现。

滑压运行有纯滑压运行、节流滑压运行和复合滑压运行3种方式。前两种运行方式既可用于节流调节的汽轮机组，也可用于喷嘴调节的汽轮机组；复合滑压运行则一般用于喷嘴调节的汽轮机组。复合滑压运行方式即所谓的定－滑－定运行方式。其采用喷嘴配汽，在高负荷区保持定压运行，用增减调节汽门来调节负荷；在中间负荷区全开部分调节汽阀(2个或3个全开)进行滑压运行；在滑压运行的最低压力之下，即极低负荷区，又回复到定压运行，进行低汽压水平的定压运行。理论研究表明，汽轮机采用复合滑压运行方式时，调节阀全开或部分调节阀全开时，机组运行最为经济。这种运行方式使机组在全负荷范围内均保持较高的热经济性，同时还有较好的负荷响应能力和机组安全性，所以得到普遍采用。很多大型机组采用复合滑压运行方式时，有利于提高机组效率、降低给水泵动力消耗和具有较好的安全性，但循环效率随新蒸汽压力降低有所降低。

由于现有滑压曲线确定基本由火电机组出厂厂商设计及利用滑压实验进行数据分析计算为主，图1为现有滑压运行曲线定-滑-定方式区间示意图。由于汽轮机机组是具有强烈动态效应的动力设备，长时间处于非稳定运行工况，测量参数存在着强烈的时序性，导致滑压实验测量数据及计算所得的机组热耗不准。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有滑压曲线确定方法中滑压实验所得数据过程繁琐，且通过滑压实验获取的滑压曲线不准确，导致机组热损耗较高的问题，进而提供一种考虑阀门节流损失的火电机组纯凝工况滑压曲线确定方法。

本发明的技术方案是：考虑阀门节流损失的火电机组纯凝工况滑压曲线确定方法包括以下步骤：

步骤一：采集机组dcs系统中的全工况历史数据；

采集各阀门阀组开度、综合阀位指令、机组主蒸汽压力、机组主蒸汽温度、第一抽汽点压力、第一抽汽点温度、主蒸汽流量和机组负荷；

步骤二：筛选步骤一中的数据，将待采集负荷区间的数据进行分组统计；

选定50％机组额定负荷±1mw、60％机组额定负荷±1mw、70％机组额定负荷±1mw和80％机组额定负荷±1mw，且主蒸汽温度为额定主蒸汽温度±1℃的区间数据进行分类；

步骤三：利用各负荷区间数据进行数据分析，得到对应负荷点对应的最优主蒸汽压力；

分析比较50％机组额定负荷±1mw、60％机组额定负荷±1mw、70％机组额定负荷±1mw和80％机组额定负荷±1mw各组数据，分别将各组数据描绘至以主蒸汽压力为横坐标、第一抽汽点温度为纵坐标的图中，利用基于最小二乘法的多项式函数线性拟合方法，寻找第一抽汽点温度的最低点，此时第一抽汽点温度的最低点对应的主蒸汽压力作为50％机组额定负荷、60％机组额定负荷、70％机组额定负荷和80％机组额定负荷对应的最优主蒸汽压力；

步骤四：利用步骤三中寻找到的各负荷点的最优主蒸汽压力，绘制最终的滑压曲线。

进一步地，步骤一中所采集的历史数据需要为机组顺序阀运行状态数据，且数据包括机组负荷为最小出力值与额定值之间的全部负荷。

进一步地，将根据步骤三中所得的各负荷点最优主蒸汽压力点进行连接得到滑压曲线，方法为基于最小二乘法的多项式函数线性拟合，同时与锅炉稳燃最低主蒸汽压力和机组工作额定主蒸汽压力结合，得到最终的滑压曲线，如图2所示。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

1、本发明利用以往历史数据对机组最优主蒸汽压力值分析，实现对火电机组纯凝工况下的滑压曲线确定，无需进行复杂的滑压实验，至少节省1天以上的时间，时效性强，可根据机组不同时期的运行状态进行随时更新；减少因为做滑压实验时发电量减少导致的经济效益降低，低负荷下安全性较差的问题。

2、本发明利用第一抽汽点温度量化了阀门节流损失，解决了由于调节级动态效应较强，利用准稳态计算方法得到的调节级效率不准确的问题；相对于对调节级效率的计算而言，这种表征方式的计算更加简便且更加准确。

附图说明

图1为现有滑压运行曲线定-滑-定方式区间示意图，其中①区域为低压定压段，②为滑压段，③为高压定压段；

图2为本发明滑压曲线确定方法示意图，其中m1、m2、m3、m4分别为50％机组额定负荷点、60％机组额定负荷点、70％机组额定负荷点、80％机组额定负荷点，p1、p2、p3、p4分别对应m1、m2、m3、m4下最优主蒸汽压力点，pmin为锅炉的最低稳燃压力，pmax为机组额定运行压力。

图3为实施例中所采用的机组70％额定负荷下主蒸汽压力与第一抽汽点温度最小二乘法多项式拟合结果；

图4为本发明实施例中采用本发明方法后，绘制的机组滑压曲线示意图；

具体实施方式

具体实施方式一：结合图2说明本实施方式，本实施方式包括以下步骤：

步骤一：采集机组dcs系统中的全工况历史数据；

采集各阀门阀组开度、综合阀位指令、机组主蒸汽压力、机组主蒸汽温度、第一抽汽点压力、第一抽汽点温度、主蒸汽流量和机组负荷；

步骤二：筛选步骤一中的数据，将待采集负荷区间的数据进行分组统计；

选定50％机组额定负荷±1mw、60％机组额定负荷±1mw、70％机组额定负荷±1mw和80％机组额定负荷±1mw且主蒸汽温度为额定主蒸汽温度±1℃的区间数据进行分类；

步骤三：利用各负荷区间数据数据分析得到对应负荷点对应的最优主蒸汽压力；

分析比较50％机组额定负荷±1mw、60％机组额定负荷±1mw、70％机组额定负荷±1mw和80％机组额定负荷±1mw各段数据，分别将各组数据描绘至以主蒸汽压力为横坐标、第一抽汽点温度为纵坐标的图中，利用基于最小二乘法的多项式函数线性拟合方法，寻找第一抽汽点温度的最低点，此时第一抽汽点温度最低点对应的主蒸汽压力作为50％、60％、70％和80％机组额定负荷对应的最优主蒸汽压力；

步骤四：利用步骤三中各负荷点最优主蒸汽压力得到滑压曲线。

具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式的步骤一中所采集的历史数据需要为机组顺序阀运行状态数据，且数据包括机组负荷为最小出力值与额定值之间的全部负荷。如此设置，原因在于滑压曲线是为机组顺序阀运行工况下运行而设计，采集全工况数据的目的是为了在步骤三中的最小二乘法拟合中得到更为准确的最优压力点，采集各阀门阀组开度、综合阀位指令是为了验证机组是否处于顺序阀运行状态以及获取顺序阀规律，采集机组主蒸汽压力、机组主蒸汽温度、第一抽汽点压力、第一抽汽点温度是为了寻找某一负荷下的最优主蒸汽压力点，采集主蒸汽流量和机组负荷是为了选取对应数据进行统计分析。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图2说明本实施方式，本实施方式步骤四中绘制滑压曲线的步骤：将根据步骤三中所得的各负荷点的最优主蒸汽压力，进行计算得到滑压段滑压曲线，计算方法为基于最小二乘法的多项式函数线性拟合，同时与锅炉稳燃最低主蒸汽压力和机组工作额定主蒸汽压力结合，得到最终的滑压曲线。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。

由于定-滑-定滑压方式中低压定压段主蒸汽压力为锅炉稳燃最低压力，高压定压段为机组额定主蒸汽压力，只需将滑压段获取即可得到完整的滑压曲线，即通过50％、60％、70％、80％额定负荷工况下的最优主蒸汽压力最小二乘法线性拟合得到滑压段曲线，取锅炉稳燃最低压力与额定主蒸汽压力相交区间，并且与低压定压段和高压定压段结合，具体组合方式如图2所示。

实施例

以某330mw亚临界火电机组作为实施机组进行分析。以70％额定负荷为例，图3为最小二乘法多项式拟合结果，表1为根据本方法得到的最优主蒸汽压力曲线即滑压曲线相关参数，图4为对应滑压曲线示意图，表2为将本发明所得到的滑压曲线实施后与原滑压曲线效果对比。

表1滑压曲线相关参数

表2优化前后热耗率比较

根据上述对比，得到优化后机组在滑压负荷点区间的热耗率综合下降了37.8kj/kw·h，折合降低发电煤耗1g/kw·h，具有很好的节能效益。因此，本发明方法获取的滑压曲线优化效果明显。

虽然本发明以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其他变化，以及应用到本发明未提及的领域中，当然，这些依据本发明精神所做的变化都应包含在本发明所要求保护的范围内。