实现机组最佳真空的可行性研究

【摘 要】对于循环水泵实现高压变频的火力发电厂，可通过循环水泵的转速调整，由循环水泵的耗电量变化与发电机组电功率变化判断汽轮机凝汽器真空是否处于最佳状态。

【关键词】循环水泵；高压变频；最佳真空

一、研究背景

对于燃煤火力发电厂，节能降耗不仅是顺应社会发展的需要，也是企业自身发展的需要，自十一·五以来，各大火电厂相继进行上大压小、炉膛改造、汽轮机改造、大型风机的高压变频改造等节能技术改造，供电标煤耗大大下降，不仅为我国的节能减排做出了重大贡献，许多电力企业也因此扭亏为盈。十二·五期间，电力企业的节能减排任务重，但各大技术改造已经完成，唯有从节能管理方面入手，推行对标管理，通过对目标指标实行精细化管理，挖掘节能潜力。

对于闭式循环的纯凝式机组的火力发电厂，循环水泵的运行方式直接影响到汽轮机真空和循环水泵耗功，而汽轮机真空是其运行经济性好坏的综合体现，直接影响到机组运行的经济性和安全性。提高真空的手段是在凝汽器进汽量一定时，通常是增加冷却水流量，提高冷却水携带排汽热量的能力，这就要求增大水泵电耗。

如果循环水泵是变频可调的。在某一工况下，提高循环水泵转速，凝汽器真空会提高，如果汽轮机末级做功能力增加量大于循环水泵的耗电的增加量，说明真空偏低，可继续提高循环水泵转速，直至两者增加量相近，此时的凝汽器真空处于最佳状态；如果提高循环水泵转速，汽轮机末级做功能力增加量小于循环水泵的耗电的增加量，说明真空偏高，应降低循环水泵转速，直至两者减少量相近，此时的凝汽器真空处于最佳状态。二、研究的必要性：

对于闭式循环的纯凝式机组的火力发电厂，循环水泵耗电量一直是厂用电率的重要组成部分，耗电率在1.1%左右，通过最佳真空的寻找，优化循环水泵运行，从而降低供电标煤耗。

二、实施方案

方案一、通过简单的逻辑判断，确定真空值是否为最佳真空。

利用SIS系统，采集各相关数据集，建立最佳真空应用程序。

程序按以下流程进行判断。

（1）增大真空操作

（2）降低真空操作

优点：成本低，操作简单。

缺点：调门开度虽然固定，但机组负荷不完全是由真空的变化引起的，可能受煤量和煤质的波动而变化，给判断带来一定的误差。

方案二、通过试验的方法确定凝汽器热力特性、微增出力与背压的关系曲线建立循环水泵在线优化运行系统。

1、凝汽器变工况特性试验

由试验可得出不同循环水温度条件下，机组负荷不同时背压与循环水流量的关系：

式中t为循环水温度℃；W为循环水流量t/h。

制定凝汽器热力特性试验方案，向中调申请试验：在某一个循环水温下，机组稳定运行在某一个负荷点，记录当前运行参数如真空、大气压力、初参数、抽汽参数等；在基本不变以及初参数等运行参数不变的情况下，改变循泵的转速，即改变循环水流量后，稳定运行后，记录运行参数和相关参数。

计算机识别多个典型试验工况及数据，对比运行参数，最终得到背压与循环水温、循环水流量和循环水泵耗功的关系曲线。

2、机组微增出力试验

通过机组微增出力试验，得出机组在不同负荷下，微增出力与背压的关系：

制定微增出力试验方案，向中调申请试验时间。大致过程如下：机组稳定运行在某一个负荷点，记录当前运行参数如真空、大气压力、初参数、抽汽参数等；在循环水泵运行方式相同，即循环水温、循环水出口蝶阀开度不变、循泵功率基本不变以及初参数等运行参数不变的情况下，通过汽轮机调阀开度的微小改变，实现微增出力，稳定运行后，记录运行参数。

计算机识别多个典型试验工况及数据，对比运行参数，最终得到微增出力与背压的关系曲线。

3、凝汽器变工况特性试验

由试验可得出不同循环水温度条件下，机组负荷不同时背压与循环水流量的关系：

式中t为循环水温度℃；W为循环水流量t/h。

制定凝汽器热力特性试验方案，向中调申请试验时间。大致过程如下：在某一个循环水温下，机组稳定运行在某一个负荷点，记录当前运行参数如真空、大气压力、初参数、抽汽参数等；在基本不变以及初参数等运行参数不变的情况下，改变循泵的转速，即改变循环水流量后，稳定运行后，记录运行参数和相关参数。

计算机识别多个典型试验工况及数据，对比运行参数，最终得到背压与循环水温、循环水流量和循环水泵耗功的关系曲线。

4、最佳真空计算

最佳运行真空是以机组功率、循环水温度和循环水流量为变量的目标函数，在量值上为机组功率的增量与循环水泵耗功增量之差，即：

在数学意义上，当目标函数F对循环水流量进行偏微分等于零时，此时循环水流量对应的背压即为最佳值。实际应用时，则通过枚举计算，选择净增功率最大时的方案为最优。

优点：

1、能实现实时操作，且准确性较高。

2、实时操作，对高压变频器可靠性有一定影响。

缺点：

需要购买相应硬件，成本较高，前期投入较大。

机组因运行时间长后，各项性能指标会发生变化，当发现机组性能指标发生较大变化时，需要重新做相应的热力试验。