第49卷第4期汽輪機(jī)技術(shù)Vol. 49 No.42007年8月TURBINE TECHNOLOGYAug. 2007一種確定循環(huán)水系統(tǒng)最佳溫升的計(jì)算方法楊海生',孟向明2(1河北省電力研究院,河北石家莊050021; 2華北電力設(shè)計(jì)院工程有限公司,北京100011)摘要:提供了-種通過理論計(jì)算確定循環(huán)水系統(tǒng)最佳溫升的方法。這種方法可以借助于制造廠提供的熱平衡圖等資料進(jìn)行計(jì)算。對(duì)-國產(chǎn)600MW機(jī)組進(jìn)行了循環(huán)水最佳溫升的計(jì)算,并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞:循環(huán)水系統(tǒng);溫升;最佳;計(jì)算分類號(hào):TK212文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1001 5884(2007)04-0259-02A Method to Determinate the Optimal Temperature Rise of Circulating W ater SystemYANG Hai-sheng' ,MENG Xiang-ming2(1 Hebei Electric Power Research Institute , Hebei Shijiazhuang 050021 ,China;2 North China Power Engineering Co. Ltd. ，Beijing 100011 ,China)Abstract:This article provided a calculation method to determinate the optimal temperature rise for eirculating water sys-tems. .This method can be used with the help of Heat Balance Diagram provided by the manufacture. An example was givenfor a domestic 660MW unit, and analysis was made for the calculation results.Key words :circulating water system; temperature rise; optimal; calculation空,機(jī)組出力增加。但循環(huán)水泵的耗功也隨之增加,因此,存0前言在著某- -最佳的循環(huán)水流量及循環(huán)水溫升。汽輪機(jī)的凈功率可表示為:近年來循環(huán)水泵的優(yōu)化運(yùn)行越來越引起各電廠的重(3)視。許多電廠相繼對(duì)循環(huán)水泵進(jìn)行了電機(jī)的雙速改造。但其中,P.、..p分別為汽輪機(jī)功率及循環(huán)水泵耗功。在最佳循環(huán)水泵改造后的運(yùn)行方式優(yōu)化仍是一一個(gè)需要解決的問題。循環(huán)水 溫升運(yùn)行工況時(shí),式(3)對(duì)循環(huán)水溫升的偏微分滿足目前,國內(nèi)多數(shù)電廠“采用循環(huán)水泵微增出力的試驗(yàn)方下式法,來得到哪一種運(yùn)行方式更經(jīng)濟(jì)。采用這種方法時(shí),一般P__PoOPCENET_需要試驗(yàn)很多的工況,試驗(yàn)的具體工況要結(jié)合變負(fù)荷變環(huán)dST。一0AT= 0AT=0(4)境溫度、變循環(huán)水泵運(yùn)行方式來確定。如文獻(xiàn)[1]中試驗(yàn)工1.1循環(huán)水溫升變化時(shí)汽輪機(jī)出力變化分析況達(dá)到18個(gè),因此現(xiàn)場試驗(yàn)方法帶有很大的局限性。在某- -運(yùn)行工況下，當(dāng)循環(huán)水溫升變化時(shí)，機(jī)組運(yùn)行的本文根據(jù)國內(nèi)外的相關(guān)研究成果,提出了一種根據(jù)熱平背壓隨之發(fā)生變化。在汽輪機(jī)進(jìn)汽閥位保持不變的條件下，衡圖及相關(guān)設(shè)計(jì)資料進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算的方法。汽輪機(jī)做功能力的變化只發(fā)生在中低壓缸部分。由于進(jìn)汽閥位保持不變,則高中壓缸進(jìn)汽流量不變。中1循環(huán)水最佳溫 升的理論分析低壓缸做功的變化，--方面是背壓發(fā)生變化時(shí),由于低壓缸排汽焓值發(fā)生變化而引起低壓缸排汽的做功變化;另一方對(duì)于目前火電機(jī)組中常用的熱力系統(tǒng),存在以下公式:面,由于背壓變化導(dǎo)致凝汽器出水溫度發(fā)生變化,進(jìn)而引起(1)壓力最低的低壓加熱器抽汽量及低壓缸排汽量的變化,導(dǎo)致式中,Toms.T.me JT.、Tomw、0T。分別為凝汽器中蒸汽飽和溫低壓缸做功發(fā)生變化。這兩種因素中,第一種因素 是主要度、環(huán)境濕球溫度、冷卻塔端差、凝汽器端差及循環(huán)水溫升。的，而第二種因素的影響可以忽略。另外,根據(jù)凝汽器的熱平衡,存在公式:考慮第一種因素情況下,低壓缸排汽產(chǎn)生的做功能力可AT. = C,m2)表示為:P = m__....) .(5)式中,m、C,、m。分別為凝汽器中放熱、循環(huán)水比熱及循環(huán)式中中國煤化工缸排汽流量、發(fā)電機(jī)效水流量。率、THCNMHG氣始。在一定的運(yùn)行工況下,循環(huán)水流量增加時(shí),循環(huán)水溫升根諧又獻(xiàn)[4],低壓缸排入煙仔在以下關(guān)系:減少,并最終降低了凝汽器排汽飽和溫度,提高了機(jī)組的真h. =hip +0.87 x(1 -0.01y) xhakem .(6)收稿日期:2006-07-29作者簡介:楊海生( 1974-) ,男,工程碩士在讀,主要從事汽輪機(jī)試驗(yàn)及經(jīng)濟(jì)性分析工作。260汽輪機(jī)技術(shù)第49卷式中.h.p..分別為低壓缸ELEP排汽焓排汽干度、低設(shè)計(jì)參數(shù)及前述的分析計(jì)算方法計(jì)算,可得到表2所列結(jié)壓缸排汽損失。果。對(duì)某- -工況下hon低壓缸ELEP排汽焓的計(jì)算,可采用表2循環(huán)水溫升8. 5C時(shí)的計(jì)算結(jié)果文獻(xiàn)[3]中給出的方法求解。具體如下:循環(huán)水溫升C8.58.458.55. ham = henpu.s + Shan(7)凝汽器飽和溫度44.744.6544.75式中,hgm,s,、Oh.分別為排汽壓力為5.08kPa時(shí)的膨脹線終凝汽器壓力kPa 9.447 9. 4239.471點(diǎn)焓、及運(yùn)行背壓與5.08kPa背壓的膨脹線焓差。文獻(xiàn)[3]低壓缸排汽ELEP焓值W/kg 2398.7 2398.42398.9中對(duì)這兩者均給出了具體的計(jì)算方法。其中焓差為當(dāng)前運(yùn)低壓缸排汽損失W/kg 17.9817.9318.03行背壓的函數(shù)。低壓缸排汽UEEP焓值J/hkg 2413.1 2412.8 2413.4某一工況的低壓缸排汽膨脹線終點(diǎn)焓求出后，可以根據(jù)凝汽器飽和水焓kJ/kg 187.2187.0187.4制造廠家提供的排汽損失曲線計(jì)算出排汽損失。循環(huán)水流量Uh 65 9696635665 587通過上述分析,則式(4)中dAT-項(xiàng)可以表示為:循環(huán)水泵耗功kV549755305 466由表2中計(jì)算數(shù)據(jù)可以得到,循環(huán)水溫升在8.5C時(shí),溫升每增加0.19 ,機(jī)組做功能力變化:1.2循環(huán)水溫升變化時(shí)循環(huán)水泵耗功變化分析SP. =1 054 +3.6x(2412. 8-2413.4) x0. 985在某-運(yùn)行工況下，當(dāng)循環(huán)水流量及循環(huán)水溫升變化= -187. 6kW時(shí),循環(huán)水泵的耗功隨之變化。一般對(duì)于某-確定的循環(huán)水.P... =5446-5530= -64kW系統(tǒng),其單位流量的循環(huán)水耗功近似為- -常數(shù)。對(duì)于容量較SPcwNer =OP. P..p= - 123.6kW大機(jī)組,常見的循環(huán)水泵比功為0.3kW/(kg/s)o因此,確定這說明在循環(huán)水溫升8.5C時(shí),溫升每增加0. IC ,機(jī)組循環(huán)水流量變化時(shí)的耗功,可以轉(zhuǎn)換為求解工況改變時(shí)循環(huán)凈做功能 力減少123.6kW.水流量。即:2.2 同一運(yùn)行環(huán)境、不同機(jī)組負(fù)荷下的計(jì)算結(jié)果P.. = p'm.(9)運(yùn)行的環(huán)境條件取表1中數(shù)值,不同負(fù)荷下的排汽流量式中.p"為循環(huán)水泵比功;m.為循環(huán)水流量。另外，根據(jù)式取制造廠熱平衡圖中數(shù)據(jù),分別計(jì)算各負(fù)荷下的最優(yōu)循環(huán)水(2) ,循環(huán)水流量可表示為:溫升。計(jì)算結(jié)果列于表3。(10)表3不同負(fù)荷下對(duì)應(yīng)的最佳循環(huán)水溫升 單位:CC,AT.額定THA工況75%THA 工況50%THA 工況40% THA工況式中,h.為凝汽器排汽凝結(jié)水焓值,其它符號(hào)同前,求解的5. 154.94.75方法也- -樣。求解P。及P....對(duì)0T。的偏微分時(shí),可以針對(duì)某-循環(huán)由表3中的數(shù)據(jù)可以得到，在環(huán)境條件- -定的情況下，水溫升,使其進(jìn)行-微小變化,并計(jì)算出P.及....相應(yīng)的循環(huán)水最佳溫升隨機(jī)組負(fù)荷增加而增加。在負(fù)荷較低時(shí),最變化量,再進(jìn)行兩者的比較計(jì)算出機(jī)組凈出力變化即可。佳溫升變化趨勢較平緩。2.3 同一機(jī)組負(fù)荷、不同運(yùn)行環(huán)境下的計(jì)算結(jié)果2國內(nèi)某 600MW機(jī)組的計(jì)算示例取負(fù)荷為額定負(fù)荷,改變運(yùn)行的環(huán)境條件如環(huán)境濕球溫某國產(chǎn)600MW機(jī)組,為四缸四排汽結(jié)構(gòu)。主要設(shè)計(jì)參度冷卻塔端差及凝汽器端差,并對(duì)最佳循環(huán)水溫升進(jìn)行計(jì)算。數(shù)列于表1。從式(1)可以看到,上述3種環(huán)境條件對(duì)凝汽器壓力的表1機(jī)組主要設(shè)計(jì)參數(shù)影響是相同或等效的，因此在計(jì)算時(shí)可以將三者之和作為獨(dú)夏季設(shè)計(jì)濕球溫度33.3立的一項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行考慮,可稱作總影響溫度。改變總影響溫冷卻塔設(shè)計(jì)端差.1度后,循環(huán)水最佳溫升的計(jì)算結(jié)果列于表4。凝汽器設(shè)計(jì)端差3.5表4不同總影響溫度下的最佳循環(huán)水溫升 單位:C末級(jí)葉片長度mm905總影響溫度最佳溫升末級(jí)葉片排汽面積m7.5236.25.1521.28.87循環(huán)水泵比功kW/(kg/a)0.331.25.6816.211.95額定工況低壓缸排汽量中國煤化工額定工況中壓缸進(jìn)汽壓力MPa3. 193CNMH G肯一定的情況下,循環(huán)額定工況中壓缸進(jìn)汽溫度0537:DH.發(fā)電機(jī)效率%98.5水最佳溫開與總影利溫度圖變化趨勢相反。在總影響溫度較高時(shí),最佳溫升變化趨勢較平緩。2.1某一循環(huán)水溫升 下的計(jì)算過程同理，可以計(jì)算出在75%、50% .40% THA工況下最佳取循環(huán)水溫升分別為8.5C、8.45C 8.55,根據(jù)上述(下轉(zhuǎn)第287頁)第4期管博等:基于DCT的旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)無相移濾波方法研究287.基于DCT的無相移濾波的優(yōu)點(diǎn)是方法簡單,并且既有0.20|原始信號(hào).濾波后信號(hào)濾波的功能,又可以壓縮數(shù)據(jù),與普通的無相移濾波相比的0.150.1缺點(diǎn)是不能先驗(yàn)地確定信號(hào)的截止頻率,因此，在使用這個(gè)0.05 t方法時(shí)，可以改變壓縮率,然后進(jìn)行頻譜分析,根據(jù)需要,使壓縮后的再解壓數(shù)據(jù)對(duì)信號(hào)分析影響最小。改變壓縮率,可喜-0.05以間接確定無相移濾波的截止頻率,壓縮率大,無相移濾波-0.10的截止頻率就低,壓縮率小，無相移濾波的截止頻率就高。-0.15本文的方法適合振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)既需要無相移濾波,又需:-0.20要壓縮的場合。-0.25采樣時(shí)間3總結(jié)圖4基于DCT濾波器的效果把離散余弦變換( Discrete cosine transfom, DCT)無相移對(duì)數(shù)據(jù)分析沒有影響。濾波方法引入了旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)處理領(lǐng)城。通過對(duì)旋轉(zhuǎn)0.20原始信號(hào)幅值譜機(jī)械油膜渦動(dòng)振動(dòng)信號(hào)的試驗(yàn)研究表明，基于DCT的無相移濾波方法不但能把振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行無相移濾波處理,而且可量0.10-以壓縮數(shù)據(jù)。該研究成果能廣泛地用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)0.05濾波、壓縮領(lǐng)域。頻率(倍頓)6x議~ 8x參考文獻(xiàn)[1] 郭瑜,秦樹人.無轉(zhuǎn)速計(jì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械升降速振動(dòng)信號(hào)零相位階' 濾波后信號(hào)幅值譜比跟蹤濾波[].機(jī)械工程學(xué)報(bào),2004 ,40(3) :50 -54.[2] 胡勁松,鮑吉龍,楊世鑭.旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)無相移濾波技術(shù)輔學(xué)0.10-研究[J].汽輪機(jī)技術(shù),005.47(5) :360 -361. .[3] Jain,A. 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Chapter4.(上接第260頁)總影響溫度圖示◆36.2- 0-31.2-26.2 -21.2.士16.2循環(huán)水溫升隨總影響溫度的變化數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)整理后可以表p11示為圖1。10從圖1可以看到,在總影響溫度較高時(shí)(一般對(duì)應(yīng)為夏明:季運(yùn)行工況) ,循環(huán)水最佳溫升隨負(fù)荷變化不大,且數(shù)值均較小,這意味著需要較大的循環(huán)水流量。運(yùn)行時(shí),可以根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)計(jì)算出總影響溫度,再根據(jù)運(yùn)行負(fù)荷從圖中查取最佳的循環(huán)水溫升,通過調(diào)整循環(huán)水流30%j%70%90% .110%量滿足最佳溫升即可。圖1循環(huán)水最佳溫升曲線計(jì)環(huán)境條件下最佳的循環(huán)水溫升,從而確定循環(huán)水系統(tǒng)的設(shè)3結(jié)論計(jì)流量。(1)通過理論分析,得到了循環(huán)水溫升變化時(shí)機(jī)組出力及循環(huán)水泵耗功的計(jì)算方法。這種方法可以直接計(jì)算循環(huán)[1] 周利慶，等.循環(huán)水泵運(yùn)行方式優(yōu)化方法及其在華能南通電廠水溫升有微小變化時(shí)機(jī)組凈出力的變化,從而確定機(jī)組運(yùn)行中的應(yīng)用[J].電站輔機(jī),200.3(1):33 -37.中最佳循環(huán)水溫升。(2). 通過國內(nèi)某600MW機(jī)組的計(jì)算示例,得到了最佳循[2]中國煤化工Steamn Turbine Performance環(huán)水溫升隨機(jī)組負(fù)荷及環(huán)境總影響溫度的變化曲線。證明[3]CTHCN M H Ganon C.N，r1974. A這種方法是可行的,計(jì)算結(jié)果對(duì)指導(dǎo)現(xiàn)場運(yùn)行操作具有實(shí)際Method tor Predicting The Peromance of Steamn Turbine Generators意義16500kW and Larger[ R]. based on ASME Paper No.62 - WA-(3)這種計(jì)算方法也可用于設(shè)計(jì)過程,用來幫助確定設(shè)209.