飞轮储能辅助火电机组一次调频及其性能评价

为促进太阳能、风能等新能源消纳,进一步拓宽火电储能技术升级和灵活性改造渠道,助力双碳目标和新型电力系统建设,提出增设储能系统辅助火电机组调频以解决火电机组爬坡慢、机组振荡不稳定等问题。基于国内外研究现状,提出机组以及储能系统荷电状态出力控制策略模型,通过Matlab/Simulink搭建两区域电网进行模拟仿真。结果表明,在阶跃扰动下区域1机组耦合1 MW飞轮储能系统后,峰值降至1.93×10^(-3)pu,降低4×10^(-4) pu,占原频率波动率的9.39%,机组实际出力从2.45×10^(-2)pu降至1.61×10^(-2)pu,降低34%。结果表明,在外界相同扰动条件下,采用飞轮储能辅助火电机组调频可有效减小系统频率波动量,减少汽轮机输出功率波动,提升调频性能。

火电灵活性改造中大量补水除氧技术探讨

针对灵活性改造中常遇到的大量补水工况,探讨了真空热力除氧关键技术。结合凝汽器热力除氧一般原理和关键环节,对某300MW机组的实测结果进行了分析。分析结果表明,凝汽器在切缸运行工况可以胜任大量补水除氧的任务。相较于常规的凝汽器热力除氧,机组运行大量补水时喷淋除氧布置、管束流场规划、循环水运行、抽真空设备等方面需要进行一定程度的优化。

深度调峰对汽轮机转子寿命损耗的影响及运行优化研究

电力市场对汽轮机组深度调峰和灵活性运行的要求不断提高。本文对某660 MW汽轮机高压转子在深度调峰工况下的瞬态温度场、应力和寿命损耗进行了计算,对比分析了改变负荷变化率、温度变化率、最低调峰负荷、主蒸汽温度降低幅度等措施对转子峰值应力的影响。基于上述分析结果,在保证转子安全性的前提下,提出了适应深度调峰和灵活性机组的优化运行方案。

150MW等级双超汽轮机高压缸前轴封结构优化

150MW等级双超机组为超高温进汽方式,高压缸前轴封漏汽温度较高,若轴封结构设计不当,会导致轴封蒸汽外漏、轴承油中带水、端部汽缸变形、汽封动静碰磨或转子弯曲等安全事故,而且较大的高品质蒸汽泄漏也会影响机组的经济性。通过优化高压缸前轴封结构,对数十种漏汽组合模型进行了计算分析,推荐合理运行方式,解决了端汽封漏汽温度高带来的影响,达到了预期效果,提高了经济性,在同类机组中具有较高的应用推广价值。

汽轮机末级叶片用SP-700钛合金气体渗氮层结构和性能的研究

采用真空气体渗氮工艺在不同温度下对SP-700钛合金表面进行了渗氮强化。利用扫描电子显微镜、光学显微镜、显微维氏硬度仪、往复摩擦磨损试验仪、白光干涉三维表面轮廓仪和电化学工作站,分别测试了强化层的表面和截面形貌、硬度、耐磨性能和电化学腐蚀性能;通过浸泡腐蚀方法测定了涂层在HF溶液中的腐蚀行为。结果表明:渗氮温度对SP-700钛合金的微观形貌影响较大,随着温度的升高,试样表面氮化物数量增加,氮化物层更加致密;高温渗氮试样的硬度较基体提高了约1.9倍,相对耐磨性可达51.34;所有试样在3.5%NaCl溶液中均能自发钝化,有较好的耐电化学腐蚀性能;渗氮试样在HF腐蚀液中表现更优,渗氮温度越高,试样的耐腐蚀性能越好。

阻垢剂ATMP与永磁场协同阻垢研究

火电厂换热器中广泛存在的水垢降低了换热效率,在特定条件下会导致垢下腐蚀。目的阻垢剂ATMP是一种目前常用于水处理领域的化学物质,永磁场为一种新型环保阻垢技术。为了研究阻垢剂ATMP与外加永磁场二者协同作用下阻垢性能的作用规律,搭建新的实验系统,基于人工配制的高硬度溶液开展实验研究。方法基于配置的高硬度溶液,对比分析结垢实验、永磁场阻垢实验、氨基三亚甲基膦酸(ATMP)阻垢实验和ATMP与永磁场(PM)协同阻垢实验的Ca^(2+)浓度、电导率、浊度和U型加热管表面结垢形貌;通过计算每次实验结束后溶液中Ca^(2+)浓度,得到不同类型实验的阻垢效率。结果结果表明,ATMP&PM阻垢、ATMP阻垢、PM阻垢实验的阻垢率分别为74.7%,60.8%,10.7%。对实验后沉淀的CaCO_(3)晶体进行表征,XRD图谱峰值变化揭示CaCO_(3)晶体的形貌发生了亚稳相变化,部分方解石CaCO_(3)晶型转成亚稳态球霰石CaCO_(3)晶型。通过Jade软件对CaCO_(3)晶体进行定量分析,结果表明:ATMP&PM阻垢、ATMP阻垢、PM阻垢实验的球霰石CaCO_(3)晶型质量分数分别增加到59.6%,54.3%,28.9%;ATMP&PM协同阻垢的阻垢效率最高,并且ATMP和永磁场都可以延长CaCO_(3)成核诱导期,促进生成能量更高的球霰石CaCO_(3)晶体,从而达到阻垢抑垢的目的。结论永磁场与ATMP协同处理高硬度循环水,既能提高阻垢效率,又能降低成本,并减少对环境的污染。

非线性动态特性系数对汽轮机转子-轴承-密封系统运动特性的影响

为准确地反应汽流激振下汽轮机转子-轴承-密封系统的运动特性,推导了包含非线性动态特性(非线性刚度、阻尼)的转子运动微分方程,将数值模拟获得的非线性汽流激振力拟合成方程耦合到运动方程中,采用龙格-库塔法求解对应的运动方程,基于试验对比验证了考察非线性因素的必要性与运动微分方程的准确性。在此基础上,分析汽流激振力作用下不同非线性动态特性系数对转子运动特性与稳定性的影响。结果表明:系统中的非线性动态特性会改变转子不同类型的混沌运动区域与位移,使1/2、1/3、2/3工频的出现范围及幅值改变,密频现象增加;耦合热、动载荷后高负荷区域转子位移减小。对比Lyapunov指数,考虑非线性动态特性后其均值有所上升;合理的非线性刚度能够改善系统的稳定性,高非线性阻尼值能提高系统稳定性;耦合热、动载荷后的系统高负荷运行时更稳定。

光滑环形液体密封流态演变规律及静态稳定性研究

光滑环形密封静态刚度系数直接影响转子系统稳定性。为探究影响光滑环形液体密封的静态失稳机制及影响因素,应用计算流体力学方法建立光滑环形液体密封模型,研究密封在不同流动状态(层流、过渡流和湍流)、偏心率、进出口压力和转速下流动特性。结果表明:黏性效应是导致层流到过渡流状态下直接静态刚度先减后增主要原因;在过渡流和湍流中,黏性和惯性效应会使高偏心率下密封产生的气流力和刚度系数均为负值;随雷诺数增加,密封静态稳定性降低。

乏汽供热用大型蒸汽射汽器性能试验与研究

对乏汽供热用大型射汽器的性能进行了全面分析和研究。结合射汽器的固有特性,在300 MW等级机组的乏汽供热系统中对射汽器变工况性能进行了试验研究,得到了不同机组背压、动力蒸汽压力和出口压力下射汽器的性能曲线。建立了一种射汽器全工况特性的性能参数求解方法。结果表明:性能参数求解结果与试验数据吻合度高。

火电厂故障诊断文本的实体抽取模型构建

针对火电厂故障诊断领域文本存在实体边界模糊、文本特征不够充分、模型识别效果不明显等问题,提出一种改进BERT-BiLSTM-CRF故障诊断领域文本实体识别模型。为了提高BERT模型在中文语境下的性能,对模型参数进行改进,使用对抗训练方法提高模型精度,使模型F1值提高0.0206。对已构建的数据集进行实体命名识别实验,实验结果表明:改进BERT-BiLSTM-CRF实体识别模型在数据集上的F1值达到0.9016,相较于其他模型F1值有所提升,验证了该模型的有效性。

汽流激振下超超临界汽轮机碰摩转子的油膜力特性分析

为探究汽流激振与碰摩故障耦合下超超临界汽轮机组轴系油膜力特性的变化特点,以高压缸转子为研究对象,计算各非线性因素影响下各向异性转子两端的油膜力特性,并结合力的矢量图分析转子两侧的滑动轴承油膜力参数不同时的矢量变化。结果表明:交叉刚度会引发油膜力矢量图出现椭圆化趋势,通过油膜力矢量图边缘的波动情况可间接表征转子在不同运行工况下的振动特点,该现象可作为轴系故障诊断的一个判别方向。

汽轮机叶片在电气短路故障下的动响应分析

基于电气短路故障分析了汽轮机低压叶片转子系统的静应力、固有频率以及电磁激振力下的动响应,得到了末级叶片的峰值合应力,采用Neuber理论和材料的循环应力应变关系计算了末级叶片的真实应变,并根据材料的应变寿命特性曲线,得到了末级叶片在电气短路故障下的循环寿命,为末级叶片的安全运行提供了重要的理论依据。

绥中880MW汽轮机阀门进汽方式优化

绥中880MW机组虽进行过现代化通流改造,但调节阀、进汽机构及控制形式并未改造,仍沿用原单阀运行模式,对机组效率影响较大。通过优化阀门开启顺序、优化流量曲线重叠度并进行大量轴承载荷理论计算,对阀门不同进汽方式进行优化研究,推荐合理运行方式,解决单阀一直无法切换问题,达到了预期效果,提高了经济性,在同类机组中具有较高的应用推广价值。

混合储能辅助火电机组一次调频及其容量配置

为使火电机组更好地应对新型能源迅速发展背景下对原有电网结构带来的冲击,提升火电机组运行的稳定性、安全性及经济性,基于国内外研究现状,提出锂电池-飞轮控制策略与火电机组区域动态一次调频模型,并研究一定储能容量下飞轮-锂电池混合储能系统容量配置方案,以系统频率波动程度、波动峰值极差、实际贡献电量等指标对调频性能作出评价。通过Matlab/Simulink进行仿真验证,得出在连续扰动下系统频率波动程度为0.00119 pu,频率波动减小30.81%,功率波动减小43.65%,实际贡献电量增加23.17%。结果表明,在火电机组受到外界负荷扰动时,混合储能辅助火电机组调频可有效提高火电机组运行稳定性与经济性。

基于包络分析的汽轮机叶片振动监测信号处理方法

以汽轮机末级叶片为研究对象,使用末级叶片径向围带上方的传感器采集叶片振动信号,针对信号波动较大,难以确定每支叶片通过传感器位置时刻的问题,采用时域信号的处理方法来确定触发时刻。对信号使用两层Hampel滤波器来消除信号的野点;对处理完的数据进行重采样,消除小范围的波动量;使用平滑滤波来处理数据,使得信号在局部具有单调性;求取信号的包络线,将包络线乘以系数作为信号的触发门限。相对于频域滤波方法,该方法较好地保持了信号的形状,能够精确地识别叶片通过传感器的时刻,对于波动大的信号尤其适用。

汽轮机高位布置超超临界燃煤发电系统变工况㶲经济性分析

可再生能源的迅速普及给电网的稳定性和可靠性带来了挑战,为了解决此问题,燃煤机组承担了调峰调频的主要任务。汽轮机高位布置技术可大幅减少耐高温材料的用量,从而提高超高参数机组的经济性。为获得汽轮机高位布置超超临界燃煤发电机组的变负荷性能,建立了㶲分析和㶲经济性分析模型,分析了不同负荷下机组的㶲经济性,获得了机组变负荷的不可逆性分布。分析结果表明:通过对系统参数进行优化,可以改善高压加热器的㶲效率;采用汽轮机高位布置技术的燃煤机组的度电成本为0.3324元/(kW·h);发电的㶲价格随着负荷的升高而降低。

基于鸟群优化算法的机组多供热方式优化分配研究

针对厂级300MW供热机组,建立了高背压供热、抽凝供热、低压缸切除供热以及电锅炉补偿供热4种供热方式的数学模型,分析了其供热能力和能耗水平。为优化热电厂内多台供热机组热电负荷分配,建立了热电联产机组能耗分析模型,并基于鸟群优化算法得到了不同供热负荷需求下的最佳分配方案。结果表明:当供热负荷为400MW时,单机组高背压供热的煤耗量最低;当供热负荷为600MW时,两台机组高背压组合模式供热煤耗量最低;当供热负荷为800MW时,高背压和低压缸切除组合模式供热煤耗量最低;当热负荷为1000MW时,高背压和电锅炉-低压缸切除组合模式供热煤耗量最低。

湿冷汽轮机变负荷末级1036mm高效叶片气动特性

介绍了湿冷汽轮机变负荷末级1036mm叶片的气动特性。从叶型特点、数值计算方法、分析参数分布规律及在50%、75%、100%负荷下反动度和效率等方面介绍该叶片。

汽轮机组合轴封的设计研究

根据600MW机组低压缸实际工作环境,对某文献提出的新型非接触式螺纹轴封进行分析,在蒸汽密封段内将螺纹齿与传统环形齿相结合,形成新型组合轴封。利用有限元软件对相同工况下的新型组合轴封和传统齿型轴封的密封长度进行仿真对比分析,确定了螺纹齿最佳的改造齿数及改造位置。研究结果表明:相同工况下,将不同数量的环形齿改造成螺纹齿后,新型组合轴封的密封长度均小于传统齿型轴封,将密封段中靠近蒸汽侧的环形齿变成螺纹齿密封效果最佳,且使轴向密封长度比传统轴封缩短9.3%,验证了新型组合轴封设计的可行性,为汽轮机轴端汽封优化设计提供了参考。

高效汽轮机组端部汽封高温区控制策略研究

提出了通过多种汽封系统优化方案来控制汽轮机组端部汽封温度高的问题,解决之前汽轮机端部高温导致的一系列问题,部分优化方案已经得到了工程应用,取得了良好的应用效果,并提高了机组的保效性能。