一种基于环境与负荷率统计值的循环水泵优选方法与流程

本发明属于发电厂节能优化，尤其涉及一种基于环境与负荷率统计值的循环水泵优选方法。

背景技术：

1、循环水泵是热力发电厂的重要辅助设备，为冷端介质循环提供动力，由电机驱动，是电厂的用电大户，约占全部厂用电的10％～30％。电厂循环水泵的常规配置一般为两台机组配置4台或6台循环水泵，根据机组负荷率，环境温度，水源潮位等边界条件，可选部分或全部循环水泵同时运行。循环水泵实际的扬程会随循环水泵运行组合、外界水源潮位的变化而变化；每一特定型号的循环水泵均存在最佳扬程，即效率最高时对应的扬程，当实际运行扬程偏离最佳扬程时，其效率急剧下降，有时可达10％以上，因此根据实际使用环境优选循环水泵，对提升其实际运行效率，具有重要意义。

2、当前设计院的循环水泵选型的常规方法为：根据凝汽器循环倍率确定循环水总流量，计算循环水系统的阻力，确定循环水泵的扬程。总流量均分至每台循环水泵；以计算出的流量与扬程为设计点，进行循环水泵选型。该方法配置的多台循环水泵型号一致，同时运行时效率最佳；但由于该工况一般只在夏季极端高温且机组负荷率较高时发生，其他工况的循环水泵实际运行效率均会偏离最高值，导致其全年综合效率低下。

3、针对上述现有技术的通病，亟需一种可以克服上述弊端，基于环境统计值的循环水泵优选方法，用于提高循环水泵组合全年的综合效率，实现循环水泵整体高效运行的目标。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种基于环境与负荷率统计值的循环水泵优选方法。

2、这种基于环境与负荷率统计值的循环水泵优选方法，包括以下步骤：

3、s1、根据凝汽器循环倍率确定循环水总流量g和循环水泵台数n，设置n-1种备选循环水泵的扬程分别为h＝h(ig/n)+δl；

4、其中i为[2,n]内的整数；h(x)为循环水系统阻力损失与流量的函数，单位为m，x＝ig/n；△l为循环水系统出口与进口的高差，单位为m；

5、s2、确定n-1组备选循环水泵的流量和扬程的特征值[g/n,h]，代入比转速公式得到对应的n-1个比转速；并按照效率最高原则，得到对应的n-1种类型的循环水泵和对应的流量-扬程曲线；

6、s3、根据循环水总流量g，建立循环水泵的数种组合方案；

7、s4、计算不同组合方案中2至n台循环水泵并联运行时的总循环水流量g′、每个循环水泵的功率p和效率η，输入机组的冷端优化模型后确定数种组合方案中各循环水泵组合的最佳运行区间；

8、s5、从机组当地的环境和电力历史库提取数据点，并统计数据点在不同组合方案的最佳运行区域内的分布数n；

9、s6、计算不同组合方案的综合统计效率β，并确定β最高的组合方案为最佳方案。

10、作为优选，步骤s1中，当循环水泵采用开式循环冷却方式，循环水泵进口的标高取加权历时平均潮位la，单位为m。

11、作为优选，步骤s2中，比转速公式为

12、

13、其中n为备选循环水泵的额定转速，单位为r/min；q为备选循环水泵的流量，单位为m3/s；h为备选循环水泵的扬程，单位为m。

14、作为优选，步骤s2中，流量-扬程曲线的函数分别记为qcwpi(h)，其中i与h＝h(ig/n)+δl中的i的取值对应。

15、作为优选，步骤s3中，建立数种循环水泵的组合方案时，设置n台循环水泵中的m台循环水泵均选用i＝m时从步骤s2中得到的循环水泵，在循环水总流量为g时，其m台循环水泵的流量之和为m×qcwpm(h(g)+δl)；

16、剩余n-m台循环水泵的扬程为h(g)+δl，n-m台循环水泵的流量之和为g-m×qcwpm(h(g)+δl)。

17、作为优选，步骤s3中，n-m台循环水泵为相同型号的循环水泵，每一台循环水泵的流量与扬程特征值均为

18、

19、将流量与扬程特征值代入比转速公式后，得到比转速，按照效率最高原则确定循环水泵型号和对应的流量-扬程曲线。

20、作为优选，步骤s3中，n-m台循环水泵中的q台使用步骤s2中得到的n-1种循环水泵中的一种，具体为对应i＝q时得到的循环水泵，其余n-m-q台循环水泵的流量与扬程特征值均为

21、

22、将上述流量与扬程特征值代入比转速公式后，得到比转速，按照效率最高原则确定n-m-q台循环水泵型号和对应的流量-扬程曲线。

23、作为优选，步骤s4中，组合方案的最佳运行区间由环境参数和机组负荷率r确定，环境参数区间为冷却水源温度t；每种组合方案的最佳运行区间均包括2至n台循环水泵并联运行时的最佳运行区间；

24、步骤s5中按一定时间间隔δti提取冷却水源温度t和机组负荷率r的数据，建立数据点(t,r)的集合c，然后统计集合c的数据点在不同组合方案中各循环水泵组合的最佳运行区域内的分布数ni，其中i的取值对应并联运行的循环水泵的数量。

25、作为优选，步骤s6中，每种组合方案的综合统计效率β的计算式为

26、

27、其中，hi为该组合方案的n台循环水泵中的i台并联运行时循环水泵的实际扬程；pa和ηa分别为i台循环水泵并联运行时第a台的功率和效率；δti为数据点(t,r)提取的时间间隔；ni为数据点在不同组合方案中各循环水泵组合的最佳运行区域内的分布数，i的取值对应并联运行的循环水泵的数量。

28、本发明的有益效果是：

29、1)本发明先根据循环水泵台数n初步确认n-1种备用循环水泵，然后从备用循环水泵中进行选用，并根据循环水总流量的需求选取其它的循环水泵，形成数种不同的组合方案；相比现有技术使用同一型号的循环水泵，只在夏季极端高温且机组负荷率较高时的情况取得较好的效率，本发明主动考虑了循环水泵组中部分循环水泵备用时的情况，当n台循环水泵全开时，对应夏季极端高温且机组负荷率较高的工况，当气温较低时部分循环水泵备用，循环水泵组依旧在对应的高效区间运行，减少了能量转换过程的不可逆损失，提高了循环水系统的经济性，更能应对全年不同条件对运行效率的要求。

30、2)本发明给出了一种综合统计各个组合方案效率的计算方法，基于机组实际的负荷率和当地环境来优选循环水泵的组合方案，使方案中不同数量的循环水泵开启时，所优选出的循环水泵尽可能实际运行在其对应的高效区间，由此方法计算优选的组合方案，实现了循环水泵组全年综合效率最高。

技术特征：

1.一种基于环境与负荷率统计值的循环水泵优选方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于环境与负荷率统计值的循环水泵优选方法，其特征在于，步骤s1中，当循环水泵采用开式循环冷却方式，循环水泵进口的标高取加权历时平均潮位la，单位为m。

3.根据权利要求1所述的基于环境与负荷率统计值的循环水泵优选方法，其特征在于，步骤s2中，比转速公式为

4.根据权利要求1所述的基于环境与负荷率统计值的循环水泵优选方法，其特征在于，步骤s2中，流量-扬程曲线的函数分别记为qcwpi(h)，其中i与h＝h(ig/n)+δl中的i的取值对应。

5.根据权利要求1所述的基于环境与负荷率统计值的循环水泵优选方法，其特征在于，步骤s3中，建立数种循环水泵的组合方案时，设置n台循环水泵中的m台循环水泵均选用i＝m时从步骤s2中得到的循环水泵，在循环水总流量为g时，其m台循环水泵的流量之和为m×qcwpm(h(g)+δl)；

6.根据权利要求5所述的基于环境与负荷率统计值的循环水泵优选方法，其特征在于，步骤s3中，n-m台循环水泵为相同型号的循环水泵，每一台循环水泵的流量与扬程特征值均为

7.根据权利要求5所述的基于环境与负荷率统计值的循环水泵优选方法，其特征在于，步骤s3中，n-m台循环水泵中的q台使用步骤s2中得到的n-1种循环水泵中的一种，具体为对应i＝q时得到的循环水泵，其余n-m-q台循环水泵的流量与扬程特征值均为

8.根据权利要求1所述的基于环境与负荷率统计值的循环水泵优选方法，其特征在于，步骤s4中，组合方案的最佳运行区间由环境参数和机组负荷率r确定，环境参数区间为冷却水源温度t；每种组合方案的最佳运行区间均包括2至n台循环水泵并联运行时的最佳运行区间；

9.根据权利要求1所述的基于环境与负荷率统计值的循环水泵优选方法，其特征在于，步骤s6中，每种组合方案的综合统计效率β的计算式为

技术总结
本发明涉及一种基于环境与负荷率统计值的循环水泵优选方法，包括以下步骤：根据凝汽器循环倍率确定循环水总流量G和循环水泵台数；得到n‑1种类型的备选循环水泵；根据循环水总流量G，建立循环水泵的数种组合方案；计算不同组合方案的综合统计效率β，并确定β最高的组合方案为最佳方案。本发明的有益效果是：相比现有技术使用同一型号的循环水泵，只在夏季极端高温且机组负荷率较高时的情况取得较好的效率，本发明主动考虑了循环水泵组中部分循环水泵备用时的情况，提高了循环水系统的经济性，更能应对全年不同条件对运行效率的要求；给出了综合统计效率的计算方法，基于机组实际的负荷率和当地环境来优选循环水泵的组合方案。

技术研发人员：朱宝,赵佳骏,祝相云,于俊杰,赵卫正,梅益铭,罗永强,陈杰,李家敏,董治国,陈立,倪颖锋,冯大元
受保护的技术使用者：浙江浙能技术研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15