汽輪機(jī)凝汽器最佳運(yùn)行工況實(shí)時(shí)分析技術(shù)的研究

叢輝

摘 要：隨著電力企業(yè)對(duì)電機(jī)組大容量方向的發(fā)展需要，機(jī)組發(fā)生故障的危害程度也會(huì)逐步增加。因此，為了保證運(yùn)行中沒(méi)有出現(xiàn)故障狀態(tài)，就需要對(duì)凝汽器系統(tǒng)性能診斷進(jìn)行研究，分析汽輪機(jī)凝汽器在各種工況下的運(yùn)行特性，對(duì)于提高汽輪機(jī)的運(yùn)行水平具有重要意義。該文通過(guò)分析汽輪機(jī)凝汽器凝結(jié)蒸汽量的變化規(guī)律，利用優(yōu)化方法，在調(diào)整循環(huán)冷卻水泵群的配伍上，把理論分析和試驗(yàn)分析相結(jié)合，同時(shí)對(duì)汽輪機(jī)的主要特性和運(yùn)行故障診斷進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)凝汽器 循環(huán) 優(yōu)化 監(jiān)測(cè) 技術(shù)

中圖分類號(hào)：TK264.11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）03（a）-0034-01

電力機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性是發(fā)電廠日常運(yùn)行管理的一項(xiàng)重要內(nèi)容。對(duì)于發(fā)電廠性能分析與優(yōu)化，首先需要確定發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)狀況并分析經(jīng)濟(jì)性降低的各種因素，檢查凝汽設(shè)備的真空系統(tǒng)是否嚴(yán)密，防止凝結(jié)水含氧量升高。同時(shí)對(duì)真空系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷，利用溫升和端差來(lái)監(jiān)測(cè)凝汽器運(yùn)行狀況。根據(jù)已有的修正曲線和凝汽器運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息準(zhǔn)確確定這些主要參數(shù)的應(yīng)達(dá)值，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，判定其所處的狀態(tài)，進(jìn)行顯示和記錄，對(duì)異常狀態(tài)進(jìn)行警報(bào)和及時(shí)的處理，以此來(lái)確保機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1 汽輪機(jī)的凝汽器

1.1 汽輪機(jī)的凝汽器是一個(gè)故障頻發(fā)、復(fù)雜多變的設(shè)備

隨著電機(jī)組大容量的應(yīng)用，為了保證機(jī)組在運(yùn)行中沒(méi)有出現(xiàn)故障狀態(tài)，就需要對(duì)凝汽器系統(tǒng)性能診斷的研究，對(duì)提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、預(yù)測(cè)凝汽器的早期故障具有重要的參考價(jià)值。在生產(chǎn)過(guò)程中，利用變量之間的最佳配伍比例來(lái)發(fā)揮凝汽器設(shè)備作用，可以有效提高熱機(jī)在能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中的工作效率。

1.2 凝汽器壓力應(yīng)達(dá)值計(jì)算及分析

凝汽器的壓力是影響機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的主要因素。凝汽器壓力的應(yīng)達(dá)值要保持在運(yùn)行工況條件下應(yīng)該達(dá)到的最佳值。在運(yùn)行工況下確定凝汽器壓力的應(yīng)達(dá)值，所得到的測(cè)量數(shù)據(jù)可以作為電廠節(jié)能分析的參考依據(jù)和監(jiān)視設(shè)備故障的輔助手段。由于汽輪機(jī)凝汽器冷卻面積的不同區(qū)域中，汽流速度和冷卻水流速的排列形式都不盡相同，所以不同區(qū)域內(nèi)的傳熱系數(shù)也有很大差別，需要選用一種適于計(jì)算所需的凝汽器方法。

1.3 汽輪機(jī)凝汽器的運(yùn)行方式對(duì)電廠經(jīng)濟(jì)性的影響

汽輪機(jī)凝汽器的運(yùn)行方式實(shí)質(zhì)上是研究汽輪機(jī)、凝汽器和循環(huán)水泵三個(gè)子系統(tǒng)的各自運(yùn)行特性，三者的相互配合的運(yùn)行方式為最佳運(yùn)行方式。

2 汽輪機(jī)凝汽器故障診斷

2.1 診斷方法

凝汽器的故障診斷是整個(gè)電廠設(shè)備故障診斷的一個(gè)子系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，很多診斷方法上與電廠實(shí)際結(jié)合不太緊密，需要與人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊數(shù)學(xué)相結(jié)合。各種故障只有利用多種方法才能獲得用戶滿意，目前的普遍方法是憑借經(jīng)驗(yàn)和大量試驗(yàn)來(lái)確定，同時(shí)還可以利用故障診斷灰色系統(tǒng)方法來(lái)研究信息的關(guān)系，去揭示未知的診斷信息。

2.2 建立最佳真空模型

由于凝汽器水側(cè)污垢長(zhǎng)期存在，對(duì)凝汽器運(yùn)行產(chǎn)生重要影響。因此，重點(diǎn)是通過(guò)微增出力試驗(yàn)和循環(huán)水泵耗功試驗(yàn)，結(jié)合電廠實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，在實(shí)現(xiàn)電廠機(jī)組循環(huán)水優(yōu)化的基礎(chǔ)上，確定汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)的最佳真空模型。這些方法可以較精確地計(jì)算汽相流場(chǎng)以及空氣濃度、傳熱系數(shù)和熱負(fù)荷等重要參數(shù)的分布，是分析評(píng)價(jià)汽輪機(jī)冷凝器是否合理性的一種有效手段。

2.3 真空系統(tǒng)性能的評(píng)定

真空系統(tǒng)中凝汽器是汽輪機(jī)真空系統(tǒng)的核心設(shè)備，其運(yùn)行性能對(duì)汽輪機(jī)組循環(huán)熱效率有很大的影響，真空系統(tǒng)性能的優(yōu)劣直接決定凝汽器真空的好壞。凝汽器的耗水量約占電廠總耗水量的43.8%～80%，諸多數(shù)據(jù)表明，凝汽設(shè)備對(duì)于火電機(jī)組的運(yùn)行維護(hù)是一個(gè)至關(guān)重要的設(shè)備。如果真空系統(tǒng)不嚴(yán)密會(huì)影響機(jī)組理想焓降，就會(huì)造成凝結(jié)水含氧量升高，導(dǎo)致機(jī)組的腐蝕加速。例如：凝汽器水側(cè)污垢普遍存在，增大了凝汽器傳熱熱阻的阻力，凝汽器端差高于設(shè)計(jì)值，造成設(shè)備在低真空或增加循環(huán)水量和循環(huán)水泵耗功的情況下運(yùn)行，減少了電廠的整體經(jīng)濟(jì)效益。

2.4 汽輪機(jī)冷凝汽器全工況運(yùn)行檢測(cè)

計(jì)算分析以兩個(gè)迎風(fēng)面風(fēng)速工況，即軸流風(fēng)機(jī)全速運(yùn)行和半速運(yùn)行為例。通過(guò)觀察汽輪機(jī)凝汽器凝結(jié)蒸汽量的變化曲線，可以看到，隨空冷凝汽器進(jìn)口空氣溫度升高，相應(yīng)的汽輪機(jī)背壓也相應(yīng)升高。隨凝汽器凝結(jié)蒸汽量的增加，凝汽器凝結(jié)溫度和背壓也增加，此時(shí)機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性明顯下降。因此，在溫度較高的季節(jié)，要想保證汽輪機(jī)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，就需要降低凝汽器熱負(fù)荷，導(dǎo)致機(jī)組達(dá)不到設(shè)計(jì)出力。反之，如果汽輪機(jī)要在高背壓下運(yùn)行，機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性降低?？绽淠餍阅芸己蓑?yàn)收實(shí)驗(yàn)也是以該性能曲線為依據(jù)，按照 VGB-R131Me導(dǎo)則，對(duì)汽輪機(jī)的空冷凝汽器性能考核驗(yàn)收，當(dāng)所測(cè)得的凝結(jié)蒸汽量超過(guò)相同氣溫條件下查得的蒸汽量，就表明空冷凝汽器滿足設(shè)計(jì)要求，反之，表明汽輪機(jī)凝汽器性能考核達(dá)不到要求。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，汽輪機(jī)冷凝汽器凝與蒸汽量有關(guān)，需要掌握汽輪機(jī)凝結(jié)蒸汽量溫度的變化規(guī)律，對(duì)于進(jìn)行直接空冷凝汽器全工況運(yùn)行特性分析有指導(dǎo)意義。

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