專利名稱：一種熱力發(fā)電機組凝結水節(jié)流調頻負荷特性評估方法
技術領域：
本發(fā)明涉及熱力發(fā)電技術領域，更具體的涉及一種熱力發(fā)電機組凝結水節(jié)流調頻負荷特性評估方法。
背景技術：
為了提高熱力發(fā)電機組的一次調頻能力與協(xié)調控制水平，目前，電廠普遍在改進機組的控制方式，尤其是對于以上汽-西門子合作生產(chǎn)的1000MW汽輪機為代表的超(超) 臨界汽輪機機組，由于其使用高壓調節(jié)汽門全開、全程滑壓的運行方式，鍋爐蓄能無法快速轉化為發(fā)電負荷，嚴重降低了機組的調頻能力。為此，尋求一種新的調頻方法是當務之急， 正是在這種情況下，凝結水節(jié)流調頻技術逐漸受到重視。凝結水節(jié)流調頻實質上是通過迅速改變通過低壓加熱器的凝結水流量，來瞬時改變汽輪機組相應加熱器的抽汽量，從而快速改變機組發(fā)電負荷的過程。凝結水節(jié)流調頻的負荷特性主要是指在凝結水流量突然改變后，機組功率改變量隨時間的變化關系，兩個方面最為關鍵，一是機組所能改變的最大功率值，即凝結水節(jié)流調頻潛力，二是負荷響應速度。凝結水節(jié)流所能轉化的發(fā)電負荷與機組本身結構特點與參數(shù)有關，一般理論分析認為其極限值為額定負荷下切除低壓加熱器與除氧器抽汽、使其返回汽輪機內(nèi)做功，機組所能獲得的功率增加值，但實際試驗結果表明，凝結水節(jié)流實際能夠獲得的機組功率的改變量會明顯偏離理論值。準確掌握凝結水節(jié)流調頻負荷特性，既有助于項目決策，也有助于機組調頻控制精度的提聞。因此，如何準確掌握凝結水節(jié)流調頻負荷特性，成為本領域技術人員所要解決的重要技術問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種熱力發(fā)電機組凝結水節(jié)流調頻負荷特性評估方法，通過該方法能夠準確地掌握凝結水流調頻負荷特性。本發(fā)明提供的一種熱力發(fā)電機組凝結水節(jié)流調頻負荷特性評估方法，包括步驟數(shù)據(jù)采集，在機組負荷指令值保持不變、凝結水流量變化速度指令值保持不變、熱井補水閥關閉及除氧器水位自動撤出的條件下，采集除氧器水位調節(jié)閥關小時除氧器和熱井水位初始值、除氧器水位調節(jié)閥關小后各預設時間點機組負荷實際值及結束采集機組負荷值時的除氧器和熱井水位最終值；多次改變機組工況條件，即改變機組負荷指令值和凝結水流量變化速度指令值，每次改變機組負荷指令值和凝結水流量變化速度指令值后，在保持該機組負荷指令值和凝結水流量變化速度指令值不變、熱井補水閥關閉及除氧器水位自動撤出的條件下，采集除氧器水位調節(jié)閥關小時除氧器和熱井水位初始值、除氧器水位調節(jié)閥關小后各所述預設時間點機組負荷實際值及結束采集機組負荷值時的除氧器和熱井水位最終值；
計算除氧器與熱井水位變化速度，根據(jù)采集到的除氧器和熱井水位初始值、最終值及采集時間，計算機組在各個工況條件下除氧器與熱井的水位變化速度U ；確定函數(shù)關系，根據(jù)公式ΛΝ = ADc- Σ (ki · AHi)及各所述預設時間點機組負荷實際值進行擬合，得出各個時間點的機組負荷變化量與凝結水流量變化量之間的關系式；根據(jù)各個時間點的機組負荷變化量與凝結水流量變化量之間的關系式推導出機組負荷相對變化量Y與時間T的關系式；依據(jù)各個工況條件下除氧器與熱井的水位變化速度，推導出除氧器和熱井水位變化速度U與凝結水流量變化量Q之間的關系式；根據(jù)所述步驟確定函數(shù)關系，確定的各個關系式，繪制機組負荷變化量與凝結水流量變化量關系、機組負荷相對變化量與時間關系及除氧器和熱井水位變化速度與凝結水流量變化量關系的曲線。優(yōu)選地，所述步驟數(shù)據(jù)采集中所述各預設時間點分別為除氧器水位調節(jié)閥關小后 15s、lmin、3min、5min0優(yōu)選地，所述步驟數(shù)據(jù)采集中，通過手動快速改變除氧器水位調節(jié)閥開度以改變凝結水流量變化速度指令值。優(yōu)選地，所述步驟數(shù)據(jù)采集中，通過控制凝結水泵轉速以改變凝結水流量變化速度指令值。本發(fā)明提供的一種熱力發(fā)電機組凝結水節(jié)流調頻負荷特性評估方法，包括步驟 數(shù)據(jù)采集，在機組負荷指令值保持不變、凝結水流量變化速度指令值保持不變、熱井補水閥關閉及除氧器水位自動撤出的條件下，采集除氧器水位調節(jié)閥關小時除氧器和熱井水位初始值、除氧器水位調節(jié)閥關小后各預設時間點機組負荷實際值及結束采集機組負荷值時的除氧器和熱井水位最終值；多次改變機組工況條件，即改變機組負荷指令值和凝結水流量變化速度指令值，每次改變機組負荷指令值和凝結水流量變化速度指令值后，在保持該機組負荷指令值和凝結水流量變化速度指令值不變、熱井補水閥關閉及除氧器水位自動撤出的條件下，采集除氧器水位調節(jié)閥關小時除氧器和熱井水位初始值、除氧器水位調節(jié)閥關小后各所述預設時間點機組負荷實際值及結束采集機組負荷值時的除氧器和熱井水位最終值；計算除氧器與熱井水位變化速度，根據(jù)采集到的除氧器和熱井水位初始值、最終值及采集時間，計算機組在各個工況條件下除氧器與熱井的水位變化速度U ;確定函數(shù)關系，根據(jù)公式ΛΝ = AD?！?Σ (ki · AHi)及各所述預設時間點機組負荷實際值進行擬合，得出各個時間點的機組負荷變化量與凝結水流量變化量之間的關系式；根據(jù)各個時間點的機組負荷變化量與凝結水流量變化量之間的關系式推導出機組負荷相對變化量Y與時間T的關系式；依據(jù)各個工況條件下除氧器與熱井的水位變化速度，推導出除氧器和熱井水位變化速度U與凝結水流量變化量Q之間的關系式；根據(jù)所述步驟確定函數(shù)關系，確定的各個關系式，繪制機組負荷變化量與凝結水流量變化量關系、機組負荷相對變化量與時間關系及除氧器和熱井水位變化速度與凝結水流量變化量關系的曲線。依據(jù)本發(fā)明提供的熱力發(fā)電機組凝結水節(jié)流調頻負荷特性評估方法，通過現(xiàn)場實測，獲取不同負荷、不同凝結水流量改變量時的機組功率變化量，觀察凝結水節(jié)流對除氧器、熱井的水位的影響，根據(jù)理論推導得出的機組負荷變化量與凝結水流量變化量成正比這一結論，計算不同凝結水流量改變量、不同時刻的機組負荷變化量；或者根據(jù)除氧器與熱井水位允許的變化區(qū)間計算出水位變化的速度，由水位變化速度與凝結水流量變化量之間具有確定的比例關系，確定凝結水流量變化量，從而計算得到在該水位限值下，任意時刻機組可產(chǎn)生的負荷變化量，從而完成凝結水節(jié)流調頻潛力的評估。因此，本發(fā)明提供的熱力發(fā)電機組凝結水節(jié)流調頻負荷特性評估方法，通過該方法能夠準確地掌握凝結水流調頻負荷特性。


圖I為本發(fā)明具體實施方式
中機組負荷變化量與凝結水流量變化量關系曲線示意圖；圖2為本發(fā)明具體實施方式
中機組負荷相對變化量與時間關系示意圖；圖3為除氧器和熱井水位變化速度與凝結水流量變化量關系曲線示意圖。其中，圖I中，代表15s后，—…代表Imin后，一代表3min后， 代表 5min 后；圖3中，代表除氧器，——代表A熱井，代表B熱井。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種熱力發(fā)電機組凝結水節(jié)流調頻負荷特性評估方法，通過該方法能夠準確地掌握凝結水流調頻負荷特性。下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本具體實施方式
所提供的熱力發(fā)電機組凝結水節(jié)流調頻負荷特性評估方法，包括步驟數(shù)據(jù)采集，在機組負荷指令值保持不變、凝結水流量變化速度指令值保持不變、熱井補水閥關閉及除氧器水位自動撤出的條件下，采集除氧器水位調節(jié)閥關小時除氧器和熱井水位初始值、除氧器水位調節(jié)閥關小后各預設時間點機組負荷實際值及結束采集機組負荷值時的除氧器和熱井水位最終值；多次改變機組工況條件，即改變機組負荷指令值和凝結水流量變化速度指令值，每次改變機組負荷指令值和凝結水流量變化速度指令值后，在保持該機組負荷指令值和凝結水流量變化速度指令值不變、熱井補水閥關閉及除氧器水位自動撤出的條件下，采集除氧器水位調節(jié)閥關小時除氧器和熱井水位初始值、除氧器水位調節(jié)閥關小后各所述預設時間點機組負荷實際值及結束采集機組負荷值時的除氧器和熱井水位最終值；計算除氧器與熱井水位變化速度，根據(jù)采集到的除氧器和熱井水位初始值、最終值及采集時間，計算機組在各個工況條件下除氧器與熱井的水位變化速度U ；確定函數(shù)關系，根據(jù)公式ΛΝ = ADc- Σ (k, · AHi)及各所述預設時間點機組負荷實際值進行擬合，得出各個時間點的機組負荷變化量與凝結水流量變化量之間的關系式；根據(jù)各個時間點的機組負荷變化量與凝結水流量變化量之間的關系式推導出機組負荷相對變化量Y與時間T的關系式；依據(jù)各個工況條件下除氧器與熱井的水位變化速度，推導出除氧器和熱井水位變化速度U與凝結水流量變化量Q之間的關系式；
根據(jù)所述步驟確定函數(shù)關系，確定的各個關系式，繪制機組負荷變化量與凝結水流量變化量關系、機組負荷相對變化量與時間關系及除氧器和熱井水位變化速度與凝結水流量變化量關系的曲線。依據(jù)本發(fā)明提供的熱力發(fā)電機組凝結水節(jié)流調頻負荷特性評估方法，通過現(xiàn)場實測，獲取不同負荷、不同凝結水流量改變量時的機組功率變化量，觀察凝結水節(jié)流對除氧器、熱井的水位的影響，根據(jù)理論推導得出的機組負荷變化量與凝結水流量變化量成正比這一結論，計算不同凝結水流量改變量、不同時刻的機組負荷變化量；或者根據(jù)除氧器與熱井水位允許的變化區(qū)間計算出水位變化的速度，由水位變化速度與凝結水流量變化量之間具有確定的比例關系，確定凝結水流量變化量，從而計算得到在該水位限值下，任意時刻機組可產(chǎn)生的負荷變化量，從而完成凝結水節(jié)流調頻潛力的評估。因此，本發(fā)明提供的熱力發(fā)電機組凝結水節(jié)流調頻負荷特性評估方法，通過該方法能夠準確地掌握凝結水流調頻負荷特性。下面內(nèi)容將以各預設時間點分別為除氧器水位調節(jié)閥關小后15s、lmin、3min、 5min為例，對本發(fā)明提供的熱力發(fā)電機組凝結水節(jié)流調頻負荷特性評估方法進行詳細介紹?，F(xiàn)場采集數(shù)據(jù)時，要求在機組負荷指令值保持不變、凝結水流量變化速度指令值保持不變，即要求機組AGC、機爐協(xié)調、一次調頻撤出，汽輪機高壓調節(jié)汽門全開，負荷穩(wěn)定運行若干分鐘以上以保證機組負荷指令值保持不變；試驗時熱井補水閥關閉，除氧器水位自動撤出，機組各低壓加熱器水位自動投入，除氧器水位調節(jié)閥有一定的雙向調整裕量，以保證凝結水流量變化速度指令值保持不變。采集數(shù)據(jù)時，手動快速改變除氧器水位調節(jié)閥的開度或凝結水泵轉速，記錄機組負荷、凝結水流量、除氧器與熱井水位等參數(shù)，至少持續(xù)5min或水位參數(shù)達到設置控制邊界值時，手動調整除氧器與熱井水位到正常值。上述試驗在不同負荷、不同凝結水流量改變量下分若干個工況進行。機組負荷變化量ΛΝ與凝結水流量變化量AD。之間的理論關系式為ΛΝ = ADc-E (k^AHi)，其中AHi代表第i級抽汽返回汽輪機本體做功時的實際比焓降，1^為比例系數(shù)。該式是在各級抽汽比焓、未級加熱器疏水比焓、凝結水比焓等不變的情況下得出的，也沒有考慮機械效率與發(fā)電效率。凝結水節(jié)流時，汽輪機熱機系統(tǒng)的參數(shù)變化較為復雜，過多的假設與簡化處理累積起來使理論分析結果會偏離實際情況，在一定程度上降低了理論計算準確度，因此，對凝結水節(jié)流調頻負荷特性的評估需要結合現(xiàn)場實際測試進行，為此，本具體實施方式
結合現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集結果，對凝結水節(jié)流調頻潛力進行計算，主要步驟如下(I)整理測試數(shù)據(jù)以除氧器水位調節(jié)閥開始關小時計時，需要根據(jù)不同工況下試驗結果整理得到以下數(shù)據(jù)關系曲線凝結水流量改變量與有代表性的時刻(一般為15s、lmin、3min以及 5min)機組負荷改變量之間的關系曲線；以5min時刻負荷改變量為比較基準，其它時刻平均的負荷相對變化量隨時間的變化關系；計算Imin到5min內(nèi)除氧器與熱井水位變化速度， 并得到它與凝結水流量改變量之間的關系曲線。(2)使用特定函數(shù)關系擬合曲線
根據(jù)機組負荷變化量與凝結水流量變化量成正比這一結論，剔除嚴重偏離這一結論的數(shù)據(jù)，使用比例關系擬合凝結水流量改變量與有代表性的時刻機組負荷改變量之間的關系曲線；不考慮形狀、內(nèi)部設備占用等因素的影響，除氧器與熱井的水位變化一定是負相關的線性關系，兩者的水位變化速度也均與凝結水流量變化量成正比關系，因此，使用比例關系擬合凝結水流量改變量與除氧器、熱井水位變化速度關系曲線；使用二次函數(shù)或三次函數(shù)關系擬合平均的負荷相對變化量隨時間的變化關系曲線。(3)計算凝結水節(jié)流調頻潛力根據(jù)擬合關系式計算某代表性時刻下的任意凝結水流量變化量所對應的負荷變化量；根據(jù)擬合關系式計算任意時刻的負荷變化相對量，由此可計算出任意凝結水流量變化量、任意時刻機組的負荷變化量。為了保證機組的運行安全，除氧器與熱井均設置有水位高、低限值，水位正常運行值與高、低限值之間的范圍構成了凝結水節(jié)流調頻可以使用的區(qū)間，依據(jù)需要調頻作用的時間計算出水位變化的速度，由于水位變化速度與凝結水流量變化量之間具有確定的比例關系，可以確定凝結水流量變化量，從而可以計算得到在該水位限值下，任意時刻機組可產(chǎn)生的負荷變化量，從而完成凝結水節(jié)流調頻潛力的評估。在上述計算結果的基礎上，結合現(xiàn)場試驗時負荷響應時間的測試結果，可以完成凝結水節(jié)流調頻負荷特性的評估。應用本發(fā)明，可在凝結水節(jié)流調頻功能實施前，通過試驗了解其調頻潛力，觀察除氧器與熱井水位的變化規(guī)律，以便于制定行之有效的控制策略，合理確定水位等參數(shù)的控制范圍，提高調頻控制精度，確保機組安全運行。下面內(nèi)容將針對使用上汽-西門子N660-25/600/600型汽輪機的某660MW超超臨界火電機組為例，對本發(fā)明提供的方法進行詳細介紹?，F(xiàn)場進行凝結水節(jié)流調頻負荷特性試驗，主要試驗數(shù)據(jù)下表所示。
權利要求
1.一種熱力發(fā)電機組凝結水節(jié)流調頻負荷特性評估方法，其特征在于，包括步驟數(shù)據(jù)采集，在機組負荷指令值保持不變、凝結水流量變化速度指令值保持不變、熱井補水閥關閉及除氧器水位自動撤出的條件下，采集除氧器水位調節(jié)閥關小時除氧器和熱井水位初始值、除氧器水位調節(jié)閥關小后各預設時間點機組負荷實際值及結束采集機組負荷值時的除氧器和熱井水位最終值；多次改變機組工況條件，即改變機組負荷指令值和凝結水流量變化速度指令值，每次改變機組負荷指令值和凝結水流量變化速度指令值后，在保持該機組負荷指令值和凝結水流量變化速度指令值不變、熱井補水閥關閉及除氧器水位自動撤出的條件下，采集除氧器水位調節(jié)閥關小時除氧器和熱井水位初始值、除氧器水位調節(jié)閥關小后各所述預設時間點機組負荷實際值及結束采集機組負荷值時的除氧器和熱井水位最終值；計算除氧器與熱井水位變化速度，根據(jù)采集到的除氧器和熱井水位初始值、最終值及采集時間，計算機組在各個工況條件下除氧器與熱井的水位變化速度U ；確定函數(shù)關系，根據(jù)公式AN = AD。
E (ki AHi)及各所述預設時間點機組負荷實際值進行擬合，得出各個時間點的機組負荷變化量與凝結水流量變化量之間的關系式；根據(jù)各個時間點的機組負荷變化量與凝結水流量變化量之間的關系式推導出機組負荷相對變化量Y與時間T的關系式；依據(jù)各個工況條件下除氧器與熱井的水位變化速度，推導出除氧器和熱井水位變化速度U與凝結水流量變化量Q之間的關系式；根據(jù)所述步驟確定函數(shù)關系，確定的各個關系式，繪制機組負荷變化量與凝結水流量變化量關系、機組負荷相對變化量與時間關系及除氧器和熱井水位變化速度與凝結水流量變化量關系的曲線。
2.如權利要求I所述的熱力發(fā)電機組凝結水節(jié)流調頻負荷特性評估方法，其特征在于，所述步驟數(shù)據(jù)采集中所述各預設時間點分別為除氧器水位調節(jié)閥關小后15s、lmin、 3min、5min0
3.如權利要求2所述的熱力發(fā)電機組凝結水節(jié)流調頻負荷特性評估方法，其特征在于，所述步驟數(shù)據(jù)采集中，通過手動快速改變除氧器水位調節(jié)閥開度以改變凝結水流量變化速度指令值。
4.如權利要求2所述的熱力發(fā)電機組凝結水節(jié)流調頻負荷特性評估方法，其特征在于，所述步驟數(shù)據(jù)采集中，通過控制凝結水泵轉速以改變凝結水流量變化速度指令值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熱力發(fā)電機組凝結水節(jié)流調頻負荷特性評估方法，包括步驟數(shù)據(jù)采集；計算除氧器與熱井水位變化速度；確定函數(shù)關系；根據(jù)所述步驟確定函數(shù)關系。本發(fā)明公開的熱力發(fā)電機組凝結水節(jié)流調頻負荷特性評估方法，通過該方法能夠準確地掌握凝結水流調頻負荷特性。
文檔編號F01D17/10GK102588010SQ20121003996
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月21日 優(yōu)先權日2012年2月21日
發(fā)明者吳文健, 張寶, 童小忠, 羅志浩, 顧正皓 申請人:浙江省電力試驗研究院