一种基于现场数据实时优化火电厂循环水流量的方法技术

本发明专利技术提出一种基于现场数据实时优化火电厂循环水流量的方法，包括：从火电厂现场的DCS数据库中得到实时的机组运行数据，包括：机组负荷、低压缸排汽压力、低压缸排汽流量、凝汽器循环水流量、环境参数；通过机组微增功率试验，得到机组功率变化与背压间的关系；依据循环水泵运行试验，得到机组循环水流量和水泵耗功的关系；进行凝汽器变工况计算，得到凝汽器循环水出口温度；进行冷却塔变工况计算，得到冷却塔循环水出塔温度；耦合步骤S3、S4得到循环水流量和机组背压的关系，再与步骤S2进行耦合，得到在不同循环水流量时机组的净增长功率，进而找出当前工况下的最优循环水流量。本发明专利技术具备计算时间短、精度高、机组负荷适应性好等特点。好等特点。好等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于现场数据实时优化火电厂循环水流量的方法


[0001]本专利技术涉及汽轮机冷端优化
，具体涉及一种基于现场数据实时优化火电厂循环水流量的方法。

技术介绍

[0002]当前，火力发电依旧是我国发电行业的主要组成部分，冷端系统是火电机组的重要辅助系统之一，其既可以通过影响凝汽器的运行状态来影响机组运行负荷，也能够通过循环水泵的耗功影响电站的厂用电率。因此，针对冷端系统的优化工作是是提高火电机组经济性的重要手段。
[0003]公开号为CN112685969A的现有技术公开了一种大型火力发电厂冷端的优化方法通过试验测得循环水流量Q与所述循环水泵功耗P
cost
的对应关系，不同的机组功率、凝汽器入口循环水温度与凝汽器的排汽压力p之间的关系，以及排汽压力对功率修正系数W
E
，进而建立关于机组净功率P的计算模型，再根据计算模型确定循环水泵的最佳运行方式，使发电厂冷端得到准确的优化，然而，根据试验数据得到不同机组负荷下各变量之间的关系，测量数据量大、难度大，不能实时反馈环境因素变化所带来的影响，且需要拟合多种关系式，导致最终计算结果精度降低。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术存在的问题，本专利技术将通过试验得到的背压与机组负荷、循环水流量和水泵耗功的关系与凝汽器、冷却塔变工况计算相结合，提出了一种基于现场数据实时优化火电厂循环水流量的方法，提高了计算精度及运算速度，并且能够实时反馈负荷、循环水温度、环境温度等参数的影响，并自动寻找循环水泵的最优运行策略。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种基于现场数据实时优化火电厂循环水流量的方法，包括如下步骤：
[0007]S1：从火电厂现场的DCS数据库中得到实时的机组运行数据，包括：机组负荷、低压缸排汽压力、低压缸排汽流量、凝汽器循环水流量和环境参数；
[0008]S2：通过机组微增功率试验，得到机组功率变化与背压间的关系；依据循环水泵运行试验，得到机组循环水流量和水泵耗功的关系；
[0009]S3：进行凝汽器变工况计算，得到凝汽器循环水出口温度；
[0010]S4：进行冷却塔变工况计算，得到冷却塔循环水出塔温度；
[0011]S5：耦合步骤S3、S4得到循环水流量和机组背压的关系，再与步骤S2进行耦合，得到在不同循环水流量时机组的净增长功率，进而找出当前工况下的最佳循环水流量和最佳背压。
[0012]优选的，步骤S2具体为：根据现场机组微增功率试验得到机组背压变化对汽轮机功率影响的数据，并通过多项式拟合得到背压P
c
与机组微增功率ΔNd的关系曲线图和拟合曲线方程，即ΔNd＝f(P
c
)；依据循环水泵运行试验，得到循环水流量与水泵耗功变化的数
据，并通过多项式拟合得到循环水流量Q与水泵耗功增加量ΔNp的关系曲线图和拟合曲线方程，即ΔNp＝f(Q)。
[0013]优选的，步骤S3进行凝汽器变工况计算，得到凝汽器循环水出口温度，具体为：取凝汽器循环水进口温度为t
w1
，出口温度为t
w2
，循环水在凝汽器中的温升为Δt，则有
[0014]t
w2
＝t
w1
+Δt
[0015][0016]q
c
＝h
‑
h
c
[0017]其中，D
c
为进入凝汽器的汽轮机排汽量kg/s，q
c
为单位排汽在凝汽器中的凝结放热量kJ/kg，Q为循环水流量m/s，C为水的比热kJ/(kg
·
℃)，ρ为水的密度kg/m3，h为进入凝汽器的单位排汽焓kJ/kg，h
c
为凝汽器压力下饱和水的单位焓值kJ/kg。
[0018]优选的，在汽轮机功率发生微小变化时，进入凝汽器的汽轮机排汽量D
c
也会发生微小变化，排汽流量微小变化时，引起的功率计算偏差很小，故在冷端优化计算过程中假定D
c
不变。
[0019]优选的，h
c
可使用饱和水温度t
c
通过饱和水和饱和水蒸气热力性质表查询，t
c
计算式如下：
[0020]t
c
＝t
w2
+δt
[0021][0022][0023]其中，δt为凝汽器传热端差℃，A
c
为冷却管外表面总面积m2；k为凝汽器的总体传热系数kJ/(m2
·
h
·
K)，P
c
为凝汽器压力。
[0024]优选的，步骤S4进行冷却塔变工况计算，得到冷却塔循环水出塔温度，具体为：采用三变量方程进行冷却塔变工况计算，可以得到冷却塔进出口汽水参数，计算式如下：
[0025][0026][0027][0028]其中P
v
为水蒸气分压力kPa；P”v
为饱和水蒸汽压力kPa；t为冷却塔内空气干球温度；θ为冷却塔内空气湿球温度；β
pv
为单位填料体积的散质系数kg/(m3
·
s
·
Pa)；P
a
为大气压力kPa；g为重量风速kg/(s
·
m2)；α
v
为填料的容积散热系数kW/(m2
·
℃)；C
w
为湿空气比热kJ/(kg
·
℃)；q为淋水密度kg/(s
·
m2)；r
w
为水的汽化热kJ/kg；z为填料层高度m。
[0029]优选的，步骤S5中，耦合步骤S2、S3得到循环水流量和机组背压的关系，具体为：假定冷却塔进塔水温等于凝汽器循环水出口水温，冷却塔出塔水温等于凝汽器循环水入口水温，汽轮机的排汽参数等于凝汽器的进汽参数，通过计算可以得到循环水流量和机组背压的关系，即P
c
＝f(Q)。
[0030]优选的，找出当前工况下的最佳循环水流量和最佳背压，具体为：耦合ΔNd＝f(P
c
)、ΔNp＝f(Q)、P
c
＝f(Q)三个关系式，通过改变循环水流量，得到在不同循环水流量时机组的净增长功率，即可找到最佳循环水流量和最佳背压。
[0031]与现有技术相比较，本专利技术至少包括以下优点：
[0032]本专利技术提出了一种基于现场数据实时优化火电厂循环水流量的方法，该方法通过试验数据拟合背压与机组负荷的关系，代替了汽轮机变工况计算，省去了复杂、繁琐的热力计算过程，可以节约大量的计算时间，并且基于现场的试验数据进行计算，可以提高冷端优化计算的准确度，并且能够实时反馈负荷、循环水温度、环境温度等参数的影响，并自动寻找循环水泵的最优运行策略。
[0033]本专利技术可以通过试验结果得到不同负荷下的机组微增功率与机组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于现场数据实时优化火电厂循环水流量的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：从火电厂现场的DCS数据库中得到实时的机组运行数据，包括：机组负荷、低压缸排汽压力、低压缸排汽流量、凝汽器循环水流量和环境参数；S2：通过机组微增功率试验，得到机组功率变化与背压间的关系；依据循环水泵运行试验，得到机组循环水流量和水泵耗功的关系；S3：进行凝汽器变工况计算，得到凝汽器循环水出口温度；S4：进行冷却塔变工况计算，得到冷却塔循环水出塔温度；S5：耦合步骤S3、S4得到循环水流量和机组背压的关系，再与步骤S2进行耦合，得到在不同循环水流量时机组的净增长功率，进而找出当前工况下的最佳循环水流量和最佳背压。2.根据权利要求1所述的一种基于现场数据实时优化火电厂循环水流量的方法，其特征在于，步骤S2具体为：根据现场机组微增功率试验得到机组背压变化对汽轮机功率影响的数据，并通过多项式拟合得到背压P
c
与机组微增功率ΔNd的关系曲线图和拟合曲线方程，即ΔNd＝f(P
c
)；依据循环水泵运行试验，得到循环水流量与水泵耗功变化的数据，并通过多项式拟合得到循环水流量Q与水泵耗功增加量ΔNp的关系曲线图和拟合曲线方程，即ΔNp＝f(Q)。3.根据权利要求1所述的一种基于现场数据实时优化火电厂循环水流量的方法，其特征在于，步骤S3进行凝汽器变工况计算，得到凝汽器循环水出口温度，具体为：取凝汽器循环水进口温度为t
w1
，出口温度为t
w2
，循环水在凝汽器中的温升为Δt，则有t
w2
＝t
w1
+Δtq
c
＝h
‑
h
c
其中，D
c
为进入凝汽器的汽轮机排汽量kg/s，q
c
为单位排汽在凝汽器中的凝结放热量kJ/kg，Q为循环水流量m/s，C为水的比热kJ/(kg
·
℃)，ρ为水的密度kg/m3，h为进入凝汽器的单位排汽焓kJ/kg，h
c
为凝汽器压力下饱和水的单位焓值kJ/kg。4.根据权利要求3所述的一种基于现场数据实时优化火电厂循环水流量的方法，其特征在于，在汽轮机功率发生微小变化时，进入凝汽器的汽轮机排汽量D
c
也会发生微小变化，排汽流量微小变化时，引起的功率计算偏差很小，故在冷端优化计算过程中假定D
c
不变。5.根据权利要求3所述的一种基于现场数据实时优化火电厂循环水流量的方法，其特征在于，h
c

【专利技术属性】
技术研发人员：梅海龙，李旭，李铭，曾海波，余兴刚，魏鑫，邱斌斌，
申请(专利权)人：湖南省湘电试验研究院有限公司西安交通大学，
类型：发明
国别省市：