电厂优化运行中汽轮机能损相关问题的探讨

陈威

（贵州省玉屏大龙发电有限公司，贵州 玉屏 554001）

1 国内外机组优化运行在线管理情况

国外在大电站中进行机组优化运行在线管理工作已有多年的经验,其中以美国和德国进行得较早、较多。在其运行优化的管理系统中,多由两个主要的软件包组成:一个是基于热平衡计算的软件包,另一个是基于仿真的软件,计算出在不同运行优化方式条件下的运行参数,进行优化比较,确定出优化后的运行方式;也可用来计算当运行参数变化时有一些环节对机组经济性的影响并作出评价。在国内对汽轮机运行的经济性亦逐渐给予注意,亦在研究相应的软件及开发和优化运行等问题。开发得较早并应用得较广的是能损分析,指出一些运行参数的偏差对热经济的影响。在优化运行方面有循环水泵的经济调度,机组间的负荷优化分配,低负荷时的运行方式,都取得一些效果,对推动我国机组的经济优化运行起着积极的作用。

2 一些主要运行参数的准确测量

在线准确监测机组的运行参数是正确分析指导优化运行的必要依据或前提。

2.1 主蒸汽流量与再热蒸汽流量

对现代大型汽轮机而言,主蒸汽和再热蒸汽流量是确定汽轮机效率、各段抽汽压力和监视通流部份状况(流量与压力的关系)的主要参数,现因为减小主蒸汽和再热蒸汽的压力损失,设备投资大,流量孔钣安装运行后,拆下检查、检修维护困难,再热蒸汽管道多、管径大等原因,现代大机组一般不再装流量测量装置,主蒸汽流量亦已有并开始日益增多不装流量测量装置。有一些文献介绍用调节级级后压力计算求出主蒸汽流量。调节级级后压力作为新汽流量的调节讯号是可行的,但作为计算机组运行中的热力特性和通流部份状态则是有不够准确的,因新汽温度、调节级效率、前轴封漏汽、高压加热器的使用与否和再热压力的惯性等都影响到机内实时流量的计算。另外用调节级后压力(甚至加了温度修正)来确定流量,又用此流量来检查压力与流量关系、通流部分有无变化,实质上是犯了用自己证明自己的逻辑错误。

2.2 轴封漏汽量

在汽轮机热力试验及分析中,一个困难的问题是轴封漏汽量问题。轴封漏汽量不只是对主流量的影响修正问题,更主要的是因轴封漏汽中很大一部份与回热抽汽及主汽流相混,使这些汽流的温度改变,影响到对汽轮机各相应段的效率的计算,这也是很多机组在试验后很难画出正确的汽态线和进行热力循环计算的主要原因之一。例如引进300Mw机组,其高中压缸间的中间分隔轴封漏汽有部分回流到高压缸排汽,引起对高压缸的排汽温度升高,依此计算出的高压缸效率偏低,这便引起高压缸效率和高压缸通流部分效率问题,因现在尚不能正确测定通流部分后蒸汽的温度,故不测定这部分漏汽量,则不能正确确定高压缸效率变差的原因。总之,研究如何较准确地求出轴封漏汽量仍是值得研究的课题,制造厂应考虑留有必要的测点位置。

3 对比工况的确定

3.1 对比工况的选定

在进行能损分析时,总是将当前运行中的一些经济指标与一对比工况相比,找出一些指标与对比工况的同一指标的差距、引起的能损的增大及效率变坏,指出运行人员努力的方向。因此,预先准备可提供应用的对比工况应是:(1)能准确全面提供所需的信息;(2)可满足运行中各种可能遇到的工况;(3)效率较高的工况,或是一优化运行的工况。对比的工况应当是一真实工况,亦即是检修后真实有轴封漏汽并且混入主汽流或是进入回热抽汽,使用过热器、再热器减温水、而不是设计条件下的理想工况,更不是额定工况下的设计工况,否则对比的差异和引起的损失并不是运行人员努力可达到的条件。

3.2 对比工况数据的取得

由于在机组状态良好下能进行的试验只能是有限的工况,而真实运行工况是多种多样的,为进行对比,找出对比工况的一种办法是将有限的试验工况点拟合成曲线或者方程,可很方便地查出或算出在现在条件下各热力指标数值;或者根据试验数据建立机组的静态仿真数学模型,是可以具有相当精确能满足要求的,并且可以随着运行工况随时算出对比工况,以便查找出运行的偏差所引起的损耗。

4 能损分析计算方法

4.1 等效焓降法、循环函数法、等效抽汽法

算法在热力系统设计分析中,热力系统的研究工作者对不同疏水流动等方案比较其经济时,研究出了等效焓降法、循环函数法和等效抽汽法等方法。这些方法只是分析时的着眼点不同,但都是根据热力循环的热平衡计算,故在能损分析计算中是等效的,实际应用中可以根据自己认为方便决定采用任一种方法。这些方法都是先根据一已知工况热力循环的各参数,常较多是制造厂提供的设计数据,从全面性热力系统热平衡计算事先求出各级抽汽的抽汽率、抽汽不足系数和等效焓降;进汽多耗系数及内功少作系数,以及抽汽率和等效抽汽焓等,然后用这些已求出的数据作系数计算局部改变的经济性,这些方法曾对热力系统设计起了积极的作用。但在电厂的运行经济性分析中,若分析对比的工况,是与当时运行工况流量相同、工作状态良好、运行条件已经优化的工况相比,以寻出偏差、计算出对热耗的影响指导运行。如此,若用前述方法不可能先算好各工况下的各系数,须先在线进行热平衡计算,求出各抽汽的系数,求出各偏差对热耗的影响。因现在电厂机组已经普遍配用计算机,热平衡计算即使多次迭代费时亦甚少,当可直接进行热平衡计算求出偏差的影响。

4.2 偏差大小

再者,前述的几种热力系统计算方法,其前题都是小偏差,亦即运行中参数的偏差对汽态线的影响很小,故可认为产生偏差后汽态线不变,若偏差使对比的汽态线与现运行工况的汽态线相差较大,已不再是小偏差,根本不能再用小偏差的算法来计算对比现在运行中的能损。但什么是小偏差,大家尚没有共识,例如新汽温度偏差5℃或者初压偏差1MPa。若不考虑汽态线修正将引起15kJ/kw·h的计算偏差,能不能还算小偏差,便值得研究,以期达到共识。

4.3 计算方法讨论

在电厂汽轮机运行中有些问题引起运行参数较正常偏差较大,但有些单位或文献中在热力系统发生甚大偏差时,如高压加热器全部停用,变动远超出小偏差范围,但仍用上述小偏差方法分析,则所引起的误差将更大,显然是不合适的。另一个问题是当一个小偏差存在,可认为对汽态线的影响很小,可以忽视,认为汽态线不变,抽汽参数不变;但实际电厂中汽轮机运行时,总是有很多偏差存在,这些偏差的共同存在,即使这些偏差都是小偏差,但因同时存在,其共同的影响使汽态线的变化远较一个小偏差的影响大多,亦应不能再按小偏差计算。

5 结束语

本文通过对上述电厂汽轮机的分析,我国电厂现在采用的能损分析只指出某些热力指标的偏差及引起的热损失,对运行能起一定的积极作用。但是在准确确定运行中参数与当时运行工况相应优化的对比工况,对不稳定工况的处理均尚须进行深入的研究。另一方面不能指出产生这种偏差的原因,亦未指导运行人员如何消除此偏差和应采取的措施。除热力特性以外,对其他运行特性进行监测、分析,以保证机组全面安全经济运行将起更大的作用。

[1]杨玉婷等.汽轮发电机组实时能损监测及分析系统[J].华北电力大学学报，2000-12-20.