300 MW機組循環(huán)水系統的優(yōu)化運行及可視化

2002年第12期I華東電刀73300Mw機組循環(huán)水系統的優(yōu)化運行及可視化閆桂煥,顧昌,鄭李坤,張善達,龔廣雄(武漢大學(xué)動(dòng)力系,湖北武漢430072)關(guān)鍵詞:大機組;循環(huán)水系統;優(yōu)化運行;可視化摘要:利用Visual Basic 6. 0叮視化語(yǔ)言,基于Windows環(huán)境開(kāi)發(fā)了循環(huán)水系統優(yōu)化運行的可視化軟件。介紹了優(yōu)化運行的數學(xué)模型及其求解方法,并對該軟件的功能特點(diǎn)進(jìn)行S簡(jiǎn)要說(shuō)明。該軟件的投人使用可大大減少運行人員操作的自日性,改善循環(huán)水泵粗調或不調的現狀,提高電廠(chǎng)運行的經(jīng)濟性。中圖分類(lèi)號:TK264.1文獻標識碼:B文章編號:1001-9529( 2002)12-0073-03電廠(chǎng)循環(huán)水系統是一個(gè)龐大的動(dòng)力系統,其眾所周知,增加循環(huán)水量會(huì )使汽輪機的真空供水量較大,消耗的電能約占電廠(chǎng)總發(fā)電量的提高,使機組的發(fā)電量增加，但增加循環(huán)水量也會(huì )1%~1.5%。由于多種原因，日前電)循環(huán)水系統使循環(huán)水泵的耗電量增加,因此,兩者之間一定存處于粗調或不調的狀況,未能實(shí)現經(jīng)濟運行。因在某個(gè)最佳值,使系統的凈功率最大。以?xún)烧叩牟?此.研究循環(huán)水系統的優(yōu)化運行方式是提高電廠(chǎng)額F最大作為目標所數，即經(jīng)濟性的一項重要措施。(1)筆者以某電廠(chǎng)300MW機組為例,對循環(huán)水系統的優(yōu)化運行進(jìn)行了深入研究,開(kāi)發(fā)了循環(huán)水式中Ng,- 第i 臺機組的發(fā)電量.i=1,2,..系統優(yōu)化運行的可視化軟件。m.m為機組臺數;Np,- 第j臺水泵的耗電量,j= 1.2..1循環(huán)水系統的優(yōu)化計算[1]n.n為水泵臺數。循環(huán)水系統的優(yōu)化運行問(wèn)題,實(shí)際上是尋求1.2機組發(fā)電量 Ng和循環(huán)水流量Q的關(guān)系機組的最大凈功率。由于循環(huán)水系統較復雜,其優(yōu)由于機組發(fā)電量和排汽壓力Pr有關(guān),而排汽化運行不能僅對某一部分孤立地進(jìn)行,必須建立壓力又和循環(huán)水流量有關(guān),因此,需首先建立汽輪系統的數學(xué)模型進(jìn)行優(yōu)化求解[2]。機特性模型，從汽輪機低壓缸排汽壓力對出力的1.1建立系統的目標函數修正曲線(xiàn)上.提取數據.經(jīng)多項式擬合得到機組發(fā)熱耦動(dòng)作后使主變部分風(fēng)扇停止運轉，導斂油溫上:報,并提出解決辦法。由于缺件牽涉廠(chǎng)家較多，升高而使油位升高至滿(mǎn),最后變壓器油壓升高而規格型號復雜,具體解決有一定難度,加之為滿(mǎn)足使壓力釋放動(dòng)作跳閘。后由常州變壓器廠(chǎng)重新計1號機組安全運行而不斷借用2號機組設備,導算并配置了熱耦,義將主變油位調節至止常位置，致2號機組缺件不斷增加。并對主變油樣中乙炔含量進(jìn)行了跟蹤檢查,確認為保證試運按計劃進(jìn)行,對個(gè)別通用件采取此次壓力釋放動(dòng)作后變壓器無(wú)損壞。經(jīng)168 h滿(mǎn)借用方式,優(yōu)先滿(mǎn)足試運;個(gè)別進(jìn)口設備內采購周負尚試運行考驗.該主變1.作正常。期較長(cháng),先用國產(chǎn)設備代用;有的關(guān)鍵設備如電泵偶合器伺服放大器,國外采購供貨期需2個(gè)月,在112號機組設備缺件電泵試運時(shí)采川于操,在鍋爐蒸汽沖管期間臨時(shí)因設備缺陷、缺件和現場(chǎng)使用中的損壞、丟失借川1號機設備,點(diǎn)火沖管結束后立即歸還。這及備品、備件供應的不及時(shí)而造成設備尤法按期樣中國煤化工的進(jìn)口設備已到貨。完成安裝并正常試運,成為影響2號機組調試的由YHCNMHG確.措施到位，確保主要因素。當1號機組整套試運還未結束,就安排了2號機組啟動(dòng)調試的順利進(jìn)行。了對2號機組缺件(包括被1號機組動(dòng)用的)普查收稿日期:2002-08-267華東電力2002 年第12期電量與排汽壓力的關(guān)系;接著(zhù)建立凝汽器特性模建白。型,凝汽器壓力p與對應的飽和蒸汽溫度t.有循環(huán)水系統的優(yōu)化模型是一個(gè)典型的具有多關(guān),兩者關(guān)系為:變量、等式和小等式約束的非線(xiàn)性數學(xué)模型。從模pn=o. 009 81x151 10“,kPa3(2)型中的獨立變量米看,除了閥門(mén)開(kāi)度為連續變量57.66 !外,其它如水泵的葉片角度、水泵的開(kāi)啟臺數等皆式中t.一 循環(huán)水初溫t、循環(huán)水溫升Ot和凝為離散變量,這是一個(gè)具有復合類(lèi)型變量的最優(yōu)汽器端差δt之和?；瘑?wèn)題。筆者采用枚舉法逐步搜索出離散變量中由熱平衡方程可得:所有可能取值的方法,將模型轉化為只有閥門(mén)開(kāi).D2(h,- -h.)t__度為連續的變量.然后運用混合罰函數SUMT法;8t==xxrn(3)c.Q(在尤約束極小化過(guò)程中采用變尺度DFP法)對式中D;凝汽器蒸汽負荷,kg/s;模型進(jìn)行求斛，從而最終得到循環(huán)水系統的最佳h.he.分別為排汽比焓和凝結水比焓;運行方式。優(yōu)化程序的結構框圖如圖1所示。cw-冷卻水比熱容,kJ/(kg. C);程序啟 動(dòng)Q-一冷卻水流量,kg/s;凝汽器管子有效面積,m2;[變量初始化， 輸人原始數據]K一 凝汽器總體傳熱系數，C計算普道阻力系數]kW/(m2●K)。+[枚舉泵的組合]根據設計資料通過(guò)凝汽器變工況計算得到排汽壓力與循環(huán)水流量的關(guān)系,進(jìn)-步擬合,最終得→+[枚舉每_ 泵組合下的葉片角圖關(guān)小閥門(mén)開(kāi)度到機組發(fā)電量和循環(huán)水流量的關(guān)系。例如,在某個(gè)[解水力方程組， 求解泵的工作點(diǎn)低壓缸排汽量下.且循環(huán)水初溫為20 C時(shí)擬合得.[計算機組功率N， 泵總耗功Np到的兩者關(guān)系為N=一0. 0259Q* + 0.734Q*- 7.933Q2一滿(mǎn)足約束條件(計算39. 412Q卜222. 269(4)到閥關(guān)到10° :1.3 循環(huán)水泵耗電量Nr和循環(huán)水流量Q關(guān)系根據廠(chǎng)家提供的循環(huán)水泵特性曲線(xiàn)經(jīng)過(guò)擬合比較最大值記錄優(yōu)化結果]得到。對于多泵并聯(lián)情況,根據揚程不變流量疊加否葉片枚舉結束的原則,并聯(lián)后的功率由多臺水泵對應流量的功↓是率疊加得到“。例如,單泵運行葉片角度為-4°時(shí)[記錄該泵組合下的最佳葉片擬合得到的兩者關(guān)系為:角度、閥門(mén)開(kāi)度和優(yōu)化結果Np=-0.0157Q*+0.168Q*-- 0.608Q i 1. 664(5)泵組臺枚舉結束1.4建立系統的水力特性模型工是比較各種結果，輸出該工況在上.述模型中循環(huán)水流量是未知量,為此必下的最終優(yōu)化運行結果須建立水力特性方程組來(lái)進(jìn)行求解。循環(huán)水系統的靜揚程和管道阻力損失是由循環(huán)水泉的揚程來(lái)圖1 優(yōu)化程序結構樞圖提供,在建立管道阻力特性時(shí)應遵循如下原則:流2可視化軟件開(kāi)發(fā)經(jīng)串聯(lián)管路各管段的流量相等,其阻力損失為各管段阻力損失之和;流經(jīng)并聯(lián)管路各管段的阻力筆者基于Windows系統,利用Visual Basic .損失相等,其流量為各管段的流量之和。6.0中國煤化工VB)開(kāi)發(fā)了循環(huán)水最終還應該給出其它約束條件，例如循環(huán)水系統YHCNMHG刊川該軟件,運行人漿穩定運行、凝汽器頂端流體不汽化、滿(mǎn)足廠(chǎng)其它員只需輸人幾個(gè)數據,點(diǎn)擊幾次按鈕,就叮以得到用水的最小循環(huán)水流量等,從而i完成模型的全部系統的最佳運行方式.這樣可以顯省提高機組運2002年第12期霸華東電力行的經(jīng)濟性。表1 300MW機組循環(huán)水系統優(yōu)化結果該軟件采用模塊化的程序設計方法,包含9負荷水溢水位月標曬數|循雜運 泵流最 葉片角度個(gè)窗體界面、5個(gè)運算模塊和兩個(gè)外界程序文件。/MW /C/m/MW| 行臺數| im.s :/()在軟件的主界面上用框架將該功能分為兩組,一6.6 I 15.58 300. 5716.477組是機組負荷選項,包括7種系統常用負荷和1.5 I _ 15.78 300_ 3407. 088種任意負荷選項,另一組是軟件的幫助、優(yōu)化程序30016.0.16.92 ! 299. 3807. 79820.9| 19.43 297. 8928. 062框圖和退出3個(gè)功能選項,主界面如圖2所示。該.24.2| 20. 86296. 1894. 66↓軟件的幫助和優(yōu)化程序框圖分別通過(guò)外接程序27.5 22.09[ 294. 1494. 8326.6I15.58T258.41815. 789.Notepad軟件和Word軟件顯示。9.5 15.78258.2186. 506.口在規指導生席品循環(huán)水系統優(yōu)化運行可視化軟件25716.0| 16.92 257. 409.20.9 19.13 256. 180主界面24.2 20. 86254. 7238. 120優(yōu)化之前首先請首先選擇27.5| 22.69| 252. 7344. 820選擇機組負荷不同的功能6.6 I 15.58 211. 9555. 3209.5 I 15.78 I 211. 7885. 815I其它功能額定負荷C 70%負荷21016.0 I 16.92 211. 0617.232-2r幫助20.9 719.43 [ 210. 0298. 062.最大計50%負荷24.2| 20.86 I 208. 793+4算負荷優(yōu)化程序27.5 22.69| 207. 0008.13330、5%30%負荷結構框圖超壓六閥全開(kāi)退出點(diǎn)擊此處開(kāi)始優(yōu)化過(guò)程:66.7 過(guò)汽度四閣全開(kāi)負荷0其它負荷泵的運行臺數:2 泵的葉片 角度:4系統凈功率(MW): 9414878724973單泵流量(212/)4832400307061圖2叮視化軟件主界面軟件的主體是機組負荷功能選項組。這組功泵總耗功(MW): 179202039092汽機出力 (MW ): 2959086凝汽器出口閥能主要是對機組在不同負荷、不同循環(huán)水初溫和的損失系數:235C返回主界面不同循環(huán)水進(jìn)口水位的初始條件下循環(huán)水系統進(jìn)行優(yōu)化的過(guò)程。在主界面上操作人員首先選擇相優(yōu)化過(guò)程完成進(jìn)度顯示:應的機組負荷,然后根據提示輸人當時(shí)的循環(huán)水初溫和進(jìn)口水位，程序經(jīng)過(guò)計算得到機組發(fā)電量圖3某種T況優(yōu)化結果 界面和循環(huán)水流量的關(guān)系,最后輸人優(yōu)化過(guò)程中使川參考文獻:的一些原始數據(如管道長(cháng)度、管徑、粗糙系數等),最終進(jìn)入優(yōu)化程序界面,在該界面上有顯示11]韋紅旗,非洲。母管制循環(huán)水系統優(yōu)化運行的數學(xué)模型.優(yōu)化過(guò)程進(jìn)度的狀態(tài)條，以提示操作人員優(yōu)化完?yáng)|南大學(xué)學(xué)報[J工1998;28(9):79-85成的百分比，優(yōu)化結束后,將結果顯示在界面對應「2]郭丙然，最優(yōu)化技術(shù)在電廠(chǎng)熱力工程中的應用「M].北京;水利電力出版社,1986:241-263的文本框內，如機組在額定負荷下循環(huán)水初溫朱玉娜，凝汽器變工況核算及其傳熱系數的確定[].電27.5C、水位23m時(shí)的優(yōu)化結果如圖3所示。站系統[程.1998;14(6):202.103. 18. 54912利用本軟件對該電廠(chǎng)300 MW機組3種常[4J萬(wàn)曉霞.循環(huán)水泵葉片角度的優(yōu)化調整∪」汽輪機技術(shù).用負荷、六種不同循環(huán)水初溫和進(jìn)11水位工況進(jìn)..1994;36(3):158-161收稿日8期:2002-07-23行了優(yōu)化計算,計算結果列于表1中。下期要目基丁一維搜索的電力系統潮流快速解稱(chēng)法●RGS中國煤化王與應用機電產(chǎn)品綠色度綜合評價(jià)系統研究與實(shí)現MHCNM H G。四角切圓鍋爐濃淡燃燒器的應用研究基于高壓加熱器爆炸堵管技術(shù)的應用風(fēng)力發(fā)電成本主要影響因素分析與計算農治治動(dòng)法參動(dòng)治赫靜沿辦松治治封務(wù)孫治分泳扮孫孫孫扮扮詩(shī)特孫孫孫治特扮協(xié)孫孫孫汾洪孫孫孫孫雞