火电厂单元机组最优运行初压的定量研究

在确保机组安全运行的前提下,使机组保持在最佳运行工况,从而最大限度地降低供电煤耗是市场经济对发电企业提出的现实要求。运行方式的选择是关系到机组安全经济运行的重要课题之一。目前,关于采用何种运行方式更有益于机组的经济运行,存在很多争议。该文在就此问题进行深入研究的基础上,提出了最优运行初压的概念,并利用系统分析方法,建立了在线确定单元机组最优运行初压的数学模型。以某电厂N600-16.7/537/537-Ⅰ型汽轮机的运行数据进行计算,确定了可行压力区间,通过穷举法寻优得到最优初压,并分析了厂家提供的滑压运行曲线的局限性。为火电机组的优化运行提出了一种新思路。

在线确定凝汽式汽轮机排汽焓的热力学方法

将汽轮机及其包括凝汽器在内的回热系统视为一闭口热力系,利用在线监测获得的参数,用Flügel及其改进型公式准确求出汽轮机主蒸汽、再热蒸汽和排汽流量后,根据闭口系的能量平衡计算出汽轮机的排汽焓。热力系统的回热抽汽和门杆、轴封漏汽所携带能量为该闭口热力系统内部能量循环,故不必对汽轮机的回热系统进行计算,而且也不会因忽略门杆及轴封漏汽带来计算误差。该方法所需测点少,测点积累误差小,计算方法简单,计算量小,对某N200-12.7/535/535型汽轮机不同工况的计算结果表明:该方法具有较高的精度。

加装导流装置的凝汽器喉部流场的三维数值模拟

针对凝汽器喉部布置低压加热器而导致喉部出口流场的不均匀现象,采用模型并结合壁面函数法,利用SIMPLEC算法编程,对某300 MW汽轮机凝汽器喉部加装导流装置前、后的流场进行了三维数值模拟和对比分析.结果表明:加装导流装置前,内置式低压加热器使凝汽器喉部出口流场的分布具有不均匀性;加装导流装置后,喉部出口流场的分布趋于均匀.通过数值模拟,给出了加装导流装置的最佳方案.汽轮机的实际运行情况表明:加装导流装置后,提高了凝汽器的真空,从而改善了汽轮机运行的经济性,达到了节能降耗的目的.

基于支持向量回归算法的汽轮机热耗率模型

利用支持向量回归算法,建立了汽轮机热耗率计算模型。介绍了支持向量回归算法的原理,对算法中的参数选择进行了探讨。对某300MW机组汽轮机热耗率计算进行了建模,并与RBF神经网络回归模型进行了比较。结果表明:基于支持向量回归算法的模型具有较强的泛化能力,适于在线应用。通过对输入参数添加随机扰动量分析表明,该模型比传统计算模型具有更好的稳定性,能更准确地计算汽轮机热耗率。

凝汽器水侧流动的三维数值模拟

运用计算流体力学的方法,采用多孔介质模型对凝汽器水侧流场进行了数值模拟。从计算所得三维流场可清楚地掌握影响凝汽器工作的重要因素:该凝汽器进口水室漩涡的存在使流动阻力增加,流动恶化;高速流体集中于水室中心区域,会影响换热器的换热性能。其整体阻力特性与试验数据吻合较好,表明该模型和计算方法正确。解决了凝汽器水侧数值计算建模的困难和网格数量问题,为动力装置冷却水系统整体的数值模拟提供基础。

基于支持向量回归的凝汽器清洁系数时间序列预测

分析了凝汽器水侧污垢形成的机理,得到凝汽器清洁系数随时间变化的基本规律。提出采用支持向量回归时间序列预测法来预测凝汽器清洁系数。简要介绍了支持向量回归的理论基础,建立了凝汽器清洁系数时间序列预测模型,利用某300MW机组的数据,对模型进行了校验,探讨了参数的选择。并同径向基函数神经网络预测模型进行比较,结果表明,支持向量回归模型在预测性能方面明显优于RBF神经网络方法,并且模型具有较好的预测精度和泛化能力,为凝汽器真空降低故障的诊断,奠定了一定的基础。

凝结水泵的最佳调节方案分析

为研究变频调速技术在200MW凝汽机组凝结水泵调节中应用的节能效果,分别按照由机组承担的负荷、除氧器运行方式及调节形式形成的6个方案进行计算分析。首先,由管路性能曲线和泵特性曲线取得各工况点的流量、扬程和效率,椐此并利用电动机和变频器的效率等获得凝结水泵消耗的电功率和全年运行时间段的耗电量,最后可有进行方案比较分析的年费用值。在各方案中采用变频调速方式相对于节流调节方式耗电量要小;调峰负荷下的各种方案要比对应基本负荷的情况耗电量和年费用小;调峰负荷时除氧器滑压运行方式下的变频调速方案是最经济方案。结果表明,虽然凝结水泵的变速调节方式初投资较高,但在各运行工况特别是启停和非设计工况节能潜力巨大,可延长设备寿命,有较强的经济效益,推广应用性强。

三维湿蒸汽自发凝结流动的数值模拟

采用完全欧拉坐标系下的数值模型描述湿蒸汽两相自发凝结流动过程,对某汽轮机低压部分三维静叶栅中内复杂的自发凝结流动进行了模拟和分析。与忽略自发凝结的计算结果相比,叶片表面的压力分布有所不同,吸力面侧尤为明显;自发凝结的发生引起气流角的变化,直接导致作功能力的变化;由于流动参数沿径向分布不均,自发凝结引起的湿度沿径向分布也明显不同;计算结果同时显示边界层对自发凝结有很大的影响。

具有内置式加热器的凝汽器喉部流场的数值模拟

采用k-ε模型并结合壁面函数法,利用SIMPLEC算法编程,对某具有内置式加热器的凝汽器喉部的流场进行了三维数值模拟,得到了整个喉部流场的速度分布情况。结果表明,内置式加热器使凝汽器喉部出口流场速度分布的不均匀性加大,从而导致凝汽器热负荷的不均匀,最终影响到凝汽器的真空。该数值模拟结果对凝汽器喉部的完善化设计及改造,具有一定的指导作用。

电厂直接空冷系统热风回流的数值模拟

阐述了热风回流的产生机理及热回流率的概念,并对汽轮机空冷系统周围不同环境风场进行了数值模拟.通过对计算结果的分析,找出了空冷系统的不利风向,给出了热回流率随风速的变化规律,并提出了减少热风回流的措施:适当增加空冷平台上部四周风墙高度,或加快空冷平台边缘风机的转速.

大功率汽轮机叶轮轮缘传热系数的研究

提出了大功率汽轮机叶轮轮缘总传热系数的计算方法。介绍了汽轮机动叶片叶身平均对流换热表面传热系数和叶片流道下壁面对流换热表面传热系数的计算方法和计算公式。把汽轮机叶片对叶轮的传热简化为肋片传热,使用肋片传热模型计算汽轮机叶片流道的等效传热系数,采用圆筒壁模型计算汽轮机叶轮轮缘的总传热系数,并给出了应用实例。在汽轮机转子的温度场与热应力场有限元分析中,该计算方法为确定叶轮轮缘的传热边界条件提供了依据。

600MW直接空冷机组变工况特性的研究

以600 MW直接空冷机组为例,考虑排汽管道的压损,排汽口和凝汽器入口间水蒸汽柱高度压差及排汽管对环境散热量,建立了直接空冷机组冷端系统变工况数学模型,编程计算并作出直接空冷机组冷端系统特性曲线,分析了空冷凝汽器压力及管道压损变化时的机组特性,对于空冷机组的经济运行具有一定的指导价值。

利用层次径向基神经网络的汽轮机排汽焓计算

提出了利用层次径向基神经网络计算汽轮机末级抽汽和排汽焓的方法,该方法利用汽轮机结构数据和实际监测数据估算焓值。经检验,计算精确度较高,收敛速度快,适于工程应用。对具有典型末级的某热电厂200MW汽轮机组末级抽汽及排汽焓值进行了计算,得出了汽轮机的排汽焓变化规律,为在线性能监测及排汽焓的分析计算提供了一种行之有效的方法。

额定功率下抽汽压损对机组热经济性的影响

基于热力系统矩阵热平衡方程,建立了机组在额定功率运行时抽汽压损变化对其热经济性影响的数学模型.数学模型与热耗变换系数有关,在该模型中考虑了辅助汽水系统的影响,并对热力系统中加热器的不同型式和连接方式进行了讨论.运用该模型计算了某600 MW机组在额定功率下,各级抽汽压损增大5%时对机组热经济性的影响,其结果与热平衡法计算的结果一致.通过数值拟合,给出了该机组抽汽压损变化对热经济性影响的特性曲线,它表明抽汽压损越大,机组的热经济性越低.

汽轮机电功率修正计算的研究

以电站凝汽式汽轮机电功率方程为基础，根据汽轮机变工况理论及其热力系统的运行特性，研究汽轮机蒸汽运行参数与汽轮机电功率之间的关系，推导出了汽轮机在实际运行状态下电功率的修正计算公式，并进行了实例计算与分析。推导出的汽轮机电功率修正计算公式，简单适用，计算精度可靠，为电站汽轮机经济运行分析及热力试验中机组性能考核提供了简单可靠的计算模型。

锅炉加装低温省煤器热经济性分析

在锅炉尾部烟道加装低温省煤器利用烟气余热加热机组凝结水,对降低锅炉排烟温度具有重要意义。加装低温省煤器后,烟气余热排挤汽轮机抽汽返回汽轮机继续膨胀做功,增加发电功率,降低汽轮机热耗率和机组发电煤耗率;同时导致汽轮机排汽量增大,凝汽器真空下降,凝结水量与烟气流动阻力增加,辅机功耗增加,机组热经济性变差。对此,本文以某超临界600MW直接空冷机组TRL工况为例,考虑余热利用导致汽轮机相关级组的变工况运行特性,采用热平衡法对加装低温省煤器前、后机组热经济性进行计算分析。结果表明:虽然,加装低温省煤器后,汽轮机排汽压力升高1.62kPa,辅机功耗增加293.854kW;但综合各因素,加装低温省煤器后汽轮机热耗率降低25.711kJ/(kW·h),机组发电煤耗率降低0.960g/(kW·h),机组节能效果显著。

凝汽机组背压变化对煤耗影响计算模型的研究

针对试验法、热力学方法和常规热平衡方法在工程上应用的局限性,结合火电机组热力系统汽水分布通用矩阵方程、比内功方程、循环吸热量方程及发电标准煤耗率的计算公式,构建了凝汽式火电机组背压变化对发电标准煤耗率影响的通用计算模型。应用表明,该模型使用便捷、计算精度高、不限于给水泵驱动方式,适用于任意结构形式的凝汽式火电机组和机组的不同运行工况,尤其适用于作为计算机处理的数学模型。

150MW汽轮机高压缸级内流场的数值模拟

采用Numeca软件对带隔板汽封和叶顶间隙汽封的高压缸二、三级叶栅流动进行了数值模拟,并与不带汽封的二、三级叶栅流场进行了比较.结果表明,汽封泄漏损失使级效率显著下降,汽封出口处的低能流体使端壁的附面层变厚,端壁摩擦损失增大;隔板汽封出口处的气体周向速度较小,导致了较大的负攻角流动,它与下排叶栅的横向流动相结合大大促进了下通道涡的发展.

迷宫轴封气流周向剪切力对转子动态特性系数的影响

采用扰动法计算分析了透平机械直齿型轴封中非定常高压气流流动对涡动转子的气流激振问题,针对进口速度、进口压力、转子转速、涡动频率以及间隙大小对转子动特性系数的影响进行了详尽计算。结果表明,表面周向剪切力对转子动特性系数的影响不可忽略。

除氧器入口凝结水流量矩阵计算模型

根据能量平衡原理,构建了基于除氧器入口疏水流量的凝结水流量矩阵计算模型,并采用该模型对某台300MW机组在设计THA工况下的除氧器入口凝结水流量进行计算,其结果与设计值一致。该模型具有较强的通用性且易于程序化等,可作为1种凝结水流量测量值的校准依据。