在統(tǒng)一物理模型下研究主蒸汽壓力參數(shù)的變化對機組煤耗的影響分析

第52卷第5期2010年10月汽輪機技術TURBINETECHNOLOGYV0152NO5OCT2OLO在統(tǒng)一物理模型下研究主蒸汽壓力參數(shù)的變化對機組煤耗的影響分析閆順林，焦世超華北電力大學能源動力與機械工程學院，保定071003摘要為實現(xiàn)火電機組節(jié)能降耗的目的，主蒸汽壓力參數(shù)對機組經(jīng)濟性能有著十分重要影響。統(tǒng)一物理模型的形式規(guī)范簡明，數(shù)學模型形式簡單統(tǒng)一、物理意義明確，能夠適用于各種形式的火電機組。在統(tǒng)一物理模型下研究主蒸汽壓力的變化對機組的煤耗的影響，推導出主蒸汽壓力變化對機組煤耗的影響的物理模型，為火電廠調(diào)峰運行起著一定的指導作用。關鍵詞統(tǒng)一物理模型；主蒸汽壓力；耗差分析；機組煤耗分類號TK212文獻標識碼A文章編號10015884201005036603UNDERTHEUNIFIEDPHYSICALMODELTOSTUDYTHEMAINSTEAMPRESSUREPARAMETERSONTHEUNITOFANALYSISOFCOALCONSUMPTIONYANSHUNLINJIAOSHICHAOSCHOOLOFENERGYANDPOWERANDMECHANICALENGINEERING，NORTHCHINAELECTRICPOWERUNIVERSITY，BAODING071003，CHINAABSTRACTONTHEPURPOSESOFACHIEVINGTHERMALPOWERENERGYSAVING，THEMAINSTEAMPRESSUREPARAMETERONTHEUNITHASAVERYIMPORTANTINFLUENCEECONOMICPERFORMANCETHEFORMOFUNIFIEDPHYSICALMODELSPECIFICATIONSIMPLE，UNIFIEDMATHEMATICALMODELISSIMPLEINFORM，CLEARPHYSICALMEANING，CANBEAPPLIEDTOVARIOUSFORMSOFTHERMALPOWERUNITSUNDERTHEUNIFIEDPHYSICALMODELTOSTUDYTHEMAINSTEAMPRESSUREPARAMETERSONTHEUNITOFANALYSISOFCOALCONSUMPTION，DERIVETHEMAINSTEAMPRESSURECHANGEONTHEUNITCOALCONSUMPTIONOFTHEPHYSICALMODEL，PLAYAGUIDINGROLEFORTHEPEAKINGPOWERPLANTINOPERATIONKEYWORDSUNIFIEDPHYSICALMODE；MAINSTEAMPRESSURE；ENERGYLOSSANALYSIS；UNITCOALCONSUMPTION0前言火力發(fā)電廠運行中，由于要參與調(diào)峰，汽輪機經(jīng)常在變動工況下運行，除流量發(fā)生變化外，蒸汽的參數(shù)也可能偏離設計值。蒸汽參數(shù)在一定范圍內(nèi)變化，在運行中是允許的，實際上也是難免的。其中，包括主蒸汽壓力在內(nèi)的主蒸汽參數(shù)是對機組性能有著十分重要影響的參數(shù)。主蒸汽壓力是反映鍋爐和汽輪機之間能量供求關系的一個重要物理量，在機組運行中具有舉足輕重的作用。耗差分析方法”，是指分析機組運行過程中各小指標參數(shù)偏離基準值時對機組熱經(jīng)濟性的影響。本文在主蒸汽溫度T。，汽輪機機組背壓P保持不變的情況下，通過耗差分析方法對主蒸汽壓力變化對煤耗的影響進行分析。1主蒸汽壓力對機組煤耗變化的模型的推導全廠發(fā)電標準煤耗率的變化的模型公式如下一等J11主蒸汽壓力的變化對機組功率P的影響比內(nèi)功P是機組在循環(huán)中，在各個小汽輪機中所做的比內(nèi)功之和，即NLPD9H0一H,JDH一H其中，D為調(diào)節(jié)級的主蒸汽流量；D為流過各小汽機的蒸汽流量。在統(tǒng)一物理模型中，將機組的循環(huán)內(nèi)功進行全微分ZLPH。UADQDHRLADD71DAD2其中，、D、DD、分別為調(diào)節(jié)級的理想比焓降，調(diào)節(jié)級的相對內(nèi)效率，調(diào)節(jié)級的主蒸汽流量，各小汽機的理想比焓降，各小汽機的流量，最末級的流量，最末級的比焓降。111推導ADZAD及AD由于調(diào)節(jié)級流過的流量DD。假設主蒸汽壓力變化時，調(diào)節(jié)汽門開度不變，僅流量變化。對于凝汽式或調(diào)節(jié)級為臨界工況的機組，當調(diào)節(jié)閥開度不變時，流量僅與初參數(shù)收稿日期20100301作者簡介閆順林1959，男，教授，從事火電機組節(jié)能理論、節(jié)能技術及鍋爐燃燒穩(wěn)定性的研究。第5期閆順林等在統(tǒng)一物理模型下研究主蒸汽壓力參數(shù)的變化對機組煤耗的影響分析367有關。由弗留各爾公式得到一ADJAP0AP0P0進而AD。3由統(tǒng)一物理模型可知，假設進入第I個小汽機中的工質(zhì)流量D則D的表達式為DD。D一D。就上式對P。進行微分，假設在主蒸汽壓力變化較小的范圍內(nèi)，由于輔助汽水所占的比例很小，可以視為輔助汽水的化量為零，推導結果如下DO莖卻。4最末級的主蒸汽流量即進入第9個小汽機的工質(zhì)流量D，則D的表達式為DD。|R，D一D同理，可以求AD告一耋卻。112椎導H調(diào)節(jié)級組理想焓降可表示為。一】OCTOTO一其中，0057289123，B一752872810一，C5403758610，推導出的值【S一。SK1卜。6113推導A對于再熱前的各中間級組，蒸汽比焓可表示為HM對于特定機組，M可取為定值，一般取29402950，則，再熱前的第I級組的理想比焓降的變化N,IA一等一HTIA。一等一一對其全微分，求出再熱前的關系式NLIL地”一衛(wèi)POB“0衛(wèi)17N“一HLPOJ對于中間再熱機組，高壓缸工作在過熱蒸汽區(qū)的級的內(nèi)效率可以認為不變，機組相對內(nèi)效率的變化主要由中、低壓缸效率的變化引起。因此計算中間再熱機組主蒸汽參數(shù)變化引起的功率增量時，完全可以認為機組的相對內(nèi)效率是不變的。同理，對于再熱后各中問級組，第1級組的理想比焓降為一PNH1】一PNH1】可以求出再熱后的關系式礬P8由弗留格爾公式便可得出再熱汽壓力比例于汽輪機的主蒸汽流量DDO一旦P。9D。一DII將9代入8中，得再熱后的HL。的關系式。，N一M鞋一D10114椎導H由于最末級處于濕蒸汽區(qū)，濕蒸汽的干度不容易求出，故不能簡單的順延中間級的焓降公式。AH88一TH由下式推導出一P0UP08AH,3H一一3P。AHC綜上所述，即可以求得主蒸汽壓力的變化對機組功率P的影響一S。卻。D0魯一N星0卻。NL一I1。368汽輪機技術第52卷THE,8C。一卜一N圭L】卻。其中計算主蒸汽焓升變化量時，主要是要確定鍋爐給水焓值地。TOB“0再腋。塒或HIFST器一I112主蒸汽壓力變化對機組吸熱量Q的影響由統(tǒng)一物理模型可知，機組的吸熱量公式為由于在固定工況下，熱力系統(tǒng)的結構矩陣A，以及各抽氣段的抽氣比例均視為不變值。所以凝結水在回熱加熱段的焓升不變，給水的變化主要考慮排氣焓值的變化。再熱后鞏K一C122的推導HHH一H對上式進行全微分得QDT,I一1H1I一1Q6FD日Q12在主蒸汽的吸熱部位只在鍋爐中，還有在再熱部分。在統(tǒng)一物理模型中，可以將主蒸汽的吸熱量的部位劃分到第一個小鍋爐中，還有就是再熱部分中的第N個小鍋爐中，其它鍋爐的吸熱量視為零。Q為其從閥門或者高壓側汽封進出的輔助汽水流量的代數(shù)和進入為正，流出為負，I1NL。對機組的循環(huán)吸熱量Q進行全微分。QNLHB3P。NL卻。其中I1和N進一步化簡為Q1AD0D0LHBADDH為證明機組循環(huán)吸熱量Q隨主蒸汽壓力變化的變化量,AQ，只需求出AD。、AHB。、ADAHB的變化量。121推導AHBAH一AHAH一H。一AH一AH?！?23推導AD0和ADH由上可知ADOO_P。，蛾告一薹墮PO】POP0_P。DO,AQDAH。一AHL00一帆【魯一莖卻。DAH一AH。13上文中提到的AH雖然沒有明確的計算公式，但是可以通過推導出變化后的再熱壓力P，進而求出變化后的再熱焓，AHH變一H。由公式1、11、13可最終推導出主蒸汽壓力參數(shù)的變化對機絹煤耗的影響的數(shù)學模型、嘉茗HHHH篡P4，個小鍋爐的實際焓降，。一，為鍋爐給水焓值。在式中P叼魯P。十一。P。叩一N芝O告卻。一I1【一N童L魯】卻。一8。QC。一，一莖】。P。一。NI一6卻。再熱前2實驗數(shù)據(jù)驗證或一M。鞋D。一D再熱后為了進一步驗證上述模型的準確性和精確性，以某發(fā)電廠600MW發(fā)電機組型號為N60O一167537537為例如圖1進行實例分析，在主蒸汽壓力的改變下，分析對火電機組煤耗的影響。計算結果如表1所示。下轉第372頁372汽輪機技術第52卷經(jīng)過多次測試和反復修改后，終于通信成功，下面是通信成功時的數(shù)據(jù)及其分析。其中從站的地址為3，主站的地址為2，下面的數(shù)據(jù)均是十六進制。1主站發(fā)送1O0302494EL6，該報文是FDL狀態(tài)請求，用于搜索在總線上的活動站；主站接收到L00203O00516，表示地址為3的從站向主站反映自己是活動的。此時，通過在CCS中設置探針觀察到SPC3狀態(tài)寄存器地址為04H和05H的值為0X0841，說明此時SPC3的波特率為192KBICS，并且處于PASSIVEIDLE狀態(tài)，看門狗的狀態(tài)是BAUDCONTROL，并且DP狀態(tài)機處于WAIT_PRM狀態(tài)。2主站發(fā)送6805056883826D3C3EEC16，讀取從站的診斷信息；主站接收到68OBOB688283083E3C020500FFO00895L6，表示從站需要重新進行初始化參數(shù)。SPC3的狀態(tài)寄存器為0X0841，表明DP狀態(tài)機處于WAITPRM狀態(tài)。3主站發(fā)送680C0C6883825D3D3E8822240B0008O0BE16，設置從站的參數(shù)；主站接收到E5，這是從站對初始化參數(shù)的短確認。SPC3的狀態(tài)寄存器為0X0891，表明看門狗的狀態(tài)是DPCONTWL，DP狀態(tài)機處于WAITCFG狀態(tài)。4主站發(fā)送6807076883827D3E3E13233416，收到E5，然后繼續(xù)發(fā)送6807O76883825D3E3E13231416，仍收到E5。這是主站發(fā)送的組態(tài)配置報文，表示輸入與輸出的數(shù)據(jù)長度均是4字節(jié)，從站回答的E5是一個短確認。此時SPC3的狀態(tài)寄存器為OXO8AL，表明DP狀態(tài)機處于DATAEXCH狀態(tài)，同時指示燈亮。當DP從站進入數(shù)據(jù)交換狀態(tài)后，就可以進行正常的通信了。通過串口周期性地向從站發(fā)送數(shù)據(jù)，在CCS中使用探針觀察到程序接收的數(shù)據(jù)正確，同時串口調(diào)試助手也能正確接收到從站發(fā)出的輸入數(shù)據(jù)。在串13通信調(diào)試成功后，使用了CP5611和計算機作為主站，與從站進行通信測試，也獲得了成功。5結論因為PROFIBUS具有開放性、可靠性、擴展靈活和實時性等優(yōu)點，非常適合工業(yè)領域以及其它通信性能要求高的領域。由于PROFIBUS網(wǎng)絡提供24V電源，解決了模塊供電問題，尤其當模塊很分散且環(huán)境較危險時，這個優(yōu)點就非常明顯?，F(xiàn)在工業(yè)領域多采用單片機作為處理器，單片機的頻率低，在大量運算時很難有所作為，所以本系統(tǒng)在采用DSP和專用通信芯片后，大大提高了系統(tǒng)性能和擴大了使用范圍。參考文獻1侯維巖，費敏銳，編著PROFIBUS協(xié)議分析和系統(tǒng)應用M北京清華大學出版社，20062王征RS一232PROFIBUSDP從站接口設計與實現(xiàn)D北京清華大學，20043蘇奎峰，呂強，耿慶鋒，等TMS320F2812原理與開發(fā)M北京電子工業(yè)出版社，20064崔堅西門子工業(yè)網(wǎng)絡通信指南M北京機械工業(yè)出版社。2005上接第368頁HNO1NO2NO3N04NO5NO6NO7NO8圖1N600167537537型機組原則性熱力系統(tǒng)表1主蒸汽壓變化對機組煤耗率的變化3結論本文在統(tǒng)一物理模型的基礎上，通過偏微分的方法推導出主蒸汽壓力的變化對機組煤耗的偏微分公式，在本文中分析了主蒸汽壓力變化對系統(tǒng)內(nèi)部的各參數(shù)的影響，并做了定量的分析。由于模型簡明，為判斷主蒸汽壓力變化對機組效率起了指