（华润电力（常熟）有限公司 常熟 215536）
【摘要】本文以华润电力（常熟）有限公司3号机机组循环水运行方式优化为例，深入分析了如何利用JMP软件进行数据模拟，从而找到机组运行的最佳点。通过机组运行数据采集和JMP软件，可以很方便的模拟机组的运行工况，从而找打运行最优点。
【关键词】JMP、循环水、真空度
1.概述
随着火电行业节能降耗重要性的日益凸显，国内外火电机组迎来了提高机组发电效率的研究热潮，而对于火电机组，冷端系统的优化已经是火电行业节能降耗的首要途径，而循环水系统的优化是机组冷端系统优化的重要方向。
华润电力（常熟）有限公司3号汽轮发电机组，配套东方汽轮机厂引进日立技术生产制造的超临界压力、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、双背压、纯凝汽式汽轮机，机组配置2台88LKXA-19.5型混流泵，配置一台型号为N-38000型双壳体、单流程、双背压表面式凝汽器。
3号机组投产后，循环水系统运行方式仅凭运行人员经验进行调整，不同的运行人员有着不同的操作方法，不利于机组的经济可靠运行。因此，有必要利用更精确、更科学的手段进行分析，优化循环水系统的运行方式。
2.JMP模型介绍
在机组正常运行中，运行人员会根据机组的负荷或者凝汽器真空度来切换循环水系统的运行方式（通过启停循环改变循环水系统运行方式），在冬季，还有可能将循泵切换为低速泵运行。另外，提高循环水流量虽然有利于凝汽器真空度的提高，但循泵的电耗也会增加，因此，需要找一个循泵启停的平衡点，而仅凭运行人员的经验无法准确的判断循泵启停的最佳时机。
JMP是一种数据处理软件，能够将我们收集到的数据进行处理，得到便于计算的曲线。
同时，结合统计学方法的应用，可以用JMP软件辅助我们更高效更准确的分析数据，找到机组运行最经济的点，从而指导运行人员的操作，更加合理的进行循环水系统运行方式的切换。
3.利用JMP建立数学模型
3.1循环水流量影响的分析
凝汽器最佳真空：即当改变循环水量使机组电功率的增加值与循环水泵所耗功率的增加值之间的差值达到最大时所对应的真空称为最佳真空。
目前，3号机组配置有2台循环水泵（分别为A、B泵），存在三种运行方式,a 代表A泵低速运行， A 代表A泵高速运行，A+B 代表A、B泵并列运行。查阅循泵电机参数，其功耗分别为a=1.7MW，A=2.5MW，A+B=5MW。当为a运行方式时，循环水流量约为20000t/h；
当为A运行方式时，循环水流量约为25000t/h；当为A+B运行方式时，循环水流量约为40000t/h。
根据最佳真空的定义，我们进行增加流量时循泵功耗增加量及循环水费增量的计算，循环水水费按循环水量的1.5%（损耗量）进行估算，水价为0.24元/吨。
从上述表中可以看出，当循泵运行方式由a切换至A时，提高真空后机组的微增功率必须大于2.8MW才能提高机组经济性；当循泵运行方式由A切换至A+B时，提高真空后机组的微增功率必须大于8.5MW才能提高机组经济性。
3.2负荷与真空度关系模型
凝汽器厂家说明书中虽有不同水温下凝汽器负荷与背压曲线，但并未给出具体公式，加上机组运行多年，实际运行曲线会有些偏移。因此，需对负荷与真空度变化曲线进行重新拟合。
由于水温为长江水温，受气温影响，且对其进行调整改变难度较大，我们不对其进行进一步分析探讨，对于其他因子的分析，可以以水温进行分阶段讨论。因此，参照厂家说明书中方式，将水温分为15℃、20 ℃ 、25 ℃ 、30 ℃四个阶段进行讨论，利用JMP软件分别做负荷与真空度的拟合线，找到拟合公式，从而计算真空度变化时的微增功率。
由于不同水温下凝汽器传热效率不一样，导致不同水温下凝汽器真空度增量与机组负荷增量不一致，通过不同水温下的拟合，最终，得到了不同水温下负荷与真空度关系曲线，用于后期计算微增功率。
水温15℃时，负荷 = 7785.9252 - 74.889197*真空度 - 30.213682*(真空度-95.9958)^2
水温20℃时，负荷 = 4867.4708 - 46.881823*真空度 + 17.062425*(真空度-95.7414)^2
水温25℃时，负荷 = 7996.6384 - 79.265502*真空度 - 20.094127*(真空度-94.0714)^2
水温30℃时，负荷 = 6630.5124 - 67.145281*真空度 + 11.707751*(真空度-91.7708)^2
3.3循环水流量与真空度微增量模型
数据采集：我们从SIS历史数据中采集了2017年机组真空度、循环水流量、循环水温、机组负荷四组参数，并对这数据进行拟合模型。
利用JMP软件中的等高线刻画器，分别在水温15℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃四个不同温度下进行模拟，模拟负荷在400MW、 450MW 、500MW、 550MW四个典型负荷段循环水流量的变化，共进行48次模拟，得到流量变化时的真空度微增量。
3.4负荷微增量计算
最终，将利用等高线刻画器找出的真空度值，带入表2中的计算公式，即可计算出各个负荷段循环水流量变化（启停循泵）时的负荷微增量。如下表：
3.5循环水流量变化分析的结论：
1)当水温较低（小于15℃）时，机组真空度本身就很高，此时水温占主要因素，也说明真空度较高时提高真空度所带来的微增负荷较小，此时增加冷却水流量，对真空度影响较小，其增加的电耗大于提高真空带来的收益，反而不经济。
2)当水温较高（大于25℃）时，此时真空度机组真空度偏低，此时冷却水流量对真空度影响逐渐增大，也说明真空度较低时机组真空度变化带来的微增负荷较大。此时增加冷却水流量是较为经济的，有利于提高机组经济性。
3)当水温在20℃左右时，及春秋季节，此时水温与流量对真空度影响相当，这时候真空度取决于负荷，当负荷较高时，此时真空度偏低，此时增加冷却水流量较为经济。
4.结论
通过上述的分析，我们利用JMP软件，不仅模拟出了不同水温下负荷与真空度的关系曲线，还找到了不同负荷、不同水温下循环水系统的最优运行方式。JMP软件的运用，极大的简化了电厂运行中的试验环节，为火电厂节能降耗提供了新的思路。
作者简介：
薛 旻 华润电力(常熟)有限公司 技术支持部 汽机专业工程师
梁艳东 华润电力(常熟)有限公司 技术支持部 汽机专业工程师
张小平 华润电力(常熟)有限公司 技术支持部 金属监督工程师
论文作者:薛旻,梁艳东,张小平
论文发表刊物:《科技新时代》2018年10期
论文发表时间:2018/12/6
标签：机组论文; 水温论文; 真空度论文; 负荷论文; 凝汽器论文; 方式论文; 常熟论文; 《科技新时代》2018年10期论文;