專(zhuān)利名稱(chēng)：火電機(jī)組能耗評(píng)估和煤耗查定試驗(yàn)中汽輪機(jī)基準(zhǔn)背壓的確定的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及火電機(jī)組能耗評(píng)估和煤耗查定試驗(yàn)中汽輪機(jī)基準(zhǔn)背壓的確定，用測(cè)試和計(jì)算結(jié)合，用基準(zhǔn)背壓替代偏差較大的額定背壓。
背景技術(shù)：
汽輪機(jī)排氣壓力也稱(chēng)背壓，指汽輪機(jī)末級(jí)葉片后的絕對(duì)壓力，是影響火電機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的一個(gè)極其重要的參數(shù)。汽輪機(jī)設(shè)計(jì)背壓的優(yōu)選是汽輪機(jī)及冷端設(shè)備選型的基礎(chǔ)，將直接關(guān)系到機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。汽輪機(jī)的凝汽系統(tǒng)就是做功后的乏汽進(jìn)入凝汽器汽側(cè)，同時(shí)用大量的循環(huán)冷卻水進(jìn)入凝汽器，通過(guò)熱交換使汽輪機(jī)排汽冷凝結(jié)成水后體積驟降，在汽輪機(jī)排氣口處形成和維持汽輪機(jī)末端的真空。設(shè)計(jì)背壓低，額定熱耗基準(zhǔn)就偏低，但冷卻設(shè)備投資、運(yùn)行耗電費(fèi)用會(huì)提高；設(shè)計(jì)背壓高，額定熱耗基準(zhǔn)就偏高，但冷卻設(shè)備投資、運(yùn)行耗電費(fèi)用會(huì)降低。如果額定背壓降低使汽輪機(jī)增加排汽面積，則額定工況熱耗降低，而背壓、負(fù)荷變化時(shí)，汽輪機(jī)熱耗變化較大。設(shè)備投資及年運(yùn)行費(fèi)用等綜合費(fèi)用較低的背壓才是最優(yōu)值。火電機(jī)組運(yùn)行時(shí)，循環(huán)水調(diào)度方式會(huì)直接影響機(jī)組的能耗。循環(huán)水量大，則汽輪機(jī)背壓降低，但循環(huán)水泵耗電增加，因此，也有個(gè)綜合平衡的優(yōu)化問(wèn)題，即循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度的問(wèn)題。汽輪機(jī)設(shè)計(jì)背壓值的選擇直接關(guān)系到整個(gè)發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性與合理性，是“一觸而變?nèi)帧钡闹匾獏?shù)，因此，汽輪機(jī)設(shè)計(jì)背壓優(yōu)選是冷端優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。設(shè)置額定背壓的目的有三
額定背壓值是汽輪機(jī)排汽面積優(yōu)化配置的關(guān)鍵依據(jù)；
評(píng)價(jià)汽輪機(jī)性能，或進(jìn)行汽輪機(jī)熱力試驗(yàn)時(shí)，為了獲得真實(shí)客觀的結(jié)果，關(guān)鍵參數(shù)包括背壓必須修正到額定值；
機(jī)組投產(chǎn)后，電廠可以將背壓統(tǒng)計(jì)平均值和額定值對(duì)比，判斷冷端設(shè)備的設(shè)備狀態(tài)和運(yùn)行操作水平。國(guó)內(nèi)電力設(shè)計(jì)院在計(jì)算火電機(jī)組的額定背壓時(shí)，忽略了很多因素，依據(jù)的一些數(shù)據(jù)也不準(zhǔn)確，結(jié)果經(jīng)常偏離實(shí)際，缺乏代表性，以上三方面的作用發(fā)揮得都不好。電廠經(jīng)常需要確定機(jī)組的實(shí)際能耗，而煤質(zhì)變化頻繁，短時(shí)間的正平衡統(tǒng)計(jì)煤耗常有較大誤差，煤耗在線(xiàn)計(jì)算同樣有較大的不確定度，此時(shí)，煤耗查定試驗(yàn)是唯一可靠的技術(shù)手段。汽輪機(jī)和鍋爐同時(shí)進(jìn)行對(duì)應(yīng)工況試驗(yàn)，參數(shù)修正是其中的關(guān)鍵問(wèn)題之一，其中最突出的就是汽輪機(jī)背壓修正。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的汽輪機(jī)試驗(yàn)，包括煤耗查定試驗(yàn)中，背壓都是修正到額定值；火電機(jī)組能耗評(píng)價(jià)中，也都以額定背壓為重要依據(jù)。而額定背壓往往偏離實(shí)際條件，對(duì)電廠節(jié)能工作容易產(chǎn)生較大的誤導(dǎo)，因此需要給出確定基準(zhǔn)背壓的出發(fā)點(diǎn)、原則和一套完整的方法、流程，客觀真實(shí)的基準(zhǔn)背壓對(duì)揭示、確定機(jī)組的真實(shí)煤耗狀態(tài)和節(jié)能工作水平、潛力有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了火電機(jī)組能耗評(píng)估和煤耗查定試驗(yàn)中汽輪機(jī)基準(zhǔn)背壓的確定的技術(shù)方案，用參數(shù)實(shí)測(cè)與計(jì)算結(jié)合的方法獲得基準(zhǔn)背壓，替代偏差較大的額定背壓，以便真實(shí)客觀地反映火電機(jī)組的真實(shí)背壓條件。本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種火電機(jī)組能耗評(píng)估和煤耗查定試驗(yàn)中汽輪機(jī)基準(zhǔn)背壓的確定，用基準(zhǔn)背壓代替額定背壓，包括通過(guò)試驗(yàn)獲取冷卻塔的熱力性能和凝汽器的循環(huán)水流量和溫升數(shù)據(jù)、換熱系數(shù)數(shù)據(jù)，根據(jù)通用流程和公式計(jì)算得到循環(huán)水溫、凝汽器端差，最終根據(jù)水蒸氣特性獲得基準(zhǔn)背壓，所述通用流程和公式是指根據(jù)凝汽器進(jìn)水溫度、循環(huán)水溫升、凝汽器端差，獲得基準(zhǔn)背壓對(duì)應(yīng)的飽和溫度；其中，所述凝汽器的循環(huán)水流量和溫升數(shù)據(jù)是基于年平均氣象條件下的實(shí)際調(diào)度方式直接在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量而得到；所述獲取冷卻塔熱力性能和凝汽器的換熱系數(shù)數(shù)據(jù)是首先通過(guò)對(duì)凝汽器、冷卻塔進(jìn)行特性試驗(yàn)，經(jīng)改變機(jī)組負(fù)荷與循環(huán)水調(diào)度方式的多個(gè)工況試驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲取冷卻塔填料的實(shí)際熱力特性方程和凝汽器的實(shí)際換熱系數(shù)，并以此為依據(jù)得到實(shí)際調(diào)度方式工況下的冷卻塔出水溫度和凝汽器端差。進(jìn)一步，所述實(shí)際調(diào)度方式是指機(jī)組滿(mǎn)負(fù)荷、年平均氣象條件下，電廠實(shí)際采用的循環(huán)水調(diào)度方式。進(jìn)一步，所述對(duì)凝汽器進(jìn)行特性試驗(yàn)是凝汽器熱力性能試驗(yàn)，所述對(duì)冷卻塔進(jìn)行特性試驗(yàn)是冷卻塔熱力性能試驗(yàn)。進(jìn)一步，所述多個(gè)工況試驗(yàn)是針對(duì)冷卻塔的多工況熱力性能試驗(yàn)。進(jìn)一步，所述得到冷卻塔出水溫度的步驟是，首先通過(guò)冷卻塔熱力性能試驗(yàn)得到冷卻塔填料的熱力特性方程，再根據(jù)實(shí)測(cè)的循環(huán)水量和溫升，以及年平均氣象數(shù)據(jù)，計(jì)算得到機(jī)組滿(mǎn)負(fù)荷、年平均氣象條件、實(shí)際調(diào)度方式下的冷卻塔出水溫度。進(jìn)一步，所述得到凝汽器端差的步驟是，首先通過(guò)凝汽器熱力性能試驗(yàn)得到機(jī)組額定負(fù)荷、春秋季循環(huán)水實(shí)際調(diào)度方式條件下的循環(huán)水量、溫升和換熱系數(shù)，然后經(jīng)凝汽器熱力性能計(jì)算得到年平均氣象條件、額定機(jī)組負(fù)荷、春秋季循環(huán)水實(shí)際調(diào)度方式條件下的凝汽器端差。進(jìn)一步，所述通過(guò)試驗(yàn)獲取凝汽器的循環(huán)水流量是通過(guò)測(cè)量凝汽器循環(huán)水溫升間接測(cè)量得到。所述對(duì)凝汽器進(jìn)行特性試驗(yàn)是凝汽器熱力性能試驗(yàn)，以獲得凝汽器在試驗(yàn)工況下的實(shí)際換熱系數(shù)，特別是清潔系數(shù)，為獲得機(jī)組滿(mǎn)負(fù)荷、春秋季節(jié)循環(huán)水實(shí)際調(diào)度方式條件下的凝汽器端差作準(zhǔn)備。所述對(duì)冷卻塔進(jìn)行特性試驗(yàn)是冷卻塔熱力特性試驗(yàn)，以獲得填料的實(shí)際熱力特性方程，為計(jì)算實(shí)際調(diào)度方式下的年平均出塔水溫作準(zhǔn)備。本發(fā)明的有益效果是，通過(guò)本發(fā)明所獲得的背壓數(shù)據(jù)結(jié)果更真實(shí)，并去除了目前背壓數(shù)據(jù)結(jié)果取得的隨意性，可以更深入地理解機(jī)組的背壓條件，特別是方便與其它機(jī)組進(jìn)行節(jié)能潛力對(duì)比。試驗(yàn)中得到的凝汽器清潔系數(shù)和冷卻塔實(shí)際熱力性能，當(dāng)然可以客觀、清晰地反映冷端設(shè)備的狀態(tài)。很明顯，采用長(zhǎng)江水源的開(kāi)式循環(huán)水系統(tǒng)，節(jié)能優(yōu)勢(shì)相當(dāng)大。需要重視600MW級(jí)別4排汽汽輪機(jī)，由于普遍采用IOOOmm級(jí)別末級(jí)葉片，排汽面積較大，因此微增出力很大，I kPa以上的背壓差異，帶來(lái)的汽輪機(jī)熱耗和機(jī)組煤耗差別是相當(dāng)大的，見(jiàn)附圖3。大型火電機(jī)組，配備閉式循環(huán)水系統(tǒng)和采用長(zhǎng)江水源的開(kāi)式循環(huán)數(shù)系統(tǒng)相比，背壓條件差異超過(guò)I kPa，對(duì)供電煤耗的影響達(dá)到Γ7 g/kWh，大約1.5 2%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是額定背壓5.2kPa和4.9 kPa之間這么小的差距能夠代表的。額定背壓偏差較大，容易誤導(dǎo)科研單位、發(fā)電集團(tuán)和電廠對(duì)機(jī)組的能耗評(píng)價(jià)，因此利用本發(fā)明而獲得準(zhǔn)確的基準(zhǔn)背壓，對(duì)機(jī)組能耗現(xiàn)狀和節(jié)能潛力的評(píng)價(jià)會(huì)更客觀，有重要意義。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)發(fā)明作一詳細(xì)描述。


圖1是采用溫差法實(shí)測(cè)凝汽器進(jìn)水量的流程；
圖2是煤耗試驗(yàn)中獲得基準(zhǔn)背壓的流程框 圖3是某種型號(hào)超臨界600MW汽輪機(jī)背壓修正曲線(xiàn)圖(THA工況)。
具體實(shí)施例方式一種火電機(jī)組能耗評(píng)估和煤耗查定試驗(yàn)中汽輪機(jī)基準(zhǔn)背壓的確定實(shí)施例，參見(jiàn)圖1至圖3，是用基準(zhǔn)背壓代替額定背壓，包括通過(guò)試驗(yàn)獲取冷卻塔的熱力性能和凝汽器的循環(huán)水流量和溫升數(shù)據(jù)、換熱系數(shù)數(shù)據(jù)，根據(jù)通用流程和公式計(jì)算得到循環(huán)水溫、凝汽器端差，最終根據(jù)水蒸氣特性獲得基準(zhǔn)背壓，所述通用流程和公式是指根據(jù)凝汽器進(jìn)水溫度、循環(huán)水溫升、凝汽器端差，獲得基準(zhǔn)背壓對(duì)應(yīng)的飽和溫度；其中，所述凝汽器的循環(huán)水流量和溫升數(shù)據(jù)是基于年平均氣象條`件下的實(shí)際調(diào)度方式直接在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量而得到；所述獲取冷卻塔熱力性能和凝汽器的換熱系數(shù)數(shù)據(jù)是首先通過(guò)對(duì)凝汽器、冷卻塔進(jìn)行特性試驗(yàn)，經(jīng)改變機(jī)組負(fù)荷與循環(huán)水調(diào)度方式的多個(gè)工況試驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲取冷卻塔填料的實(shí)際熱力特性方程和凝汽器的實(shí)際換熱系數(shù)，并以此為依據(jù)得到實(shí)際調(diào)度方式工況下的冷卻塔出水溫度和凝汽器端差。其中汽輪機(jī)背壓對(duì)應(yīng)的飽和溫度的關(guān)系式是 ^ ^Δ +δ (I)
其中
ts :汽輪機(jī)背壓對(duì)應(yīng)的飽和溫度，V ；
I1 :凝汽器進(jìn)水溫度，°C ；
Δ t :循環(huán)水溫升(凝汽器進(jìn)出水溫差)，0C ；
St:凝汽器端差，°C。由ts根據(jù)水蒸氣特性公式即可獲得背壓。(I)式右側(cè)的3個(gè)參數(shù)，都將根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)合計(jì)算的方式獲得。實(shí)施例中，所述實(shí)際調(diào)度方式是指機(jī)組滿(mǎn)負(fù)荷、年平均氣象條件下，電廠實(shí)際采用的循環(huán)水調(diào)度方式。實(shí)施例中，所述對(duì)凝汽器進(jìn)行特性試驗(yàn)是凝汽器熱力性能試驗(yàn)，所述對(duì)冷卻塔進(jìn)行特性試驗(yàn)是冷卻塔熱力性能試驗(yàn)。實(shí)施例中，所述多個(gè)工況試驗(yàn)是針對(duì)冷卻塔的多工況熱力性能試驗(yàn)。實(shí)施例中，所述得到冷卻塔出水溫度的步驟是，首先通過(guò)冷卻塔熱力性能試驗(yàn)得到冷卻塔填料的熱力特性方程，再根據(jù)實(shí)測(cè)的循環(huán)水量和溫升，以及年平均氣象數(shù)據(jù)，計(jì)算得到機(jī)組滿(mǎn)負(fù)荷、年平均氣象條件、實(shí)際調(diào)度方式下的冷卻塔出水溫度。實(shí)施例中，所述得到凝汽器端差的步驟是，首先通過(guò)凝汽器熱力性能試驗(yàn)得到機(jī)組額定負(fù)荷、春秋季循環(huán)水實(shí)際調(diào)度方式條件下的循環(huán)水量、溫升和換熱系數(shù)，然后經(jīng)凝汽器熱力性能計(jì)算得到年平均氣象條件、額定機(jī)組負(fù)荷、春秋季循環(huán)水實(shí)際調(diào)度方式條件下的凝汽器端差。實(shí)施例中，所述的煤耗查定試驗(yàn)是以查明火電機(jī)組實(shí)際煤耗為目的的煤耗試驗(yàn)。實(shí)施例中，所述通過(guò)試驗(yàn)獲取凝汽器的循環(huán)水流量是通過(guò)測(cè)量凝汽器循環(huán)水溫升間接測(cè)量得到。根據(jù)現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)程，汽輪機(jī)冷端參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)由電力設(shè)計(jì)院水工專(zhuān)業(yè)完成，按統(tǒng)一的計(jì)算流程，將凝汽器換熱面積、冷卻倍率、循環(huán)水管口徑、冷卻塔面積等參數(shù)進(jìn)行大量的組合計(jì)算，結(jié)合機(jī)組預(yù)計(jì)的負(fù)荷性質(zhì)，獲得年綜合運(yùn)行成本最低的參數(shù)優(yōu)化配置結(jié)果。這些設(shè)備的主要參數(shù)確定后，在此基礎(chǔ)上，以年平均氣溫、循環(huán)水泵全開(kāi)(高速)、機(jī)組額定負(fù)荷為依據(jù)，計(jì)算得到額定背壓。這樣的方法有明顯的問(wèn)題。除了冷卻塔熱力計(jì)算采用邁克爾公式，出塔水溫結(jié)果偏低以外，關(guān)鍵是年平均氣象條件下，即便機(jī)組帶滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，國(guó)內(nèi)所有電廠都不會(huì)全開(kāi)所有的循環(huán)水泵，并高速運(yùn)行。因此，這種方法的結(jié)果是偏于樂(lè)觀的。這個(gè)問(wèn)題在國(guó)內(nèi)相當(dāng)普遍，尤其是配備自然通風(fēng)冷卻塔的閉式循環(huán)水系統(tǒng)機(jī)組。歐洲機(jī)組也使用同樣的方法確定額定背壓，但由于嚴(yán)格的凝汽器管束內(nèi)水速規(guī)定，所有循環(huán)水泵和機(jī)組一起持續(xù)運(yùn)行，運(yùn)行方式和國(guó)內(nèi)明顯不同，因此，額定背壓代表性良好。除此之外，國(guó)內(nèi)很多機(jī)組汽輪機(jī)的額定背壓值還有一些無(wú)規(guī)律的偏離，顯然是設(shè)計(jì)院由于種種原因修改了計(jì)算結(jié)果。以上兩種原因，造成國(guó)內(nèi)火電機(jī)組汽輪機(jī)額定背壓值比較混亂，很多機(jī)組汽輪機(jī)的額定背壓不合理，可能影響低壓缸排汽面積的優(yōu)選，而且在機(jī)組投產(chǎn)后，也會(huì)嚴(yán)重干擾人們對(duì)其能耗水平和節(jié)能潛力的評(píng)估。另外，冷端設(shè)備狀態(tài)出現(xiàn)問(wèn)題，循環(huán)水調(diào)度方式不合理，均可能使汽輪機(jī)背壓偏離最優(yōu)值。國(guó)內(nèi)還有很少數(shù)的火電機(jī)組，在投產(chǎn)性能驗(yàn)收試驗(yàn)中，采用ASME PTC 46標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行額定工況煤耗試驗(yàn)。背壓部分的修正是以設(shè)計(jì)循環(huán)水溫為依據(jù)。這種試驗(yàn)和煤耗試驗(yàn)有一些差異，這種修正方法依然有問(wèn)題。需要考慮，試驗(yàn)時(shí)和設(shè)計(jì)假定的循環(huán)水調(diào)度方式未必一致，循環(huán)水流量也不可能完全一致，而且對(duì)于閉式循環(huán)水系統(tǒng)，出塔水溫和循環(huán)水量密切相關(guān)。循環(huán)水調(diào)度方式和水量不明確，設(shè)計(jì)和實(shí)際狀態(tài)都可能不同，修正結(jié)果仍不能保證做到客觀，有較大的不確定性。試驗(yàn)機(jī)組以往(比如I年)的背壓統(tǒng)計(jì)平均值是不能直接作為依據(jù)的。原因有三實(shí)際背壓和機(jī)組負(fù)荷、循環(huán)水調(diào)度方式有關(guān)，而這些都不是固定的，有一些隨機(jī)性的影響；更重要的是，機(jī)組自身的背壓測(cè)量?jī)x表，一般條件并不好，校驗(yàn)周期過(guò)長(zhǎng)，電廠的校驗(yàn)臺(tái)精度還不如變送器設(shè)計(jì)精度高；機(jī)組啟停過(guò)程中背壓是否統(tǒng)計(jì)，不同的電廠處理方式也不同。國(guó)內(nèi)各地的電廠和電科院等科研單位，在大量的火電機(jī)組能耗和節(jié)能工作評(píng)價(jià)和煤耗試驗(yàn)中，一般以額定背壓作為依據(jù)，只有個(gè)別的考察發(fā)現(xiàn)額定背壓的偏差，但迄今為止沒(méi)有系統(tǒng)考察、研究這個(gè)問(wèn)題。因此，在火電機(jī)組能耗評(píng)價(jià)和煤耗查定試驗(yàn)中，不能簡(jiǎn)單地使用設(shè)計(jì)(額定)背壓。為了客觀揭示火電機(jī)組的實(shí)際能耗水平，以及實(shí)際的節(jié)能潛力，需要開(kāi)發(fā)一套科學(xué)的方法，獲得符合機(jī)組實(shí)際條件的汽輪機(jī)額定背壓，下面將對(duì)基準(zhǔn)背壓的確定進(jìn)行更進(jìn)一步的描述，并將其稱(chēng)為基準(zhǔn)背壓或背壓基準(zhǔn)值。1.獲得正確的背壓基準(zhǔn)值；1.1獲取基準(zhǔn)背壓的思路
汽輪機(jī)背壓隨著氣象條件、機(jī)組負(fù)荷、循環(huán)水調(diào)度等因素變化而變化。因此，獲得額定或基準(zhǔn)背壓，自然就有兩種不同的思路
考慮額定負(fù)荷、年平均氣象條件、相應(yīng)的優(yōu)化后的循環(huán)水調(diào)度方式；
或者，以機(jī)組年平均負(fù)荷為依據(jù)，其它相同。邏輯上，后者更具有代表性。但不同機(jī)組，甚至同一臺(tái)機(jī)組的不同年份，平均負(fù)荷都是不同的。因此，用于機(jī)組的煤耗評(píng)估時(shí)，這種方法既麻煩，也不直觀，不易使用。前一種方法重在評(píng)價(jià)設(shè)備和環(huán)境條件，如果負(fù)荷率發(fā)生變化，機(jī)組煤耗評(píng)估時(shí)不難作出相應(yīng)的調(diào)整。此外，還可以典型的機(jī)組平均負(fù)荷，比如統(tǒng)一以80%負(fù)荷作為計(jì)算依據(jù)，本質(zhì)上，這和前一種方法沒(méi)有差異，但80%負(fù)荷率仍不具有充分的代表性，結(jié)果應(yīng)用要麻煩一些。1. 2基準(zhǔn)背壓的計(jì)算方法和流程之一 一準(zhǔn)備工作；
基于以上的技術(shù)思想，就可以編制基準(zhǔn)背壓的試驗(yàn)和計(jì)算流程。確定基準(zhǔn)背壓需要已知的條件和參數(shù)
(I)機(jī)組額定功率。(2)凝汽器形式，單壓或雙壓；凝汽器換熱面積以及管束總通流面積；管束材質(zhì)；冷卻管直徑。(3)對(duì)于開(kāi)式循環(huán)水系統(tǒng)，年平均循環(huán)水溫度(查閱水文統(tǒng)計(jì)資料)；對(duì)于閉式循環(huán)水系統(tǒng)，冷卻塔淋水面積、填料熱力特性數(shù)據(jù)(類(lèi)型、材料、厚度)，以及冷卻塔的其它幾何特性參數(shù)。(4)對(duì)于閉式循環(huán)水系統(tǒng)，事先獲得當(dāng)?shù)啬昶骄鶜庀髷?shù)據(jù)平均環(huán)境干、濕球溫度，大氣壓。(5)針對(duì)工況額定負(fù)荷、年平均氣象條件、春秋季循環(huán)水調(diào)度方式。(6)確定循環(huán)水量和循環(huán)水溫升，流程見(jiàn)附圖1。理論上可以根據(jù)機(jī)組設(shè)計(jì)用的管道阻力公式和循環(huán)水泵設(shè)計(jì)特性計(jì)算，設(shè)計(jì)院就是這么做的，但本實(shí)施例的方法是直接在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量凝汽器循環(huán)水流量。用超聲波流量計(jì)測(cè)量是最常見(jiàn)的手段。很多機(jī)組循環(huán)水管缺少外露的直管段，難以用超聲波流量計(jì)等手段直接測(cè)量流量，這時(shí)可以由測(cè)量循環(huán)水溫升間接測(cè)量水量。用溫升間接測(cè)量流量，測(cè)點(diǎn)、儀器要求容易滿(mǎn)足，更可靠，而且可以方便地測(cè)量各種調(diào)度方式下的流量，精度也比較高，不難控制在2%以?xún)?nèi)。需要指出
發(fā)電機(jī)效率、汽輪發(fā)電機(jī)組機(jī)械損失、主油泵損耗等，按汽輪機(jī)熱力試驗(yàn)規(guī)程，取設(shè)計(jì)值，可由汽輪機(jī)廠家提供的資料中獲得。
試驗(yàn)中，不同的循環(huán)水調(diào)度方式下，背壓有變化，汽輪機(jī)熱耗和凝汽器熱負(fù)荷都有效幅度的變化，但這些變化幅度很小，是可以忽略的，凝汽器換熱量可以認(rèn)為不變。循環(huán)水流量測(cè)試應(yīng)在循環(huán)水春秋季節(jié)實(shí)際調(diào)度方式下進(jìn)行但不限于此，需要進(jìn)行冷卻塔性能測(cè)試以獲得填料的真實(shí)熱力特性，就需要在冬季、夏季調(diào)度方式下測(cè)量循環(huán)水量，不同調(diào)度方式的差別只在于循環(huán)水泵的運(yùn)行數(shù)量(可能還有轉(zhuǎn)速)不同。比如，火電機(jī)組典型的循環(huán)水泵配置為I機(jī)(組)2泵，2臺(tái)相同的機(jī)組配4臺(tái)循泵；冬季調(diào)度方式為I機(jī)I泵(2機(jī)2泵，高速)運(yùn)行，夏季調(diào)度方式為2機(jī)4泵(高速)，春秋季節(jié)調(diào)度方式可以是2機(jī)3泵(循環(huán)水系統(tǒng)為擴(kuò)大單元制)或I機(jī)2泵低速運(yùn)行(循泵配備雙速電機(jī))。對(duì)于純凝機(jī)組，只要負(fù)荷確定、循環(huán)水調(diào)度方式確定，則循環(huán)水溫升就基本確定，不易超過(guò)O. 2°C，只要背壓變化不是特別大，就可以不考慮對(duì)溫升的影響。但在春秋季節(jié)進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果代表性最佳。以上是必須的準(zhǔn)備工作。1. 3基準(zhǔn)背壓的計(jì)算方法和流程之一一試驗(yàn)工作 其步驟順序包括
(1)準(zhǔn)備工作中，已經(jīng)測(cè)定春秋季節(jié)實(shí)際調(diào)度方式下的循環(huán)水量Dw和對(duì)應(yīng)的機(jī)組滿(mǎn)負(fù)荷條件下的溫升Λ t ；
(2)對(duì)冷卻塔進(jìn)行特性試驗(yàn)，獲得填料的實(shí)際熱力特性。通過(guò)改變循環(huán)水調(diào)度方式、改變機(jī)組負(fù)荷，形成冷卻塔的多個(gè)試驗(yàn)工況，獲得填料的實(shí)際熱力熱性方程，以及各種調(diào)度方式下的循環(huán)水量、溫升。然后，以這些結(jié)果作為已知條件，再根據(jù)年平均氣象條件(平均氣溫、濕度、氣壓，可以通過(guò)氣象部門(mén)查到，機(jī)組建設(shè)時(shí)也留有設(shè)計(jì)院采用的數(shù)據(jù))，計(jì)算機(jī)組額定負(fù)荷、春秋季節(jié)實(shí)際調(diào)度方式條件下的出塔水溫。對(duì)于開(kāi)式循環(huán)水系統(tǒng)，直接查閱水文資料，獲取年平均水溫。冷卻塔填料的熱力特性方程
N = Βλη(3)
其中
N冷卻數(shù)；
B, η常數(shù)，需要實(shí)測(cè)； λ氣水比。用冷卻塔試驗(yàn)獲得的實(shí)際特性方程(3)和設(shè)計(jì)特性方程分別計(jì)算出塔水溫，可以獲得冷卻塔節(jié)能潛力的可靠結(jié)果。(3)凝汽器性能試驗(yàn)，獲得試驗(yàn)工況下的清潔系數(shù)。針對(duì)凝汽器，試驗(yàn)中采用電廠實(shí)際的春秋季調(diào)度方式，實(shí)測(cè)換熱系數(shù)。凝汽器換熱系數(shù)計(jì)算按HEI標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，設(shè)計(jì)院普遍采用這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行凝汽器性能計(jì)算。除了凝汽器管束內(nèi)水速是根據(jù)實(shí)測(cè)循環(huán)水量計(jì)算得到以外，其它數(shù)據(jù)是根據(jù)凝汽器的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，從HEI規(guī)范中查到。Q = Dw Cp At=AK TD(4)
其中
Q :凝汽器換熱量，W ；
Dw :冷卻水流量(春秋季節(jié)實(shí)際調(diào)度方式下)，kg/s，實(shí)際測(cè)取。 Cp :循環(huán)水定壓比熱，kj/ (kg V )；Δ t :循環(huán)水溫升，V ；
A :凝汽器換熱面積，m2;
K :凝汽器換熱系數(shù)，W/ (m2 · °C),依據(jù)HEI規(guī)程
K = 10. 285 H1 a2 a3 a4 V V其中
S1，凝汽器管材和壁厚修正系數(shù)，由HEI規(guī)范查到； a2，凝汽器管束外徑修正系數(shù)，由HEI規(guī)范查到； a3，凝汽器管束清潔系數(shù)，通過(guò)試驗(yàn)，根據(jù)(4)式計(jì)算； a4，凝汽器進(jìn)水溫度修正系數(shù)，由HEI規(guī)范查到；
V凝汽器管束內(nèi)平均水速，m/s,由實(shí)測(cè)的水量和管束的設(shè)計(jì)總通流面積獲得。TD :凝汽器平均對(duì)數(shù)換熱溫差，°C。獲得凝汽器實(shí)際清潔系數(shù)后，和設(shè)計(jì)值對(duì)比，即可同時(shí)獲得凝汽器的節(jié)能潛力。1.4基準(zhǔn)背壓的計(jì)算方法和流程之二一計(jì)算流程
以上過(guò)程中已經(jīng)獲得平均循環(huán)水溫(凝汽器進(jìn)水溫度)；循環(huán)水溫升；凝汽器清潔系數(shù)。以下的流程包括凝汽器換熱系數(shù)和端差計(jì)算；獲得基準(zhǔn)背壓。其中
凝汽器端差目前都采用以下公式計(jì)算
權(quán)利要求
1.火電機(jī)組能耗評(píng)估和煤耗查定試驗(yàn)中汽輪機(jī)基準(zhǔn)背壓的確定，用基準(zhǔn)背壓代替額定背壓，包括通過(guò)試驗(yàn)獲取冷卻塔的熱力性能和凝汽器的循環(huán)水流量和溫升數(shù)據(jù)、換熱系數(shù)數(shù)據(jù)，根據(jù)通用流程和公式計(jì)算得到循環(huán)水溫、凝汽器端差，最終根據(jù)水蒸氣特性獲得基準(zhǔn)背壓，所述通用流程和公式是指根據(jù)凝汽器進(jìn)水溫度、循環(huán)水溫升、凝汽器端差，獲得基準(zhǔn)背壓對(duì)應(yīng)的飽和溫度；其特征在于，所述凝汽器的循環(huán)水流量和溫升數(shù)據(jù)是基于年平均氣象條件下的實(shí)際調(diào)度方式直接在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量而得到；所述獲取冷卻塔熱力性能和凝汽器的換熱系數(shù)數(shù)據(jù)是首先通過(guò)對(duì)凝汽器、冷卻塔進(jìn)行特性試驗(yàn)，經(jīng)改變機(jī)組負(fù)荷與循環(huán)水調(diào)度方式的多個(gè)工況試驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲取冷卻塔填料的實(shí)際熱力特性方程和凝汽器的實(shí)際換熱系數(shù)，并以此為依據(jù)得到實(shí)際調(diào)度方式工況下的冷卻塔出水溫度和凝汽器端差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火電機(jī)組能耗評(píng)估和煤耗查定試驗(yàn)中汽輪機(jī)基準(zhǔn)背壓的確定，其特征在于，所述實(shí)際調(diào)度方式是指機(jī)組滿(mǎn)負(fù)荷、年平均氣象條件下，電廠實(shí)際采用的循環(huán)水調(diào)度方式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火電機(jī)組能耗評(píng)估和煤耗查定試驗(yàn)中汽輪機(jī)基準(zhǔn)背壓的確定，其特征在于，所述對(duì)凝汽器進(jìn)行特性試驗(yàn)是凝汽器熱力性能試驗(yàn)，所述對(duì)冷卻塔進(jìn)行特性試驗(yàn)是冷卻塔熱力性能試驗(yàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火電機(jī)組能耗評(píng)估和煤耗查定試驗(yàn)中汽輪機(jī)基準(zhǔn)背壓的確定，其特征在于，所述多個(gè)工況試驗(yàn)是針對(duì)冷卻塔的多工況熱力性能試驗(yàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火電機(jī)組能耗評(píng)估和煤耗查定試驗(yàn)中汽輪機(jī)基準(zhǔn)背壓的確定，其特征在于，所述得到冷卻塔出水溫度的步驟是，首先通過(guò)冷卻塔熱力性能試驗(yàn)得到冷卻塔填料的熱力特性方程，再根據(jù)實(shí)測(cè)的循環(huán)水量和溫升，以及年平均氣象數(shù)據(jù)，計(jì)算得到機(jī)組滿(mǎn)負(fù)荷、年平均氣象條件、實(shí)際調(diào)度方式下的冷卻塔出水溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火電機(jī)組能耗評(píng)估和煤耗查定試驗(yàn)中汽輪機(jī)基準(zhǔn)背壓的確定，其特征在于，所述得到凝汽器端差的步驟是，首先通過(guò)凝汽器熱力性能試驗(yàn)得到機(jī)組額定負(fù)荷、年平均氣象條件下循環(huán)水實(shí)際調(diào)度方式條件下的循環(huán)水量、溫升和換熱系數(shù)，然后經(jīng)凝汽器熱力性能計(jì)算得到年平均氣象條件、額定機(jī)組負(fù)荷、春秋季循環(huán)水實(shí)際調(diào)度方式條件下的凝汽器端差。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種火電機(jī)組能耗評(píng)估和煤耗查定試驗(yàn)中汽輪機(jī)基準(zhǔn)背壓的確定，用基準(zhǔn)背壓代替偏差較大的額定背壓，包括通過(guò)試驗(yàn)獲得冷卻塔和凝汽器的實(shí)際性能數(shù)據(jù)，獲取凝汽器循環(huán)水量、溫升數(shù)據(jù)，由測(cè)試結(jié)合計(jì)算的方式，采用試驗(yàn)獲取的數(shù)據(jù)和其它參數(shù)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，根據(jù)通用的流程計(jì)算確定基準(zhǔn)背壓；試驗(yàn)中，循環(huán)水調(diào)度以年平均氣象條件下的實(shí)際調(diào)度方式為據(jù)；通過(guò)本發(fā)明所獲得的背壓數(shù)據(jù)結(jié)果比額定背壓更真實(shí)，并去除了目前額定背壓數(shù)據(jù)結(jié)果的隨意性，可以更深入地理解機(jī)組的背壓條件和設(shè)備狀態(tài)，特別是方便與其它機(jī)組進(jìn)行對(duì)比，利用本發(fā)明而獲得準(zhǔn)確的基準(zhǔn)背壓，對(duì)機(jī)組能耗現(xiàn)狀和節(jié)能潛力的評(píng)價(jià)會(huì)更客觀、深入，有重要意義。
文檔編號(hào)G01L11/00GK103063354SQ20121058222
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者蔣尋寒, 阮圣奇, 蔡培, 張輝, 張貴杰, 田萬(wàn)軍, 馬斌 申請(qǐng)人:安徽省電力科學(xué)研究院, 安徽新力電業(yè)科技咨詢(xún)有限責(zé)任公司