一種雙背壓凝汽器優(yōu)化運行裝置及其運行方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙背壓凝汽器優(yōu)化運行裝置及其運行方法，該雙背壓凝汽器優(yōu)化運行裝置包括高背壓凝汽器、低背壓凝汽器以及循環(huán)水管路，循環(huán)水路上設置兩套旁路以及控制閥門，旁路跨接在低背壓凝汽器的兩端，還設置有若干溫度測點和流量計。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術具有以下優(yōu)點：本發(fā)明屬單獨控制低背壓凝汽器循環(huán)水流量，對高背壓側凝汽器循環(huán)水流量無影響；通過本發(fā)明提供的計算公式以及測點和閥門控制系統(tǒng)，可以使得低背壓側凝汽器真空不進入阻塞背壓區(qū)，降低汽輪機熱耗率；由于循環(huán)水旁路的影響，高背壓側凝汽器循環(huán)水進水溫度相對降低，間接降低高背壓側排汽溫度，從而進一步降低汽輪機熱耗率。
【專利說明】
一種雙背壓凝汽器優(yōu)化運行裝置及其運行方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及汽輪機控制技術領域，尤其涉及的是雙背壓汽輪機凝汽器優(yōu)化運行的 方法及控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 汽輪機阻塞背壓是指汽機末級葉片出口處的蒸汽流速接近該處的音速水平(馬赫 數(shù)約為0.95)時的背壓，在通常情況下，它與汽輪機進汽量相關，不同的進汽量有不同阻塞 背壓值，汽輪機進汽量越小，汽輪機阻塞背壓越低。
[0003] 當汽輪機背壓低于阻塞背壓后，同樣汽輪機組發(fā)電量下，汽輪機熱耗率升高。
[0004] 火電廠雙背壓汽輪機背壓僅在冬天，當循環(huán)冷卻水溫度較低時，低背壓側汽輪機 背壓才會低于阻塞背壓。
[0005] 目前火電廠運行人員發(fā)現(xiàn)汽輪機背壓低于阻塞背壓后，采用兩種措施提高汽輪機 背壓：
[0006] (1)改變循環(huán)水栗運行臺數(shù)或將循栗改為低速運行，減少循環(huán)水流量，將低背壓凝 汽器背壓升尚。
[0007] 該措施可以使低背壓凝汽器背壓高于阻塞背壓，降低汽輪機熱耗率，但也使原本 就不低于阻塞背壓的高背壓凝汽器背壓升高，增加機組能耗，綜合結果，該操作不一定節(jié) 能。
[0008] (2)雙背壓凝汽器抽真空系統(tǒng)水環(huán)真空栗僅運行1臺，高、低背壓凝汽器抽真空系 統(tǒng)采用串聯(lián)模式。
[0009] 該措施可以使低背壓凝汽器背壓高于阻塞背壓，降低汽輪機熱耗率。但若由于外 在原因致低背壓側汽輪機真空系統(tǒng)嚴密性降低，由于抽真空系統(tǒng)采用串聯(lián)模式，且運行的 一臺真空栗，則會使得低背壓側凝汽器背壓升高，汽輪機熱耗率增加，且不易被運行人員發(fā) 覺。

【發(fā)明內容】

[0010] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供了一種雙背壓凝汽器優(yōu)化運行裝置 及其運行方法。
[0011] 本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：一種雙背壓凝汽器優(yōu)化運行裝置，包括高背 壓凝汽器、低背壓凝汽器以及循環(huán)水管路，循環(huán)水管路分為第一循環(huán)水管路和第二循環(huán)水 管路，第一循環(huán)水管路和第二循環(huán)水管路均自低背壓凝汽器流向高背壓凝汽器，其特征在 于:在第一循環(huán)水路上設置有第一旁路，第一旁路跨接在低背壓凝汽器的兩端，在第二循環(huán) 水路上設置有第二旁路，第二旁路也跨接在低背壓凝汽器的兩端，第一旁路上設置有第一 控制閥門，第二旁路上設置有第二控制閥門。
[0012] 作為對上述方案的進一步改進，在第一循環(huán)水管路上設置有第一溫度測點，在第 二循環(huán)水管路上設置有第二溫度測點，第一溫度測點設置在第一旁路的引出口上游，第二 溫度測點設置在第二旁路的引出口上游。
[0013] 作為對上述方案的進一步改進，在第一循環(huán)水管路上設置有第三溫度測點，在第 二循環(huán)水管路上設置有第四溫度測點，第三溫度測點設置在第一旁路的與第一循環(huán)水管路 匯合點的上游，第二溫度測點設置在第二旁路與第二循環(huán)水管路的上游。
[0014] 作為對上述方案的進一步改進，在第一旁路上還設置有第一流量計，在第二旁路 上設置有第二流量計。
[0015] 作為對上述方案的進一步改進，在第一循環(huán)水管路上設置有第三流量計，在第二 循環(huán)水管路上設置有第四流量計，第三流量計設置在第一旁路的與第一循環(huán)水管路匯合點 的下游，第二流量計設置在第二旁路與第二循環(huán)水管路的下游。
[0016] 作為對上述方案的進一步改進，第一流量計、第二流量計、第三流量計和第四流量 計均是超聲波流量計，第一旁路和第二旁路的管道外徑為第一循環(huán)水管路和第二循環(huán)水管 路外徑的1/3,第一循環(huán)水管路和第二循環(huán)水管路的外徑相同，第一循環(huán)水管路、第二循環(huán) 水管路、第一旁路和第二旁路的管道材質和壁厚均相同，第一控制閥門和第二控制閥門均 是自動控制閥門；第一流量計、第二流量計、第三流量計、第四流量計、第一溫度測點、第二 溫度測點、第三溫度測點和第四溫度測點均與汽輪機的DCS控制系統(tǒng)電性連接。
[0017] 本發(fā)明還提供一種上述雙背壓凝汽器優(yōu)化運行裝置的運行方法，其特征在于包括 如下步驟：
[0018] 步驟一、計算汽輪機阻塞背壓值Pz，
[0019] Pz = f(Gms)------公式(1)
[0020] 其中Gms是汽輪機主蒸汽流量，單位是kg/s，由汽輪機的DCS系統(tǒng)獲??；
[0021] 步驟二、計算汽輪機阻塞排汽溫度tz，根據(jù)步驟一計算得到的汽輪機阻塞背壓值 Pz，根據(jù)IF-97水蒸汽公式計算對應飽和蒸汽溫度即是汽輪機阻塞排汽溫度tz;
[0022] 步驟三、計算旁路調整前低背壓側凝汽器熱負荷QCcindl，
[0023] Qc〇ndi = AtiXGwiXCP-------公式（2)
[0024] 其中CP是循環(huán)冷卻水比熱容，取4 · 2kJ/kg°C，Λti = (t3i_ti+t4i_t2)/2，ti、t2、t3i和 t41分別是旁路調整前第一溫度測點、第二溫度測點、第三溫度測點和第四溫度測點的溫度， Gwi是勞路調整肖1丨循環(huán)冷卻水流量，Gwi =G3i+G4i-Gii-G?n，Gii、G?n、Gsi和G41分別是講彳丁勞路調 整前第一流量計、第二流量計、第三流量計和第四流量計測量的數(shù)據(jù)；
[0025] 步驟四、計算旁路調整前凝汽器總傳熱系數(shù)心，
[0026]
[0027] Stl = tsl-(t31+t41)/2，tsl是旁路調整前低背壓側凝汽器排汽溫度，由機組DCS系統(tǒng) 數(shù)據(jù)獲取，A是凝汽器的有效傳熱面積；
[0028]步驟五、校正凝汽器總傳熱系數(shù)并計算循環(huán)冷卻水流量上限，
[0029]
[0030] Gw2是循環(huán)冷卻水流量上限，T代表設定的低背壓側凝汽器排汽溫度高于阻塞背壓 對的應飽和蒸汽溫度的數(shù)值；
[0031 ] 步驟六、旁路調整，調節(jié)第一控制閥門和第二控制閥門，使G12、G22、G32和G42的符合
[0032] Gw2 = G32+G42_Gl2_G22-----公式（5)
[0033] G12、G22、G32和G42分別是進行旁路調整后第一流量計、第二流量計、第三流量計和第 四流量計測量的數(shù)據(jù)。
[0034] 作為對上述方案的進一步改進，T取值為2。
[0035] 本發(fā)明相比現(xiàn)有技術具有以下優(yōu)點：本發(fā)明屬單獨控制低背壓凝汽器循環(huán)水流 量，對高背壓側凝汽器循環(huán)水流量無影響;通過本發(fā)明提供的計算公式以及測點和閥門控 制系統(tǒng)，可以使得低背壓側凝汽器真空不進入阻塞背壓區(qū)，降低汽輪機熱耗率；由于循環(huán)水 旁路的影響，高背壓側凝汽器循環(huán)水進水溫度相對降低，間接降低高背壓側排汽溫度，從而 降低汽輪機熱耗率。
【附圖說明】
[0036]圖1是本發(fā)明示意圖。
[0037] 圖2是本發(fā)明實施流程圖。
【具體實施方式】
[0038] 下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行 實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施 例。
[0039] 實施例1
[0040] -種雙背壓凝汽器優(yōu)化運行裝置，包括高背壓凝汽器2、低背壓凝汽器1以及循環(huán) 水管路，循環(huán)水管路分為第一循環(huán)水管路11和第二循環(huán)水管路12,第一循環(huán)水管路11和第 二循環(huán)水管路12均自低背壓凝汽器1流向高背壓凝汽器2，其特征在于:在第一循環(huán)水路上 設置有第一旁路，第一旁路跨接在低背壓凝汽器1的兩端，在第二循環(huán)水路上設置有第二旁 路，第二旁路也跨接在低背壓凝汽器1的兩端，第一旁路上設置有第二控制閥門41，第二旁 路上設置有第二控制閥門42。當機組運行中，低背壓側凝汽器真空進入阻塞背壓區(qū)后，本發(fā) 明中設置旁路系統(tǒng)的目的是調整低背壓側凝汽器循環(huán)水流量，從而升高低背壓側凝汽器循 環(huán)水溫升和端差，最終升高低背壓側排汽溫度，使低背壓側凝汽器真空不進入阻塞背壓區(qū)。
[0041] 在第一循環(huán)水管路11上設置有第一溫度測點21，在第二循環(huán)水管路12上設置有第 二溫度測點22,第一溫度測點21設置在第一旁路的引出口上游，第二溫度測點22設置在第 二旁路的引出口上游。
[0042]在第一循環(huán)水管路11上設置有第三溫度測點23,在第二循環(huán)水管路12上設置有第 四溫度測點24,第三溫度測點23設置在第一旁路的與第一循環(huán)水管路11匯合點的上游，第 二溫度測點22設置在第二旁路與第二循環(huán)水管路12的上游。
[0043]在第一旁路上還設置有第一流量計31，在第二旁路上設置有第二流量計32。
[0044]在第一循環(huán)水管路11上設置有第三流量計33,在第二循環(huán)水管路12上設置有第四 流量計34,第三流量計33設置在第一旁路的與第一循環(huán)水管路11匯合點的下游，第二流量 計32設置在第二旁路與第二循環(huán)水管路12的下游。
[0045] 第一流量計31、第二流量計32、第三流量計33和第四流量計34均是超聲波流量計， 第一旁路和第二旁路的管道外徑為第一循環(huán)水管路11和第二循環(huán)水管路12外徑的1/3,第 一循環(huán)水管路11和第二循環(huán)水管路12的外徑相同，第一循環(huán)水管路11、第二循環(huán)水管路12、 第一旁路和第二旁路的管道材質和壁厚均相同，第二控制閥門41和第二控制閥門42均是自 動控制閥門；第一流量計31、第二流量計32、第三流量計33、第四流量計34、第一溫度測點 21、第二溫度測點22、第三溫度測點23和第四溫度測點24均與汽輪機的DCS控制系統(tǒng)電性連 接。
[0046] 實施例2
[0047] -種上述雙背壓凝汽器優(yōu)化運行裝置的運行方法，其特征在于包括如下步驟： [0048]步驟一、計算汽輪機阻塞背壓值P z，
[0049] Pz = f(Gms)------公式(1)
[0050] 其中Gms是汽輪機主蒸汽流量，單位是kg/s，由汽輪機的DCS系統(tǒng)獲?。?br>[0051] 步驟二、計算汽輪機阻塞排汽溫度tz，根據(jù)步驟一計算得到的汽輪機阻塞背壓值 Pz，根據(jù)IF-97水蒸汽公式計算對應飽和蒸汽溫度即是汽輪機阻塞排汽溫度tz;由機組DCS控 制系統(tǒng)獲取的汽輪機主蒸汽流量G ms，根據(jù)公式（1)計算對應阻塞背壓值，根據(jù)IF-97水蒸汽 公式計算對應飽和蒸汽溫度tz，只要確保低背壓側凝汽器排汽溫度高于阻塞背壓對應飽和 蒸汽溫度t z，低背壓側凝汽器背壓則不會低于汽輪機阻塞背壓。
[0052]步驟三、計算旁路調整前低背壓側凝汽器熱負荷QCcindl，
[0053] Qc〇ndi = AtiXGwiXCP-------公式（2)
[0054] 其中CP是循環(huán)冷卻水比熱容，取4 · 2kJ/kg°C，Λti = (t3i_ti+t4i_t2)/2，ti、t2、t3i和 t41分別是旁路調整前第一溫度測點21、第二溫度測點22、第三溫度測點23和第四溫度測點 24的溫度，G wl是旁路調整前循環(huán)冷卻水流量，6?1 = 631+641-611-621，611、6 21、631和641分別是進 行旁路調整前第一流量計31、第二流量計32、第三流量計33和第四流量計34測量的數(shù)據(jù)；
[0055] 步驟四、計算旁路調整前凝汽器總傳熱系數(shù)心，
[0056]
[0057] Stl = tsl-(t3-扣4-0/2，。是旁路調整前低背壓側凝汽器排汽溫度，由機組DCS系 統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取，A是凝汽器的有效傳熱面積；
[0058] 步驟五、校正凝汽器總傳熱系數(shù)并計算循環(huán)冷卻水流量上限，
[0059] C
- ±
[0060] 將上述公式變形過后得到
[0061]
[0062] Gw2是循環(huán)冷卻水流量上限，T是容忍余量，代表設定的低背壓側凝汽器排汽溫度高 于阻塞背壓對的應飽和蒸汽溫度的數(shù)值；
[0063] 以低背壓側凝汽器排汽溫度高于阻塞背壓對的應飽和蒸汽溫度T°C為分界點，當 低背壓側真空進入阻塞背壓區(qū)域，通過調整循環(huán)水旁路，使得低背壓側凝汽器排汽溫度高 于阻塞背壓對應飽和蒸汽溫度T°c，考慮到旁路調整前后低背壓側凝汽器循環(huán)水進水溫度 不變，凝汽器傳熱系數(shù)僅需對循環(huán)水流量進行校正，T優(yōu)選數(shù)值為2。
[0064] 步驟六、旁路調整，調節(jié)第二控制閥門41和第二控制閥門42，使612、G 22、G32和G42的 符合
[0065] Gw2 = G32+G42_Gl2_G22-----公式（5)
[0066] G12、G22、G32和G42分別是進行旁路調整后第一流量計31、第二流量計32、第三流量計 33和第四流量計34測量的數(shù)據(jù)。
[0067] DCS自動控制系統(tǒng)通過同時增加第二控制閥門41和第二控制閥門42開度，直至全 開，使得通過低背壓側凝汽器循環(huán)冷卻水流量為Gw2，調整結束，低背壓側凝汽器真空不再處 于阻塞背壓區(qū)。
[0068] 第一旁路閥門和第二閥門開啟后，若由于機組負荷降低，或者循栗運行模式改變 至循環(huán)水流量增加，或者循環(huán)水溫度升高，使得低背壓側凝汽器排汽溫度高于阻塞背壓對 應飽和蒸汽溫度超過2°C，則重復步驟三至步驟六，并在步驟六減小第二控制閥門41和第二 控制閥門42，使得循環(huán)水流量滿足要求，直至全關。
[0069] 以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種雙背壓凝汽器優(yōu)化運行裝置，包括高背壓凝汽器、低背壓凝汽器以及循環(huán)水管 路，所述循環(huán)水管路分為第一循環(huán)水管路和第二循環(huán)水管路，所述第一循環(huán)水管路和第二 循環(huán)水管路均自低背壓凝汽器流向高背壓凝汽器，其特征在于:在第一循環(huán)水路上設置有 第一旁路，所述第一旁路跨接在低背壓凝汽器的兩端，在第二循環(huán)水路上設置有第二旁路， 所述第二旁路也跨接在低背壓凝汽器的兩端，所述第一旁路上設置有第一控制閥門，所述 第二旁路上設置有第二控制閥門。2. 如權利要求1所述一種雙背壓凝汽器優(yōu)化運行裝置，其特征在于:在第一循環(huán)水管路 上設置有第一溫度測點，在第二循環(huán)水管路上設置有第二溫度測點，所述第一溫度測點設 置在第一旁路的引出口上游，所述第二溫度測點設置在第二旁路的引出口上游。3. 如權利要求2所述一種雙背壓凝汽器優(yōu)化運行裝置，其特征在于:在第一循環(huán)水管路 上設置有第三溫度測點，在第二循環(huán)水管路上設置有第四溫度測點，所述第三溫度測點設 置在第一旁路的與第一循環(huán)水管路匯合點的上游，所述第二溫度測點設置在第二旁路與第 二循環(huán)水管路的上游。4. 如權利要求3所述一種雙背壓凝汽器優(yōu)化運行裝置，其特征在于:在第一旁路上還設 置有第一流量計，在第二旁路上設置有第二流量計。5. 如權利要求4所述一種雙背壓凝汽器優(yōu)化運行裝置，其特征在于:在第一循環(huán)水管路 上設置有第三流量計，在第二循環(huán)水管路上設置有第四流量計，所述第三流量計設置在第 一旁路的與第一循環(huán)水管路匯合點的下游，所述第二流量計設置在第二旁路與第二循環(huán)水 管路的下游。6. 如權利要求5所述一種雙背壓凝汽器優(yōu)化運行裝置，其特征在于:所述第一流量計、 第二流量計、第三流量計和第四流量計均是超聲波流量計，所述第一旁路和第二旁路的管 道外徑為第一循環(huán)水管路和第二循環(huán)水管路外徑的1/3,第一循環(huán)水管路和第二循環(huán)水管 路的外徑相同，所述第一循環(huán)水管路、第二循環(huán)水管路、第一旁路和第二旁路的管道材質和 壁厚均相同，所述第一控制閥門和第二控制閥門均是自動控制閥門；所述第一流量計、第二 流量計、第三流量計、第四流量計、第一溫度測點、第二溫度測點、第三溫度測點和第四溫度 測點均與汽輪機的DCS控制系統(tǒng)電性連接。7. -種如權利要求5所述雙背壓凝汽器優(yōu)化運行裝置的運行方法，其特征在于包括如 下步驟： 步驟一、計算汽輪機阻塞背壓值Pz， Pz = f(Gms)------公式（1) 其中Gms是汽輪機主蒸汽流量，單位是kg/s，由汽輪機的DCS系統(tǒng)獲??； 步驟二、計算汽輪機阻塞排汽溫度tz，根據(jù)步驟一計算得到的汽輪機阻塞背壓值Pz，根 據(jù)IF-97水蒸汽公式計算對應飽和蒸汽溫度即是汽輪機阻塞排汽溫度tz; 步驟三、計算旁路調整前低背壓側凝汽器熱負荷QCcindl， Qc〇ndl= A tlXGwlXCp-------公式(2) 其中Cp是循環(huán)冷卻水比熱容，取4.2kj/kg°C，Δ tl= (t31_tl+t41_t2)/2，tl、t2、t3dPt41* 別是旁路調整前第一溫度測點、第二溫度測點、第三溫度測點和第四溫度測點的溫度，Gwl是 旁路調整前循環(huán)冷卻水流量，6| 1 = 631+641-611-621，611、6 21、631和641分別是進行旁路調整前 第一流量計、第二流量計、第三流量計和第四流量計測量的數(shù)據(jù)； 步驟四、計算旁路調整前凝汽器總傳熱系數(shù)Ki，是旁路調整前低背壓側凝汽器排汽溫度，由機組DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù) 獲取，A是凝汽器的有效傳熱面積； 步驟五、校正凝汽器總傳熱系數(shù)并計算循環(huán)冷卻水流量上限，Gw2是循環(huán)冷卻水流量上限，T代表設定的低背壓側凝汽器排汽溫度高于阻塞背壓對的 應飽和蒸汽溫度的數(shù)值； 步驟六、旁路調整，調節(jié)第一控制閥門和第二控制閥門，使G12、G22、G32和G 42的符合 Gw2 = G32+G42-G12-G22-----公式(5 ) G12、G22、G32和G42分別是進行旁路調整后第一流量計、第二流量計、第三流量計和第四流 量計測量的數(shù)據(jù)。8.如權利要求7所述雙背壓凝汽器優(yōu)化運行裝置的運行方法，其特征在于:所述T取值 為2。
【文檔編號】F28B11/00GK105865220SQ201610373287
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月26日
【發(fā)明人】阮圣奇, 呂松松, 胡中強, 任磊, 陳裕, 蔣懷鋒, 吳仲, 邵飛, 徐鐘宇, 陳悅, 龐靖, 袁昊
【申請人】中國大唐集團科學技術研究院有限公司華東分公司