一种确定燃气轮机最佳离线水洗周期的方法
【专利摘要】本发明公开了一种确定燃气轮机最佳离线水洗周期的方法，包括：采集水洗后燃气轮机最大负荷P1与运行时间t的数据；将最大负荷P1修正为ISO最大负荷P；拟合ISO最大负荷P与运行时间t的函数关系式；根据所述函数关系式推算相邻两次水洗期间2T期间内的有效发电量W；根据所述有效发电量W计算出2T期间内平均负荷；求平均负荷为最大值时的最佳离线水洗周期T值。本发明解决燃气轮机水洗时间安排不合理，导致水洗成本较高，机组效率偏低，影响经济效益等问题，大大提降低了水洗成本，使水洗效益达到最大化。
【专利说明】ー种确定燃气轮机最佳离线水洗周期的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及燃气轮机的清洗，具体地，涉及ー种确定燃气轮机最佳离线水洗周期的方法。
【背景技术】
[0002]燃气轮机直接采用空气作为エ质，尽管燃气轮机进ロ处安装有过滤装置，但仍免不了空气中的杂质进入压气机，并附着在压气机叶片上，造成压气机通流面积减小，燃气轮机效率下降，严重时甚至影响燃气轮机的安全运行。为保证燃气轮机的安全高效运行，需定期进行停机水洗，以恢复燃气轮机的效率和出力；但水洗过程中需耗费大量的厂用电，燃气轮机水洗使用专用清洁剂成本较高，且水洗后燃气轮机内部金属温度会下降至一定数值，导致水洗后机组启动时间延长，这些因素都是水洗的主要成本。由于水洗成本较高，所以水洗不宣太过頻繁。需要和水洗收益比较确定一个最佳水洗周期；而目前国内外同类型燃气轮机尚未进行最佳离线水洗周期方面的研究。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供ー种方法，该方法可以得到ー个燃气轮机水洗的最佳周期，利用此最佳周期进行燃气轮机水洗，可以降低水洗成本，提高燃气轮机效率和经济效益。
[0004]为了实现上述目的，本发明提供ー种确定燃气轮机最佳离线水洗周期的方法，包括:采集水洗后燃气轮机最大负荷P1与运行时间t的数据；将最大负荷P1修正为ISO最大负荷P ;拟合ISO最大负荷P与运行时间t的函数关系式；根据所述函数关系式推算相邻两次水洗期间2T期间内的有效发电量W ;根据所述有效发电量W计算出2T期间内平均负荷P ;求平均负荷P为最大值时的最佳离线水洗周期T值。
[0005]优选地，所述方法还包括统计水洗实际成本值B。
[0006]优选地，所述水洗实际成本值B为水洗耗电量、水洗洗涤剂成本和启动成本之和，其中，所述水洗洗涤剂成本和所述启动成本需转化为电量形式进行统计。
[0007]优选地，根据燃气轮机进气温度与负荷修正关系图将所述最大负荷P1修正为ISO最大负荷P，其中，所述燃气轮机进气温度与负荷修正关系图横坐标为燃气轮机进气温度，纵坐标为修正系数。
[0008]优选地，根据ISO最大负荷P与运行时间t的趋势图拟合ISO最大负荷P与运行时间t的函数关系式，其中，所述趋势图横坐标为运行时间，纵坐标为ISO最大负荷。
[0009]优选地，所述ISO最大负荷P与运行时间t的函数关系式为P (t) =kt+A,其中，k为横坐标运行时间t的系数，A为与纵坐标ISO最大负荷P的截距。
[0010]优选地，所述2T期间内的有效发电量W的计算公式为W=2AT-1 k | T2_2B，其中，A为与纵坐标ISO最大负荷P的截距，T为燃气轮机的ー个水洗周期，B为水洗的实际成本值，k为所述ISO最大负荷P与运行时间t的函数关系式中横坐标运行时间t的系数。
[0011]优选地，所述根据所述有效发电量W计算出2T期间内平均负荷F的计算公式为P = zpp ?其中，W为有效发电量，T为燃气轮机的ー个水洗周期。
[0012]通过上述技术方案，本发明通过统计水洗过程的耗电量、启动成本、水洗洗涤剂成本，统计分析燃气轮机水洗后的数据变化，拟合燃气轮机水洗后ISO最大负荷与运行时间的关系，并运用数学计算方法，确定燃气轮机最佳水洗周期。解决燃气轮机水洗时间安排不合理，导致水洗成本较高，机组效率偏低，影响经济效益等问题，大大提降低了水洗成本，使水洗效益达到最大化。
[0013]本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。【专利附图】
【附图说明】
[0014]附图是用来提供对本发明的进ー步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0015]图1是本发明实施方式提供的ー种确定燃气轮机最佳离线水洗周期的方法的流程图；
[0016]图2是本发明实施方式提供的燃气轮机进气温度与负荷修正图；
[0017]图3是本发明实施方式提供的修正后的燃气轮机最大负荷实际取样数据图；
[0018]图4是本发明实施方式提供的水洗后运行时间与燃气轮机及ISO最大负荷的关系图；
[0019]图5是本发明实施方式提供的水洗后燃气轮机ISO最大负荷随运行时间下降趋势图；
[0020]图6是本发明实施方式提供的水洗后燃气轮机ISO最大负荷与运行时间的关系图；
[0021]图1是本发明实施方式提供的2T期间内水洗后燃气轮机ISO最大负荷与运行时间的关系图。
【具体实施方式】
[0022]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用干限制本发明。
[0023]本发明中所述的ISO在未作特殊说明的情况下，是指国际标准，即:IS0エ况是指国际标准エ况，ISO最大负荷是指国际标准エ况下的最大负荷，ISO效率是指国际标准エ况下的效率。
[0024]图1是本发明实施方式提供的ー种确定燃气轮机最佳离线水洗周期的方法的流程图，如图1所示，本发明提供ー种确定燃气轮机最佳离线水洗周期的方法，包括如下步骤:在步骤SlOl，采集水洗后燃气轮机最大负荷P1与运行时间t的数据；在步骤S102，将最大负荷P1修正为ISO最大负荷P ;在步骤S103，拟合ISO最大负荷P与运行时间t的函数关系式；在步骤S104，根据所述函数关系式推算相邻两次水洗期间2T期间内的有效发电量W ;在步骤S105，根据所述有效发电量W计算出2T期间内平均负荷P ;在步骤S106，求平均负荷P为最大值时的最佳离线水洗周期T值。
[0025]可选地，在毎次水洗后，定期采集燃气轮机最大负荷P1数据，由于每次取样时燃气轮机进气温度不一致，所以需要对燃气轮机最大负荷P1进行修正。如图2所示，图2是燃气轮机进气温度与负荷修正关系图，该图为燃气轮机出厂时自带的用于修正燃气轮机负荷的曲线图，该图横坐标是燃气轮机进气温度，纵坐标是修正系数。通过修正系数对燃气轮机最大负荷P1进行修正，将所有燃气轮机最大负荷P1转化为标准エ况即ISOエ况下的燃气轮机最大负荷，即ISO最大负荷P。如:燃气轮机进气温度为88 °F时，对应的修正系数为90% ;燃气轮距进气温度为90 °F时，对应的修正系数为89%。此时可以通过燃气轮机最大负荷P1 ÷修正系数来修正燃气轮机的最大负荷P1。
[0026]图3为本发明实施方式提供的修正后的燃气轮机最大负荷实际取样数据图，结合图2和图3所示，经过对燃气轮机最大负荷P1进行修正为ISO最大负荷P，如:在燃气轮机的进气温度为89.4 °F时，经查询图2燃气轮机进气温度与负荷修正关系图得知，此时的燃气轮机最大负荷P1的修正系数为89.4%，则修正后的ISO最大负荷P为在燃气轮机的进气温度为89.4 0F时采集的燃气轮机最大负荷+修正系数，即ISO最大负荷P=219.93 + 89.4%=246.0l(MW)。同时，还可以得知此时的ISO效率为(ISO最大负荷+(天然气流量X天然气热值))，由于lMWh=3600MJ，则:1S0效率=(246.01X3600+(70.27X33554)) X 100%=37.561%。此处的天然气热值为33554MJ/km3，此值为固定值。
[0027]基于上述修正ISO最大负荷的计算方式，由于燃气轮机的ISO效率是固定不变的，因此在ISOエ况下天然气流量为固定的70km3/h的情况下，发明人重新获取如图4水洗后运行时间与燃气轮机及ISO最大负荷的关系图所示的一组数据，这是在天然气流量固定的情况下，水洗后，随着运行时间增加，经修正系数修正后取得的ISO最大负荷P。如:在燃气轮机运行15小时后，ISO效率到达37.561%，此时ISO最大负荷为((70X33554) X 37.561%)+3600=245.064 (MW);燃气轮机运行551小时后，ISO效率下降为37.465%，而ISO最大负荷下降为((70X33554) X 37.465%)+3600=244.436 (MW)。图4中的所有数据都是基于上述修正ISO最大负荷的计算方式计算得到的。
[0028]图4中运行时间与ISO最大负荷的数据转化为如图5燃气轮机ISO最大负荷随运行时间下降趋势图所示的二维坐标图，其中，该图的横坐标为水洗后的运行时间，纵坐标为ISO最大负荷。从图5中可以看出，燃气轮机水洗后运行时间与ISO最大负荷P基本成线性关系，因此，可以拟合成ー个一次函数P(t)=kt+A，其中，k为横坐标运行时间t的系数，A为与纵坐标ISO最大负荷P的截距。作为ー实施方式，在图5中取(15，245.065)和(551，244.436)两个坐标点，将燃气轮机水洗后的运行时间与ISO最大负荷P拟合成ー个一次函数，即可得到燃气轮机ISO最大负荷P与运行时间t的关系式:P (t) =-0.00117t+245.08，此处一次函数的系数k为-0.00117，截距A为245.08。根据上述公式可知，燃气轮机水洗后，初始ISO最大负荷P(O)为245.08 (MW)。
[0029]可选地，根据上述燃气轮机水洗后的运行时间与ISO最大负荷P的关系式推算相邻两次水洗期间2T期间内的有效发电量W。如果每次水洗后燃气轮机ISO最大负荷P都会恢复到245.08MW,则水洗后燃机ISO最大负荷随运行时间的关系如图6所示，其中图中阴影部分为通过燃气轮机水洗而增加的发电量。从图中可以看出，假设燃气轮机水洗的周期为T，则每次燃气轮机水洗后ISO最大负荷P都会上升0.00117T。假设燃气轮机在运行T小时后进行水洗最为经济，则在2T期间内，应进行两次水洗，即如图7在2T期间内水洗后燃气轮机ISO最大负荷与运行时间的关系图所示，其中阴影部分为燃气轮机水洗后増加的发电量，则从图中可以看出，在此2T期间内总发电量W1为W-AT-1 kI T2，其中，A为与纵坐标ISO最大负荷P的截距，T为燃气轮机的ー个水洗周期，k为所述ISO最大负荷P与运行时间t的函数关系式中横坐标运行时间t的系数。
[0030]由于每次水洗都有ー个水洗实际成本值B，因此，计算在2T期间内的有效发电量W还需要去掉燃气轮机每次水洗的水洗实际成本值B，所述水洗实际成本值B包括水洗耗电量、水洗洗涤剂成本和启动成本，为方便计算，本发明在计算过程中，将所有成本转化为电量形式进行统计。作为ー实施方式，本发明对某电厂某一年度内的水洗成本进行统计，具体的各项成本值如下:
[0031]水洗耗电量:平均每次水洗对燃气轮机进行冷拖的耗电量为9MWh ；
[0032]水洗洗涤剂成本:平均每次水洗约消耗207L，成本11000元，转为电量值约为16MWh ；
[0033]启动成本:平均每次冷态启动耗气量约为10万方，发电量190MWh;热态启动耗气量约为4万方,发电量90MWh ;按姆万方气可以发50MWh的电量计算,则启动成本为冷态启动成本减去热态启动成本，即:10 X 50-190- (4 X 50-90) =200 (MWh)。
[0034]综上所述，可以计算得出每次水洗成本值B约为9+16+200=225 (MWh)。
[0035]由此可以的得出，在2T期间内的有效发电量W为W=2AT_| k| T2_2B，其中，A为与纵坐标ISO最大负荷P的截距，T为燃气轮机的ー个水洗周期，B为水洗的实际成本值，k为所述ISO最大负荷P与运行时间t的函数关系式中横坐标运行时间t的系数。即作为ー种实施方式，W=2X245.08 X T-0.00117T2-225X2=490.16T-0.00117T2-450 (MWh)。要想使燃气
轮机运行最为经济，则应使此2T期间内平均负荷F最高，即找出合适的T，使得2T期间内的
平均负荷^达到最大值，的计算公式为:
【权利要求】
1.ー种确定燃气轮机最佳离线水洗周期的方法，其特征在于，包括: 采集水洗后燃气轮机最大负荷P1与运行时间t的数据； 将最大负荷P1修正为ISO最大负荷P ； 拟合ISO最大负荷P与运行时间t的函数关系式； 根据所述函数关系式推算相邻两次水洗期间2T期间内的有效发电量W ; 根据所述有效发电量W计算出2T期间内平均负荷テ； 求平均负荷f为最大值时的最佳离线水洗周期T值。
2.根据权利要求1所述的确定燃气轮机最佳离线水洗周期的方法，其特征在于，所述方法还包括统计水洗实际成本值B。
3.根据权利要求2所述的确定燃气轮机最佳离线水洗周期的方法，其特征在于，所述水洗实际成本值B为水洗耗电量、水洗洗涤剂成本和启动成本之和，其中，所述水洗洗涤剂成本和所述启动成本需转化为电量形式进行计算。
4.根据权利要求3所述的确定燃气轮机最佳离线水洗周期的方法，其特征在于，根据燃气轮机进气温度与负荷修正关系图将所述最大负荷P1修正为ISO最大负荷P，其中，所述燃气轮机进气温度与负荷修正关系图横坐标为燃气轮机进气温度，纵坐标为修正系数。
5.根据权利要求4所述的确定燃气轮机最佳离线水洗周期的方法，其特征在于，根据ISO最大负荷P与运行时间t的趋势图拟合ISO最大负荷P与运行时间t的函数关系式，其中，所述趋势图横坐标为运行时间，纵坐标为ISO最大负荷。
6.根据权利要求5所述的确定燃气轮机最佳离线水洗周期的方法，其特征在于，所述ISO最大负荷P与运行时间t的函数关系式为 P(t) =kt+A，其中，k为横坐标运行时间t的系数，A为与纵坐标ISO最大负荷P的截距。
7.根据权利要求6所述的确定燃气轮机最佳离线水洗周期的方法，其特征在干，所述2T期间内的有效发电量W的计算公式为 W=2AT-1 k I TW-2B，其中，A为与纵坐标ISO最大负荷P的截距，T为燃气轮机的ー个水洗周期，B为水洗的实际成本值，k为所述ISO最大负荷P与运行时间t的函数关系式中横坐标运行时间t的系数。
8.根据权利要求7所述的确定燃气轮机最佳离线水洗周期的方法，其特征在于，所述根据所述有效发电量W计算出2T期间内平均负荷歹的计算公式为尹=?其中，W为有效发电量，T为燃气轮机的ー个水洗周期。
【文档编号】G06F19/00GK103593570SQ201310585690
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月19日 优先权日:2013年11月19日
【发明者】王建伟, 刘江, 周玉宏 申请人:中国神华能源股份有限公司, 北京国华电力有限责任公司, 浙江国华余姚燃气发电有限责任公司