一种火电机组双背压冷端系统变频泵循环水流量优化方法技术方案

本发明专利技术提供一种火电机组双背压冷端系统变频泵循环水流量优化方法，包括：获取给定时刻的机组运行数据；计算低压缸排汽湿度，并在抽汽份额给定条件下，计算该给定时刻高压和低压冷凝器入口排汽质量流量、入口排汽比焓、凝结水比焓和饱和蒸汽温度；计算循环水实际质量流量、低压冷凝器循环水出口温度及高压冷凝器的当前端差；令循环水质量流量增加，计算低压冷凝器循环水出口温度以及高压和低压冷凝器的饱和蒸汽温度、高压和低压冷凝器入口排汽比焓；定义循环水质量流量增加后机组的微增功率与循环水泵的功耗增量之差为效益函数，以循环水质量流量增量为待寻优变量，优化效益函数。本发明专利技术可为火电节能增效提供技术支撑。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及火电优化控制
，具体地，涉及一种用于双背压冷端系统循环水质量流量优化控制的方法，尤其是一种基于机组净增功率最大化的火电机组双背压冷端、装备变频泵(即循环水质量流量连续可调)系统的循环水质量流量优化方法。
技术介绍
冷端系统是火电机组重要组成部分。随着机组容量的扩大，汽轮机排汽量和排汽口数量增多，为提高机组效率，电站大多采用双背压或多背压冷端系统。冷端系统中各设备的工作状态不仅通过冷凝器压力影响机组的出力，而且因自身电力消耗影响供电煤耗，其中循环水泵尤为明显。当循环水量增大时，冷凝器压力降低，机组出力增加，然而循环水泵功耗也随之增大，反之亦然。对现有技术的检索发现，公开号为CN102279565A、申请号为CN201110118579.8的中国专利技术专利，该专利中涉及一种火力发电机组冷端设备优化系统，根据冷凝器实际运行的压力值与压力应达值之间的偏差量获得机组的微增功率，并将其与循环水泵功耗相减得到冷端综合功率耗差，然后比较不同工况下的耗差，选取性能较优的冷端设备调整方式。但上述专利技术计算冷凝器应达值过程中需用到总体换热系数，在计算微增功率时需用到机组功率修正曲线，然而总体换热系数很难精确确定，机组功率修正曲线也是通过专门试验得到的拟合曲线，在大部分机组只能一年做一次试验的条件下，它显然不能反映设备的性能动态变化，因此无法保证冷端系统中循环水流量实际最优。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出一种基于机组净增功率最大化的火电机组双背压冷端系统双速泵循环水流量优化方法，该方法不需计算冷凝器总体换热系数，同时机组微增功率通过计算而非根据修正曲线得到。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种火电机组双背压冷端系统变频泵循环水流量优化方法，具体步骤如下：步骤1：从现场DCS(Distributed Control System，即分布式控制系统)实时数据库中获取给定时刻的机组运行数据，具体包括：低压冷凝器循环水入口温度、高压冷凝器循环水出口温度、主蒸汽质量流量、高压和低压冷凝器真空度及环境大气压力；步骤2：计算低压缸排汽湿度，并在抽汽份额给定的条件下，根据可覆盖全操作工况的工质物性参数数据库，分别计算该给定时刻高压和低压冷凝器入口排汽质量流量、入口排汽比焓、凝结水比焓和饱和蒸汽温度；步骤2的计算是在采用步骤1的数据基础上进行的；步骤3：根据低压冷凝器和高压冷凝器内换热过程能量衡算模型，计算循环水实际质量流量、低压冷凝器循环水出口温度及高压冷凝器的当前端差；步骤3的计算是在采用步骤2的计算结果上进行的；步骤4：保持步骤2给定的排汽湿度和抽汽份额不变，令循环水质量流量从Dw增加为Dw+ΔDw，计算与循环水质量流量Dw+ΔDw对应的低压冷凝器循环水出口温度以及高压和低压冷凝器的饱和蒸汽温度，并计算与循环水质量流量Dw+ΔDw对应的高压和低压冷凝器入口排汽比焓；步骤4的计算结果是为了用于步骤5的寻优；步骤5：定义循环水质量流量增加后机组的微增功率与循环水泵的功耗增量之差(即净功率增量)为效益函数，在给定的低压缸机械效率、发电机效率和循环水单位功耗条件下，以循环水质量流量增量ΔDw为待寻优变量，采用连续寻优方法优化效益函数，得到最优循环水质量流量增量ΔDw；在每一采样时刻，重复上述计算步骤1-5，即可实现冷端系统循环水质量流量的滚动优化。步骤3中，所述低压冷凝器和高压冷凝器内换热过程能量衡算模型：DLEB(hLEB-hcw1)＝Dwcpw(tw2-tw1)DLEA(hLEA-hcw2)＝DLEB(hcw2-hcw1)+Dwcpw(tw3-tw2)式中：DLEB和DLEA分别为低压冷凝器和高压冷凝器的入口排汽质量流量,kg/s；hLEB和hLEA分别为低压冷凝器和高压冷凝器的入口排汽比焓,J/kg；hcw1和hcw2分别为低压冷凝器和高压冷凝器的凝结水比焓,J/kg；Dw为循环水质量流量,kg/s；tw1和tw3分别为低压冷凝器循环水入口温度和高压冷凝器循环水出口温度,K；tw2为低压冷凝器循环水出口水温,K；cpw为水的等压比热容，通常取为4.1868J/(kg*K)。DLEB和DLEA的计算为：DLE＝Dms(1-α)DLEB＝0.5DLEDLEA＝DLE-DLEB式中：DLE为低压缸总排汽质量流量,kg/s；Dms为机组主蒸汽质量流量,kg/s；α为主蒸汽抽汽份额,％。步骤3中，所述高压冷凝器的当前端差δtA计算方法为：δtA＝tsA-tw3tsA为高压冷凝器饱和蒸汽温度,K；tw3为高压冷凝器循环水出口温度,K。优选地，步骤4中，计算与循环水质量流量Dw+ΔDw对应的低压冷凝器循环水出口温度以及高压和低压冷凝器的饱和蒸汽温度： t w 2 ′ = t w 1 + D L E B ( h L E B - h c w 1 ) c p w ( D w + ΔD w ) ]]>ts'B＝tsB+(t'w2-tw2) δ t A ′ = δ t A ( 31.5 + t w 2 ) 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种火电机组双背压冷端系统变频泵循环水流量优化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1：从现场DCS实时数据库中获取给定时刻的机组运行数据，具体包括：低压冷凝器循环水入口温度、高压冷凝器循环水出口温度、主蒸汽质量流量、高压和低压冷凝器真空度及环境大气压力；步骤2：计算低压缸排汽湿度，并在抽汽份额给定的条件下，根据可覆盖全操作工况的工质物性参数数据库，分别计算该给定时刻高压和低压冷凝器入口排汽质量流量、入口排汽比焓、凝结水比焓和饱和蒸汽温度；步骤2的计算是在采用步骤1的数据基础上进行的；步骤3：根据低压冷凝器和高压冷凝器内换热过程能量衡算模型，计算循环水实际质量流量、低压冷凝器循环水出口温度及高压冷凝器的当前端差；步骤3的计算是在采用步骤2的计算结果上进行的；步骤4：保持步骤2给定的排汽湿度和抽汽份额不变，令循环水质量流量从Dw增加为Dw+ΔDw，计算与循环水质量流量Dw+ΔDw对应的低压冷凝器循环水出口温度以及高压和低压冷凝器的饱和蒸汽温度，并计算与循环水质量流量Dw+ΔDw对应的高压和低压冷凝器入口排汽比焓；步骤4的计算结果是为了用于步骤5的寻优；步骤5：定义循环水质量流量增加后机组的微增功率与循环水泵的功耗增量之差为循环水质量流量增量优化效益函数，在给定的低压缸机械效率、发电机效率和循环水单位功耗条件下，以循环水质量流量增量ΔDw为待寻优变量，采用连续寻优方法优化效益函数，得到最优循环水质量流量增量ΔDw；在每一采样时刻，重复上述计算步骤1‑5，即可实现冷端系统循环水质量流量的滚动优化。...

【技术特征摘要】
1.一种火电机组双背压冷端系统变频泵循环水流量优化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1：从现场DCS实时数据库中获取给定时刻的机组运行数据，具体包括：低压冷凝器循环水入口温度、高压冷凝器循环水出口温度、主蒸汽质量流量、高压和低压冷凝器真空度及环境大气压力；步骤2：计算低压缸排汽湿度，并在抽汽份额给定的条件下，根据可覆盖全操作工况的工质物性参数数据库，分别计算该给定时刻高压和低压冷凝器入口排汽质量流量、入口排汽比焓、凝结水比焓和饱和蒸汽温度；步骤2的计算是在采用步骤1的数据基础上进行的；步骤3：根据低压冷凝器和高压冷凝器内换热过程能量衡算模型，计算循环水实际质量流量、低压冷凝器循环水出口温度及高压冷凝器的当前端差；步骤3的计算是在采用步骤2的计算结果上进行的；步骤4：保持步骤2给定的排汽湿度和抽汽份额不变，令循环水质量流量从Dw增加为Dw+ΔDw，计算与循环水质量流量Dw+ΔDw对应的低压冷凝器循环水出口温度以及高压和低压冷凝器的饱和蒸汽温度，并计算与循环水质量流量Dw+ΔDw对应的高压和低压冷凝器入口排汽比焓；步骤4的计算结果是为了用于步骤5的寻优；步骤5：定义循环水质量流量增加后机组的微增功率与循环水泵的功耗增量之差为循环水质量流量增量优化效益函数，在给定的低压缸机械效率、发电机效率和循环水单位功耗条件下，以循环水质量流量增量ΔDw为待寻优变量，采用连续寻优方法优化效益函数，得到最优循环水质量流量增量ΔDw；在每一采样时刻，重复上述计算步骤1-5，即可实现冷端系统循环水质量流量的滚动优化。2.根据权利要求1所述的一种火电机组双背压冷端系统变频泵循环水流量优化方法，其特征在于：步骤4中，循环水质量流量从Dw增加为(Dw+ΔDw)后，与之对应的高压和低压冷凝器的饱和蒸汽温度的计算公式分别为： t w 2 ′ = t w 1 + D L E B ( h L E B - h c w 1 ) c p w ( D w + ΔD w ) ]]> t'sB＝tsB+(t'w2-tw2) δ t A ′ = δ t A ( 31.5 + t w 2 ) ...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔磊，袁景淇，张翔，徐亮，田震，王润杉，王景成，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31