600MW機組循環(huán)水泵最佳運行方式的確定方法

浙江電力2011年第9期ZHEJIANG ELECTRIC POWER4600 MW機組循環(huán)水泵最佳運行方式的確定方法樓可煒，孫永平，秦攀, 董益華(浙江省電力試驗研究院，杭州310014)摘要:針對600MW機組存在循環(huán)水流量可連續調節和不可連續調節這兩種不同的循環(huán)水系統，進(jìn)行了循環(huán)水系統的特性試驗比較和分析，分別采用收益平衡法和收益最大法這兩種計算評價(jià)方法進(jìn)行了循環(huán)水系統運行方式的節能優(yōu)化計算，確定出各種不同機組負荷、不同循環(huán)水進(jìn)水溫度條件下的循泵優(yōu)化運行方式。有關(guān)計算結果可以直接用于指導運行人員進(jìn)行循泵的優(yōu)化調整。關(guān)鍵詞: 600MW機組;循泵優(yōu)化;收益平衡法;收益最大法中圖分類(lèi)號: TK264.1文獻標志碼: B文章編號: 1007-1881(2011)09 -0047-04Confirmation Method of Optimal Operating Mode for 600 MW UnitCirculating Water PumpLOU Ke-wei, SUN Yong-ping, QIN Pan, DONG Yi-hua(Zhejiang Eletric Power Test and Research Institute, Hangzhou 310014, China)Abstract: This paper compares and analyzes the characteristic tests of the continuous adjustable and unad-justable types of eirculating water systems for 600 MW units. The energy saving oplimization calculation of cir-culating water system operating mode is erried out by proft balance method and proft maximization method toconfrm the optimal operating modes of circulating waler pump under various unit loads, circulating water inlettemperatures. The calculation results can serve as a reference for optimization of circulating pumps by operators.Key words: 600 MW units; circulating water pump optimization; proft balance method; profit maximizationmethod循環(huán)水泵(簡(jiǎn)稱(chēng)循泵)運行方式的優(yōu)化調整是循環(huán)水流量,只能通過(guò)改變循泵運行組合方式來(lái)火電機組運行節能的重要措施。由于涉及參數較調節循環(huán)水流量川。每臺機組配備2臺循泵供水，多、計算過(guò)程復雜,根據各項運行條件的變化難.鄰機之間設有聯(lián)絡(luò )閥,通過(guò)聯(lián)絡(luò )閥循環(huán)水系統可以確定循泵優(yōu)化調整方案。循環(huán)水系統按照循泵由單元制供水方式切換為擴大母管制方式。葉角是否可調分為流量可連續調節型和不可連續--些沿海發(fā)電機組配置了流量可連續調節的調節型。為滿(mǎn)足機組冷端系統設備優(yōu)化運行的實(shí)循環(huán)水系統。每臺機組配備2臺循泵,每臺循泵際需求，通過(guò)對這2類(lèi)循環(huán)水系統進(jìn)行特性比較都設置1套供油裝置及帶反饋的葉片調節連桿機試驗,編制了冷端優(yōu)化計算程序,以確定在不同構,可在集控室實(shí)時(shí)發(fā)出動(dòng)葉角度調節指令,通循環(huán)水進(jìn)水溫度及機組負荷條件下的循泵運行最過(guò) 改變循泵動(dòng)葉開(kāi)度來(lái)實(shí)現流量的連續調節。這佳方案。類(lèi)循環(huán)水系統一般采用單元制形式，相鄰機組之間無(wú)聯(lián)絡(luò )管路相連。1循環(huán)水 系統的特性差異1.2 循環(huán)水流量調節特性分析.1.1循環(huán)水 系統的類(lèi)型差異流量不可連續調節型循環(huán)水系統只能通過(guò)改目前多數內陸發(fā)電廠(chǎng)的循泵都不能連續調節變循泵運行臺數,中國煤化工系統流量fYHCNMH G48浙江電力2011年第9期的調節，運行方式可分為一機一泵、兩機三泵、1臺600MW機組為試驗對象,在冬季、夏季和一機兩泵。冬季水溫較低時(shí)，每臺機組各啟動(dòng)1春(秋)季分別進(jìn)行了多個(gè)負荷工況的冷端優(yōu)化試臺循泵，中間聯(lián)絡(luò )閥關(guān)閉,即一機-泵;春(秋)季驗,以大量的試驗數據分析為基礎，得出了各冷水溫適中時(shí)，中間聯(lián)絡(luò )閥開(kāi)啟, 2臺機組啟動(dòng)3端設備的實(shí)際運行性能以及相互影響關(guān)系,并進(jìn)臺循泵，即兩機三泵;到夏季水溫較高時(shí)，循泵行冷端優(yōu)化計算，從而確保計算結果對循泵等冷全部開(kāi)啟，即一機兩泵?？偟膩?lái)說(shuō)，該類(lèi)型循環(huán)水端設備優(yōu)化調整更有現實(shí)的指導意義。系統運行方式是隨著(zhù)循環(huán)水溫的升高，通過(guò)逐步2.2流量不可連續調節循泵的優(yōu)化調整方法增加循泵運行臺數來(lái)增大循環(huán)水流量,以維持凝內陸某超臨界600 MW機組，循泵為流量不汽器理想的真空。對這類(lèi)循環(huán)水系統進(jìn)行節能優(yōu)可連續調節型，只能采用一機一泵、兩機三泵、化的關(guān)鍵是:準確把握循泵3種運行方式切換所- 機兩泵這3種運行方式。通過(guò)循泵運行切換特對應的機組負荷、循環(huán)水進(jìn)水溫度等運行條件。性試驗,得到如表1所列的循泵3種運行方式所流量可連續調節型循環(huán)水系統由于配備了2對應的循環(huán)水流量以及循泵總耗功數據。臺均可實(shí)現動(dòng)葉調節的循泵，除了溫度較低時(shí)采取單泵運行方式,溫度較高時(shí)采取雙泵運行方式表1循泵3種運行方式的循環(huán)水系統運行參數外，還可以通過(guò)實(shí)時(shí)改變循泵動(dòng)葉角度以及凝汽循泵運行方式流經(jīng)凝汽 器的循環(huán)水流量/(t.h7)_循泵 總功耗/kW一機一泵46 2823 687.8器出口的循環(huán)水出水門(mén)開(kāi)度等輔助手段來(lái)調節循兩機三泵67 9075 767.8環(huán)水流量。相比流量不可連續調節型循泵的流量-機兩泵81 0878 079.4“粗放”調節,它具有流量調節便捷、精細準確的特點(diǎn)，因此對機組冷端系統運行節能更為有利。試驗中也測取了各種不同循環(huán)水溫度、循環(huán)這類(lèi)循環(huán)水系統優(yōu)化的關(guān)鍵是:尋找機組在不同水流量及機組負荷運行條件下的凝汽器壓力，計負荷、不同循環(huán)水溫下最佳的循環(huán)水流量需求，算得出凝汽器的實(shí)際傳熱系數,并以此校正別爾并據此確定循泵的運行臺數、動(dòng)葉角度及凝汽器曼公式得出的理論計算結果，以提高冷端優(yōu)化計循環(huán)水出口閥開(kāi)度等可調參數。算的準確性。由于循環(huán)水流量?jì)H與循泵運行臺數相關(guān),因2循泵優(yōu)化運行方式的確定此可將機組負荷、循環(huán)水流量預先設定為固定的2.1冷 端優(yōu)化計算方法參數條件,而將循環(huán)水進(jìn)水溫度作為變量,在5~盡管2類(lèi)循環(huán)水系統冷端優(yōu)化的關(guān)鍵問(wèn)題不40C范圍內按照19C的溫度間隔代人計算模型進(jìn)同，但都需以凝汽器變工況計算為前提,根據循行迭代計算。由此確定在不同機組負荷與水溫的環(huán)水流量變化對凝汽器壓力的影響，確定出循泵條件下，這3種循泵運行方式分別對應的3個(gè)凝的優(yōu)化調整方向。采用經(jīng)試驗數據校正后的別爾汽器背壓與循泵功耗。由不同的凝汽器背樂(lè )可計曼公式(2)進(jìn)行凝汽器傳熱計算,確定不同機組負算出機組出力的變化值。當改變循環(huán)水溫使這3.荷、不同循環(huán)水進(jìn)水溫度條件下的凝汽器壓力應種循泵運行方式之間的機組負荷增加值與循泵耗達值，然后根據凝汽器耗差與循泵耗差之間的數功增加值相等時(shí)，該循環(huán)水溫即為該負荷條件下值比較，以最小耗差為目標來(lái)確定循泵的最佳運循泵運行方式切換的臨界溫度點(diǎn)。行方式。在不同負荷下使用上述方法進(jìn)行循環(huán)水溫的.上述理論計算過(guò)程以實(shí)際試驗結果為基礎,迭代計算,就可找出2組臨界溫度序列,即一機無(wú)論哪類(lèi)循環(huán)水系統,都必須知曉循泵的實(shí)際運一泵與兩機三泵切換的臨界溫度序列、兩機三泵行特性，據此確定循環(huán)水流量變化與循泵耗功變與一機兩泵切換的臨界溫度序列。將2組序列分化之間的對應關(guān)系。通過(guò)理論計算得出凝汽器壓別繪制成如圖1所示的連續曲線(xiàn)，即可得到機組力應達值后,也需從變真空試驗得出的凝汽器背負荷率在50%~100%之間、全年循環(huán)水溫變化條壓對機組出力影響修正曲線(xiàn)中，查取凝汽器壓力件下所對應的循泵切換運行成本與收益達到平衡變化引起的機組出力微增數值。以?xún)汝?、沿海各的“零?益”曲線(xiàn)中國煤化工MYHCNMHG2011年第9期樓可煒，等:600MW機組循環(huán)水泵最佳運行方式的確定方法190廠(chǎng)在整個(gè)循環(huán)水流量從25 000~65 000 t/h的連續變-機兩泵運行區城化范圍內，當循環(huán)水流量需求低于42000t/h時(shí)35采用單泵運行;當循環(huán)水流量需求高于42 000 t/h時(shí)，采用雙泵運行。兩機三乘運行區域◆單泵運行●雙泵運行。5 0304 s30-15-機-泵運行區域4 0303 53060 708003 030負荷率/%2 5302 030圖1某超臨 界600 MW機組循泵最佳運行方式的區域劃分1 5301 030-圖1旨在為運行人員在全年水溫、全負荷段30◆下循泵的運行方式提供簡(jiǎn)單明了的操作指導,圖22000 32000 42000 52000 62 000中2條曲線(xiàn)既是不同循泵運行方式的最佳切換分流量/(rh)界線(xiàn)，也可理解為3種循泵運行方式在不同負圖2流經(jīng)凝汽器循環(huán)水流量與循泵功耗的關(guān)系曲線(xiàn)荷、循環(huán)水溫條件下的收益平衡線(xiàn)。在某個(gè)運行區域離開(kāi)曲線(xiàn)越遠表明該循泵運行方式相對其他圖3更為詳細地說(shuō)明了圖2中單泵、雙泵特方式經(jīng)濟性越好。由于循環(huán)水流量調整方式較為性曲線(xiàn)所對應的循泵動(dòng)葉角度、循環(huán)水出水門(mén)開(kāi)簡(jiǎn)單，這種尋找不同循泵運行方式下經(jīng)濟性能相度等運行條件。由圖3可知:當循泵采用單泵運等點(diǎn)的“收益平衡法”不失為-種快速有效的優(yōu)化行且動(dòng)葉角度大于70%時(shí),凝汽器循環(huán)水出口閥方法?？扇_(kāi)。由此表明在循環(huán)水系統運行調整時(shí),凝2.3流量可連續調節循泵的優(yōu)化調整方法汽器循環(huán)水出口閥僅在循泵單泵運行方式下配合相比循環(huán)水流量不可調節的循環(huán)水系統，動(dòng)進(jìn)行循環(huán)水管路壓力的調節,而且其開(kāi)度對管路葉可調型循泵的流量調節手段較多，因此運行方阻力的影響可以通過(guò)試驗數據擬合計算得到。通式的優(yōu)化也就更加復雜。由于循泵流量可以無(wú)級過(guò)試驗數據的計算處理，可以得出不同循環(huán)水流調節并可連續變化，要在某個(gè)負荷及循環(huán)水溫條量所對應的循泵功耗、循泵動(dòng)葉角度及凝汽器循件下確定循泵運行方式，必須對所有的循泵流量環(huán)水出口閥開(kāi)度之間的對應關(guān)系曲線(xiàn)。調節組合進(jìn)行尋優(yōu)選擇。在循泵小流量、低揚程F凝汽器循環(huán)水出口閥開(kāi)度運行T況下，還需考慮到開(kāi)式水用戶(hù)的要求，凝120一單泵動(dòng)葉 角度汽器循環(huán)水出口閥也需隨動(dòng)葉角度變化而作相應110調節。由于不同的循泵動(dòng)葉角度對應不同的循泵100運行特性，不同的凝汽器循環(huán)水出口閥開(kāi)度對應不同的管路阻力特性。因此,要確定該類(lèi)循泵的80優(yōu)化運行方式，其計算難度要大大超過(guò)特性單一70-的流量不可調節型循泵。為此,必須對該類(lèi)循泵e 60f及管路運行特性進(jìn)行適當的簡(jiǎn)化處理。so以沿海1臺亞臨界600 MW機組為例，進(jìn)行了一系列循環(huán)水系統優(yōu)化試驗。通過(guò)試驗數據的分析篩選，得到了如圖2所示的典型運行工況的22000 32 00042000 ，52000 62 000流量/(t-h*)循環(huán)水流量與循泵耗功關(guān)系曲線(xiàn)。圖2中對單泵運行與雙泵運行的特性曲線(xiàn)進(jìn)行了交合處理,即.圖3流經(jīng)凝汽器中國煤化工方式YHCNMHG5(浙江電力2011年第9期針對循環(huán)水流量連續可調的循泵，同樣可以表2優(yōu)化計算后的循泵運行方式及電能收益結果通過(guò)別爾曼公式建模來(lái)進(jìn)行凝汽器的變工況計機組負循環(huán)循泵 動(dòng)葉角出口閥循環(huán)水流量電 能收益算。與流量不可連續調節型循泵的計算方法的區荷率/%水溫/C /臺度/% 位/% /(t-h")kW20380045 200116.9別是:輸人計算模型的已知參數變成機組負荷及46400319.6循環(huán)水進(jìn)口溫度，而循環(huán)水流量作為循環(huán)迭代變7048 200557.26254 800835.1量參與計算，迭代范圍從25 000~65 000t/h,迭06555 500956.7代步長(cháng)為100t/h。計算目的是獲取在--定的機組567001 482.3負荷及循環(huán)水溫下，通過(guò)改變循環(huán)水流量而使機3結語(yǔ)組負荷增加值與循泵耗功增加值之差為最大,此時(shí)循環(huán)水流量即為最佳流量。這種在循環(huán)水流量流量不可連續調節型循泵一般只能采用--變化范圍內，迭代尋找當前特定運行工況下最大機一泵、兩機三泵、一機兩泵這3種運行切換方收益的方法稱(chēng)為收益最大法。式，調節手段相對單一，對循環(huán)水流量調節較整個(gè)計算過(guò)程借助計算機編程來(lái)實(shí)現，只需為“粗放”。當循泵運行方式切換時(shí)，存在電能收輸人當前的機組負荷及循環(huán)水溫，均可自動(dòng)尋優(yōu)益為零的切換分界線(xiàn)。在不同負荷、循環(huán)水溫條得到收益最高的循環(huán)水流量值，并按照圖3中的件下，按照推薦的運行方式，離開(kāi)電能收益平衡曲線(xiàn)由循環(huán)水流量值匹配得到循泵當前運行工況線(xiàn)越遠，則獲得的電能收益就越大。因此,收益下的運行臺數、動(dòng)葉角度及凝汽器循環(huán)水出口閥平衡法是一種快速有效的循泵優(yōu)化判別方法。開(kāi)度。因此,在動(dòng)葉調節設備工作許可的前提下，而流量可連續調節型循泵具有調節方式簡(jiǎn)便該模型可提供在線(xiàn)實(shí)時(shí)的運行優(yōu)化指導，實(shí)現循靈活、流量調節連續精確的優(yōu)點(diǎn),可做到任意機泵優(yōu)化運行方式的閉環(huán)控制。組負荷、水溫下均有一-種最經(jīng)濟的運行方式。通以循環(huán)水進(jìn)水溫度20心作為運行條件進(jìn)行過(guò)收益最大法在全循環(huán)水流量變化范圍下進(jìn)行尋循泵運行方式尋優(yōu)計算，并對計算結果進(jìn)行優(yōu)化優(yōu)，可以確定在特定運行條件下電能收益最大的前后的經(jīng)濟性差異比較。在循泵運行優(yōu)化前,進(jìn)循泵優(yōu)化運行方式。文中的示例計算結果表明,水溫度為209C,各運行負荷段均采用單臺循泵運循泵按照推薦的優(yōu)化方式進(jìn)行調整，可以獲得顯行、循泵動(dòng)葉角度80%、凝汽器出口閥開(kāi)度為.著(zhù)的節能降耗經(jīng)濟效益。100%的固定運行方式,優(yōu)化計算的結果如表2所參考文獻:列。由表2可知，優(yōu)化計算后推薦采用雙泵運行方式，在機組負荷50%~ 100%的變化范圍內,循.[1]韓中合. 凝汽器換熱系數計算及空氣含量和污垢厚度泵動(dòng)葉角度需隨著(zhù)機組負荷的增加而逐步開(kāi)大,對真空的影響分析[J]保定:華北電力大學(xué)學(xué)報,2009,36(1):59- -63.增加循環(huán)水流量來(lái)滿(mǎn)足凝汽器熱負荷增加的冷卻翦天聰.汽輪機原理[M.北京:水利電力出版社,1992.需求。與優(yōu)化前的循泵常規運行方式相比，循泵[3王慶,王培紅,蘭立君對凝汽器傳熱系數公式修正的研優(yōu)化方式在較低機組負荷階段可獲得的電能收益究[J]華東電力,2008 ,36(12);:96- -9.并不大，但隨著(zhù)機組負荷的增加，優(yōu)化方式可以.獲得的電能收益迅速增加。當機組在100%額定收稿日期: 2011-07-04負荷運行時(shí)，計算得出雙泵運行方式的動(dòng)葉角度作者簡(jiǎn)介:樓可煒(1979-),男,浙江余姚人,碩士,工程師，為68%，可以獲得的機組電能收益高達1 482 kW,主要從事火力發(fā)電廠(chǎng)熱力試驗及性能優(yōu)化工作。占主機功率的0.25%，節能效果十分顯著(zhù)。(本文端輯:陸瑩)建設世界一流電網(wǎng)」建設國際一流企業(yè)中國煤化IsYHCNMH G