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摘要：汽轮机背压(真空)是汽轮机组的一个重要指标，对于已投产的机组，求取汽轮机最佳背压主要通过循环水泵运行优化来实现，即确定机组在不同负荷和不同循环水进水温度条件下的循环水泵最优运行方式，此时对应汽轮机最佳背压。围绕循环水泵运行优化的问题，科研院所和运行单位已做了大量的研究并在实际运行中取得了一定的收益。本文分析了增强汽轮机循环水泵运行优化结果可操作性。
关键词：汽轮机循环水泵；运行优化；可操作性；
传统计算方法基本是采用设计参数和制造厂提供的变工况曲线拟合进行计算处理，然而设备的实际运行工况往往与设计工况有所偏离，并随着时间的推移，误差会越来越大。根据少量参数的在线测量就可以直观地判定循环水泵的最佳运行方式，便于运行管理。并可以根据实时监测数据建立知识库，形成特定机组的循环水泵优化运行专家系统，使循环水泵的切换更加接近机组的实际运行情况。
一、循环水泵运行优化原理和计算方法
1．循环水泵运行优化原理。在机组负荷和冷却水进口温度一定的条件下，汽轮机背压随冷却水流量的改变而改变，而冷却水流量的变化是通过调整循环水泵运行方式进行调节。冷却水流量增加，运行背压降低，机组出力增加，但循环水泵的耗功也同时增加，机组出力减去循环水泵耗功即为汽轮机净出力。不同循环水泵运行方式对应的汽轮机净出力最大时，即为汽轮机的最佳运行背压和循环水泵的最佳运行方式。通过进行循环水泵不同运行方式下的流量耗功试验和凝汽器变工况性能试验，结合汽轮机出力与汽轮机背压的关系，对试验结果进行计算、分析与经济性比较，求得机组在不同负荷和不同循环水温度条件下的汽轮机最佳运行背压和循环水泵的最佳运行方式。
2.最佳运行背压计算。最佳运行背压是以机组功率、冷却水进口温度和冷却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最大时的汽轮机背压： ，式中，￡2为冷却水进口温度，℃；形为冷却水流量，m3／s。循环水泵不同运行方式时，得出凝汽器冷却水流量与循环水泵耗功的关系。以煤电经济值来优化循环水泵运行方式时，循环水泵最优运行方式除与设备性能相关外，还将随机组对应的标煤单价和上网电价的波动而变化。
二、增强汽轮机循环水泵运行优化结果可操作性研
增强循环水泵运行优化结果可操作性的关键是降低循环水泵启停频率和尽量少地进行高低速切换，同时减少高低速切换后要解决运行优化盲区的问题，给运行人员明确指导。
1.降低循环水泵启停频率。循环水泵最优运行方式变化与机组负荷变化和冷却水温度变化有关，通过分析机组负荷变化规律和冷却水温度变化规律的方式可有效解决此问题。机组负荷短期的波动导致最优运行方式变化，完全没必要改变运行方式，在切换曲线附近两种运行方式的经济性本身就是比较接近的，短期的偏离最优运行方式对机组运行经济性影响较小。一般每台机组一天24h的负荷变化均有一定的规律可循，通过分析机组负荷变化规律可为循环水泵启停提供有效指导。冷却水温度变化方面，对于海水、江水等开式循环冷却机组来说，冷却水温度一般随季节变化才有明显变化，每天的变化相对极小，可以不考虑其变化影响；对于带冷却塔的机组来说，冷却水温度受环境因素影响较大，但其规律也是可循的，白天一般是逐渐上升后又逐渐下降的过程，晚上一般相对白天明显偏低，通过分析冷却水温度变化规律可为循环水泵启停提供有效指导。循环水入口温度与环境温度和循环水系统的供水方式有关。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆若循环水系统为开式水系统，其供水来自天然水源，则循环水入口温度等于外界环境温度中的循环水的温度。若循环水系统为闭式水系统，其供水来自于冷却塔，则循环水入口温度不仅与外界环境有关，还与冷却塔的冷却效果有关。
2.尽量少地进行高低速切换。根据循环水泵运行优化原理及传统的循环水泵运行优化结果可知，循环水泵最优运行方式由低速区域向高速区域转变是随机组负荷增加和冷却水温度增加的过程，特别是冷却水温度的变化对最优运行方式的区域划分更明显。而冷却水温度变化有明显的季节性，可根据冷却水温度的季节性变化选择相应的循环水泵高低速配置方式。以某台机组配置两台高低速循环水泵为例，在夏季冷却水温度高于一定值后，循环水泵均保持高速配置，此时可选运行方式只有单泵高速和两泵高速；在冬季冷却水温度低于一定值后，循环水泵均保持低速配置，此时可选运行方式只有单泵低速和两泵低速；在春秋季，循环水泵均保持一高一低配置，此时可选运行方式只有单泵低速、单泵高速和一高
一低。如此配置方案仅在季节交替时出现有限次的循环水泵高低速切换，大多数时候均保持循环水泵高低速配置方式不变。对循环水泵高低速配置方式进行季节性划分后，就不能按原包含所有运行方式的运行优化结果来指导运行了，原运行优化结果有不同的优化盲区，此时就应该在当前的循环水泵高低速配置方式下，根据可选的运行方式重新进行运行优化计算，得出不进行高低速切换的循环水泵运行优化结果。通过降低循环水泵启停频率的分析和减少循环水泵高低速切换的分析，可为增强循环水泵运行优化结果可操作性提供有效的指导方法和解决方案。
3.汽轮机组运行的优化管理。正常运行中，该系统可根据不同的工况及外界条件的变化（如环境温度、燃料品质等），计算出当时工况下的真空系统、回热系统、汽水系统等的实际性能值，并与优化试验结果及机组设计数据确定的机组性能值（即当时工况下应达到的最佳性能值）进行比较，得出各性能值的耗差，运行人员即可从该系统的耗差分析、显示中找出影响当前机组运行经济性的主要问题，从而通过调整运行方式或运行参数使机组运行工况最大限度的接近最优的状态。
4. 汽轮机最大净出力法以汽轮机组设备性能为计算基准，把增加循环水泵运行台数、增加循环水流量对汽轮机组的影响全体现在汽轮机出力能力的提高，该优化方法适合于电网调度模式以上网电量为控制基准的机组。煤电经济值最优法综合考虑煤耗经济值和电耗经济值，以汽轮机组出力(机组发电量)不变为原则，把增加循环水泵运行台数、增加循环水流量对机组的影响体现在汽轮机热耗降低、机组煤耗降低方面，对于我国主要以机组发电量为控制基准的电网调度模式，煤电经济值最优法能更真实的反映循环水泵运行方式变化对机组经济性的影响。煤电经济值最优法得出的循环水泵最优运行方式将随机组对应的当地标煤单价和上网电价的变化而变化。由煤电经济值最优法得出的循环水泵切换温度点提高，还能相应降低机组的厂用电率指标。
传统循环水泵理论运行优化结果存在可操作性差的问题，不能充分发挥机组运行经济性，应根据循环水泵配置特点，有针对性地提高循环水泵运行优化可操作性。提出了增强循环水泵运行优化结果可操作性的方法，可有效减少循环水泵启停次数、控制循环水泵高低速切换次数，为循环水泵运行优化结果的贯彻实施、提高机组运行经济性提供了有效指导建议。
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论文作者:李勇臣
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/9/12
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