汽轮机辅机系统运行优化技术201504

1、汽轮机辅机系统运行优化技术汽轮机辅机系统运行优化技术马汀山马汀山2015年年04月月西安热工研究院有限公司西安热工研究院有限公司1、泵及冷端系统节能诊断的意义、泵及冷端系统节能诊断的意义2、主要泵组性能诊断、主要泵组性能诊断3、冷端系统节能诊断、冷端系统节能诊断4、冷端运行优化、冷端运行优化5、诊断和优化运行实例、诊断和优化运行实例6、结论和展望、结论和展望泵组节能诊断的意义泵组节能诊断的意义 在保证机组安全运行的情况下，如何挖掘主要泵在保证机组安全运行的情况下，如何挖掘主要泵组组( (给水泵、凝结水泵、循环水泵给水泵、凝结水泵、循环水泵) )设备的最佳性设备的最佳性能，发现泵组存在的问题，对

2、提高整个机组的运能，发现泵组存在的问题，对提高整个机组的运行经济性和安全性具有重要意义。行经济性和安全性具有重要意义。 从泵、传动机构、驱动机械本身及相关系统的从泵、传动机构、驱动机械本身及相关系统的性能变化着手，通过性能诊断试验，在保证设备性能变化着手，通过性能诊断试验，在保证设备安全的情况下，分析设备和系统性能下降的原因，安全的情况下，分析设备和系统性能下降的原因，进而提出相应的改进或改造建议，从而提高泵组进而提出相应的改进或改造建议，从而提高泵组运行安全性和经济性，达到整个机组的节能降耗运行安全性和经济性，达到整个机组的节能降耗的目的的目的 。 主要泵组：主要泵组：给水泵组、给水泵组、凝

3、结水泵组凝结水泵组循环水泵组循环水泵组试验目的试验内容试验准备标准、测点、仪器、工况试验试验结果和分析数据处理、结果计算、诊断分析工况调整、数据采集 图1: 数据采集系统示意图序号序号测点名称测点名称测点数量测点数量测量仪器仪表测量仪器仪表1给水泵进口压力给水泵进口压力10.075级压力变送器级压力变送器2给水泵出口压力给水泵出口压力10.075级压力变送器级压力变送器3给水泵抽头压力给水泵抽头压力10.075级压力变送器级压力变送器4给水泵进口温度给水泵进口温度2A级铂电阻级铂电阻5给水泵出口温度给水泵出口温度2A级铂电阻级铂电阻6给水泵进口流量给水泵进口流量10.075级差压变送器级差压变

4、送器7再热器减温水流量再热器减温水流量10.075级压力变送器级压力变送器8过热器减温水流量过热器减温水流量10.075级压力变送器级压力变送器9小汽轮机进汽流量小汽轮机进汽流量10.075级差压变送器级差压变送器10小汽轮机进汽压力小汽轮机进汽压力10.075级压力变送器级压力变送器11小汽轮机排汽压力小汽轮机排汽压力10.075级绝压变送器级绝压变送器序号序号测点名称测点名称测点数量测点数量测量仪器仪表测量仪器仪表12小汽轮机进汽温度小汽轮机进汽温度1热电偶热电偶13小汽轮机排汽温度小汽轮机排汽温度1热电偶热电偶14小汽轮机转速小汽轮机转速1运行表运行表15前置泵进口压力前置泵进口压力10

5、.075级压力变送器级压力变送器16前置泵出口压力前置泵出口压力10.075级压力变送器级压力变送器17电动机功率电动机功率10.25级钳式功率表级钳式功率表18电动机转速电动机转速1运行表运行表19耦合器工作油进、出口温度耦合器工作油进、出口温度2热电偶热电偶20耦合器工作油冷却水进、出口温度耦合器工作油冷却水进、出口温度2热电偶热电偶21耦合器工作油冷却水流量耦合器工作油冷却水流量2超声波流量计超声波流量计22大气压力大气压力1压力变送器压力变送器序号序号测点名称测点名称测点测点数量数量测量仪器仪表测量仪器仪表1大气压力大气压力10.075级绝压变送器级绝压变送器2凝汽器压力凝汽器压力2绝

6、压变送器绝压变送器3凝汽器水位凝汽器水位2运行表计运行表计4凝结水泵出口压力凝结水泵出口压力1压力变送器压力变送器5凝结水泵进口温度凝结水泵进口温度1A级铂电阻级铂电阻6凝结水泵出口流量凝结水泵出口流量1超声波流量计超声波流量计7电动机输入功率电动机输入功率10.25级钳式功率表级钳式功率表8除氧器水位调节阀开度除氧器水位调节阀开度1运行表计运行表计9凝结水泵再循环门开度凝结水泵再循环门开度1运行表计运行表计序号序号测量参数测量参数测点数量测点数量测量仪表测量仪表1循泵进口前池水位循泵进口前池水位1米尺米尺2大气压力大气压力10.075级压力变送器级压力变送器3循泵出口压力循泵出口压力10.0

7、75级压力变送器级压力变送器4出口流量出口流量11.0级超声波流量计级超声波流量计5循环冷却水温度循环冷却水温度1热电偶热电偶6电动机输入功率电动机输入功率10.25级钳式功率表级钳式功率表7凝汽器冷却水出口蝶阀凝汽器冷却水出口蝶阀开度开度2运行表计运行表计8循环水其他用户流量循环水其他用户流量11.0级超声波流量计级超声波流量计 在保证机组安全运行的情况下，如何挖掘冷端系统在保证机组安全运行的情况下，如何挖掘冷端系统各设备的最佳性能，并且在消耗最小的前提下获取最有各设备的最佳性能，并且在消耗最小的前提下获取最有利的运行真空是火电机组运行中一个急迫的问题。利的运行真空是火电机组运行中一个急迫的

8、问题。 从机组冷端系统着手，提高汽轮机组冷端性能，投从机组冷端系统着手，提高汽轮机组冷端性能，投入小、见效快，是电厂节能降耗、提高机组热经济性、入小、见效快，是电厂节能降耗、提高机组热经济性、实现效益最大化的最佳途径。实现效益最大化的最佳途径。 通过定量分析影响冷端性能的主要因素，提出设备通过定量分析影响冷端性能的主要因素，提出设备或系统的性能监测和诊断方法，结合冷端系统运行方式或系统的性能监测和诊断方法，结合冷端系统运行方式优化，改善设备运行水平、提高机组冷端性能、降低机优化，改善设备运行水平、提高机组冷端性能、降低机组煤耗。组煤耗。ttttwws11wttwt冷却水进口温度与端差的关系02

9、468100510152025303540冷却水进口温度()端差()冷却水进口温度和凝汽器压力关系曲线024681012140510152025303540冷却水进口温度()凝汽器压力(kPa)冷却水流量对凝汽器压力的影响0246810121416405060708090100110冷却水流量(%)凝汽器压力(kPa)冷却水进口温度102030300MW负荷下真空下降率与漏入空气流量的关系050100150200250050010001500200025003000真空下降率(Pa/min)漏入空气流量(kg/h)真空下降率与凝汽器的压力关系24681012140500100015002000

10、25003000真空下降率(Pa/min)凝汽器压力(kPa)30332010300MW负荷下凝汽器压力与漏入空气量的关系4.005.006.007.008.009.0010.000255075100125150175200225250漏入空气流量(kg/h)凝汽器压力(kPa)空气分压力与凝汽器压力变化关系4.05.06.07.08.09.010.00510152025303540455055空气分压力(%)凝汽器压力300MW机组凝汽器压力和机组负荷关系3.03.54.04.55.05.56.0100150200250300350机组负荷(MW)凝汽器压力(kPa)实际运行除去空气影响30

11、0MW机组凝汽器端差和机组负荷关系12345678100150200250300350机组负荷(MW)凝汽器端差()除去空气影响实际运行某300MW机组间隔6个月前、后凝汽器性能对比(设计冷却水温度和流量下)3.03.54.04.55.05.56.0405060708090100110120凝汽器热负荷百分比(%)凝汽器压力(kPa)春季试验秋季试验某300MW机组凝汽器性能受冷却管清洁度的影响(设计冷却水温度和流量下，两次试验间隔6个月)3.03.54.04.55.05.56.0100150200250300350机组负荷(MW)凝汽器压力(kPa)实际运行除去空气影响夏季结果春季结果夏季结

12、果春季结果凝汽器热负荷增加对凝汽器压力的影响量0.000.200.400.600.801.0034567891011121314凝汽器压力(kPa)凝汽器压力增加量(kPa)热负荷增加15%热负荷增加7.5%热负荷对凝汽器压力影响4.04.55.05.56.0100150200250300350机组负荷(MW)凝汽器压力(kPa)实际运行设计热负荷下2732732732731111tgLgLtdtdgtgcortttttppppnnqq空冷区空气分压力百分比与工作水温度关系01020304050607080901001520253035404550真空泵工作水温度()空气分压力(%)52kg/

13、h26kg/h127kg/h86kg/h空气流量对冷端性能的影响3456789050100150200250漏入空气流量(kg/h)凝汽器压力和真空泵吸入压力(kPa)真空泵入口压力空气流量对空气分压力的影响05101520253035404550050100150200250漏入空气流量(kg/h)空气分压力百分比(%)空气流量对真空泵抽吸能力的影响050100150200250300350400456789真空泵吸入压力(kPa)真空泵抽吸流量(kg/h)空气质量流量混合物质量流量B真空泵吸入压力与耗功的关系曲线96981001021041061081101123.04.05.06.07.

14、08.09.0吸入口压力(kPa)耗功(kW)主要影响因素主要影响因素变化情况变化情况凝汽器压力凝汽器压力变化变化kPa供电煤耗供电煤耗变化变化g/kW.h影响趋势影响趋势凝汽器冷却水进口温度10.340.82冷却水进口温度越高，凝汽器压力的单位温度变化值越大凝汽器冷却水流量-10%0.410.984冷却水流量越小，每降低10%水量对凝汽压力的影响量越大，随着冷却水温度升高，相同水量变化引起的压力变化越大。真空严密性(漏入空气流量)100Pa/min0.10.21 0.240.504漏入空气流量较小时，凝汽器压力变化小；当漏入空气流量超过临界值后，凝汽器压力变化大，且与真空严密性呈线性变化关系

15、凝汽器冷却管清洁系数-0.10.230.552冷却水温度越低，相同清洁系数下降值使得凝汽器压力升高值越小凝汽器热负荷10%0.360.864冷却水进口温度越高，热负荷增加使得凝汽器压力变化值越大凝汽器冷却面积-10%0.210.504随着冷却面积增大，凝汽器压力降低值越小真空泵工作水进口温度(真空严密性260Pa/min)400.651.560工作水温度超过，凝汽器压力明显升高；严密性越差，凝汽器压力升高值越大B机组300M负荷下空气分压力与凝汽器压力的关系5.05.56.06.57.07.58.001020304050空气分压力百分比(%)凝汽器压力(kPa)空冷区空气分压力百分比与工作水温

16、度关系01020304050607080901001520253035404550真空泵工作水温度()空气分压力(%)52kg/h26kg/h127kg/h86kg/h参数监测和诊断运行清洁度计算空气对凝汽器性能影响监测和诊断脏污对传热的影响空气对清洁系数的影响空气是否影响凝汽器性能是是否否清清洗洗真真空空泵泵出出力力下下降降提提高高严严密密性性YESNO-13-12-11-10-9-8-7-6-5-4-3-2-1012323456789101112131415汽轮机功率变化量(%)低压缸排汽平均压力(kPa)100%60%70%80%90%95%0246810120 5 10 15 20 2

17、5 30 35 40 凝汽器平均压力(kPa)冷却水进口温度()100%95%90%80%70%60%02468101214160 5 10 15 20 25 30 35 40 凝汽器平均压力(kPa)冷却水进口温度()100%95%90%80%70%50%024681012141618200 5 10 15 20 25 30 35 40 凝汽器平均压力(kPa)冷却水进口温度()100%95%90%80%70%60%0100020003000400050006000700080000100002000030000400005000060000循环水泵耗功（kW）冷却水流量（m3/h）凝汽器冷

18、却水流量与循环水泵耗功的关系3003604204805406005101520253035机组负荷MW进水温度循环水泵最佳运行方式一机两泵切换点两机三泵切换点一机一泵工作区域两机三泵工作区域一机两泵工作区域3003604204805406005101520253035机组负荷MW进水温度循环水泵最佳运行方式(变速)单泵高速切换点两机三泵切换点一高一低切换点两泵高速切换点单泵低速工作区域单泵高速工作区域两机三泵工作区域一高一低工作区域两泵高速工作区域机组负荷机组负荷300MW240MW180MW凝汽器清洁系数凝汽器清洁系数0.340.320.28凝汽器压力凝汽器压力kPakPa冷却水进口冷却水进口温度温度208.006.825.813012.5210.869.42331