0 前言
中國改革開放之后,世界經濟形勢進一步調節,商業用電和城鎮居民耗電量猛增,驅使大空間發電機組開展滑壓調峰。而對滑壓調整的定義,不一樣的參考文獻有不一樣的界定,一是“汽輪發電機滑壓調整,在一切負載下將全部調節閥門開全,使一部分負載下節流閥損害最少”,即全部調節閥門開全,在一切負載下都靠主蒸氣工作壓力來調整負載;另一種界定是“汽輪發電機滑壓運作時,調節閥門開全或開啟度不會改變”。
因而現階段火力發電廠發電機組滑壓運作關鍵有下列3種方法:①開全全部調節閥運作,即在一切負載下是根據調整主汽工作壓力來調整負載,這時調整級的節流閥損害最少;②開全一部分調節閥門運作,即一部分調節閥開全,另一部分關完,那樣在部份負載時達到進汽量規定,還可以保持一定的主蒸氣工作壓力;③調節閥不動足,維持一定開啟度開展滑壓運作,那樣會產生很大的節流閥損害。文中將完成4種運作方法的經濟效益較為:
①開全一部分調節閥門運作;
②開全全部調節閥運作;
③全部調節閥不動足;
④一部分調節閥開全,一部分調節閥不動足。
1 發電機組設計方案現狀
中國如東方汽輪機廠、上海汽輪機廠、哈爾濱市汽輪機廠等生產制造的汽輪發電機,在額定值工作狀況設計方案時一般不容易設計方案為全部調節閥門開全,為了更好地在低主要參數時仍可帶額定值負載,設計方案時總得留一個一部分開始的調節閥門,這就導致了發電機組具體滑壓運作時調節閥門運作方法與發電機組設計方案工作狀況的調節閥門運作方法有一定差別,到底哪一種滑壓運作調節閥門運作方法更經濟發展,是不是調節閥門開得愈多愈好,文中以N600-16.7/537/537型發電機組為例子,測算較為發電機組由三閥開全變換到四閥開全、一部分打開時的合理性,再較為發電機組由三閥開全變換為只開兩閥時的合理性。
2 案例測算
某一臺600MW發電機組,機組轉速比n=3000r/min,設計方案負荷下,新蒸氣工作壓力P0=16.7MPA,新蒸汽溫度t0=537℃,主汽額定值D0=1792.462t/h,調整級后工作壓力p2=10.5MPA,髙壓缸排汽工作壓力3.581MPA,髙壓缸排汽環境溫度314.4℃。
表1 調整級關鍵特點主要參數
表2 閘閥噴頭配氣機構
該發電機組具備4只調節閥門,經濟發展工作狀況為三閥開全,流量不會改變,更改調節閥門運作方法,測算并較為汽輪發電機作功的差別,更改調節閥門運作方法時,發電機組再熱環境溫度和再熱工作壓力同樣,即中低電壓缸作功同樣。因此較為更改調節閥門運作方法時汽輪發電機作功差別只需較為其調整級和超高壓缸焓降。
2.1 調節閥門由三閥改成四閥
2.1.1 測算剖析
應用弗留格爾計算公式出調整級后工作壓力保持一致時,調整級前工作壓力的轉變。因為弗留格爾公式計算的應用前提是載流總面積不會改變,因而在流量不會改變的條件下,三閥開全改成四閥全開時,穿過原先3只閥的總流量將降低,總流量反比例于載流總面積
(1)
式中:D3x表明四閥全開時,穿過原先3只閘閥的總流量;D3y表明三閥全開時,穿過3只閘閥的總流量;F3表明前3只閘閥開全的操縱總面積;F4表明4只閥全開時的操縱總面積。
即穿過前調節閥門噴頭組的總流量將下降到以前的75%,這時運用弗留格爾公式計算能求4只閥全開時調整級前的工作壓力P01,滑壓運作時,主蒸汽溫度不會改變即t01=t0,弗留格爾公式計算為
(2)
其臨界壓比
式中:k取1.3,帶入數據信息p0=16.7MPA,p2=10.5MPA化簡得
(3)
用MATLAB作該函數公式的圖型如下圖1所顯示。
圖1 調整級前工作壓力與4號閘閥總面積關系圖
♂
該發電機組(F4-F3)/F3=1/3,得p01=13.89MPA,即四閥全開時的調整級前工作壓力,這時并無節流閥損害,因為蒸氣的氫壓高,可以用理想氣體焓降公式計算表述為
(4)
因而,該發電機組由三閥開全替換成四閥開全,其理想化焓降比可為
(5)
由t01=t0帶入統計數據得
不難看出,該發電機組在同樣總流量下四閥開全較三閥全開,調整級理想化焓降降低了類似40%,在這里,大家根據供熱測算進一步認證:
查焓熵圖得,三閥全開時,調整級前的工作壓力、環境溫度和焓為
p0=16.7MPA,t0=537℃,h0=3393.6kJ/kg
調整級后的工作壓力、環境溫度和焓為
p2=10.5MPA,t2=455℃,ht=3246.4kJ/kg
四閥全開時,調整級前的工作壓力、環境溫度和焓為
p01=13.89MPA,t01=537℃,h01=3425.2kJ/kg
調整級后的工作壓力、環境溫度和焓為
p21=10.5MPA,t21=487℃,ht1=3332.6kJ/kg
設計方案工作狀況的理想化焓降
Δht=h0-ht=147.2kJ/kg
變工作狀況的理想化焓降
Δht1=h01-ht1=92.6kJ/kg
Δht1/Δht=0.629
與基礎理論測算基本一致,其理想化焓降降低
Δh=Δht-Δh=54.6kJ/kg
理想化狀況下少發的輸出功率
ΔP=D0Δh=12718.6kW
這時髙壓缸作功工作能力影響并不大。
2.1.2 提升改善
顯而易見三閥開全變換為四閥開全很不經濟發展,為了更好地提升4只調節閥門都打開的合理性。大家提到了下邊二種計劃方案:
①前3只調節閥門全開時,4號閥一部分開啟。這時存有節流閥損害,調整級后工作壓力和環境溫度會較四閥全開時有一定的更改。
②4只調節閥門均一部分打開,維持同樣的開啟度,即單閥調整。由測算剖析得知,每只閥開啟75%~100%時流量始終不變,在開75%時,每只閥均流滿,這時節流閥損害較大,開100%時,無節流閥損害。
現階段3只調節閥門全開時,4號閥一部分打開時,4號閥的操縱總面積減少,存有著節流閥損害,調整級后工作壓力和環境溫度都是會減少。焓熵圖上表明為,一個等過s程和一個h不會改變全過程的累加,如下圖2所顯示。
圖2 等熵節流閥平面圖
♂
為了更好地方便剖析,大家現舉4號閥只開50%為例子開展測算科學研究。這時,
式中:D'3x表明4號閥只開50%時,穿過原先3只閘閥的總流量;表明4號閥只開50%時,4只閘閥的操縱總面積。
不考慮到節流閥損害時,由里面的弗留格爾公式計算得知調整級前工作壓力為p'0=14.98MPA,t'0=537℃,
考慮到節流閥損害時,調整級后工作壓力不會再為p2=10.5MPA,t2=474℃,而降至P'2=10MPA,t'2=471℃。
這時可以看成是由P'0,t'0到p2,t2的等s全過程,再加上p2,t2到p'2,t'2的h不會改變全過程,如下圖2所顯示。
查焓熵圖得
p'0=14.98MPA,t'0=537℃時,焓和熵各自為h'=3413.1kJ/kg,s'=6.48kJ/(kg·K);
p2=10.5MPA,t2=474℃時,焓和熵分別為ht1=3298.0kJ/kg,s2=6.48kJ/(kg·K);
p'2=10MPA,t'2=471℃時,焓和熵各自為h't1=3298.0kJ/kg,s'=6.50kJ/ (kg·K)。
這時調整級理想化焓降為
工作溫度為27℃,作功水平的損害為
這時髙壓缸進汽主要參數減少,髙壓缸作功工作能力減少。
較為得知,前3只閘閥開全,4號閘閥一部分打開,顯而易見比四閥開全經濟發展,但比不上設計方案工作狀況經濟發展。
前3閥由開全更改為一部分打開,第4閥也一部分打開,使之維持同樣的開啟度。極限值狀況下假定,4只閘閥均開75%,這時,每一個閥在其開啟度下,全是滿總流量穿過。
不考慮到節流閥損害時,調整級前工作壓力和環境溫度為
考慮到了節流閥損害后,調整級后工作壓力和環境溫度不會再為p2=10.5MPA,t2=455℃,而變成p″2=9.0MPA,t″2=447℃。
這時可以看作由p0=16.7MPA,t0=537℃到p2=10.5MPA,t2=455℃的等s全過程和p2=10.5MPA,t2=455℃到p″2=9.0MPA,t″2=447℃的h不會改變全過程的累加,如下圖2所顯示。
查焓熵圖得
p0=16.7MPA,t0=537℃時,焓和熵各自為h0=3393.6kJ/kg,s0=6.41kJ/(kg·K);
p2=10.5MPA,t2=455℃時,焓和熵分別為ht=3246.4kJ/kg,s0=6.41kJ/(kg·K);
p″2=9.0MPA,t″2=447℃時,焓和熵各自為h″t=3246.4kJ/kg,s″=6.47kJ/(kg·K)。
這時調整級理想化焓降為
Δh't=h0-h″t=147.2kJ/kg
工作溫度為27℃,作功工作能力損害為
e'1=T(s″-s0)=18kJ/kg
較為得知,4只閘閥均開75%時,盡管比不上設計方案工作狀況經濟發展,但比四閥開全和前3只閘閥開全,4號閥只開一部分經濟發展。進一步測算得知4只閘閥維持同樣的開啟度在75%~100%變化時,其合理性均比四閥全開時好。
在這里全過程中,考慮到這時泵的耗功:、
PP=D(p0υ0-p1υ1)/ηP (6)
由于流量并沒有更改、高效率不會改變,而p0υ0、p1υ1都沒有更改,因此泵的耗功幾乎不會改變。
2.2 調節閥門由三閥開全改成兩閥開全
調節閥門由三閥開全改成兩閥開全,此刻總流量會縮小,減少為以前的2/3,再按弗留格爾計算公式較為發覺,盡管總的總流量變成原先的2/3,但流過前兩閥的總流量并沒更改,由弗留格爾公式計算得知,調整級前的工作壓力都沒有更改,調整級焓降Δht也始終不變,可是調整級少發的輸出功率ΔP1=2DΔh/3=2ΔP/3,作功卻變成原先的2/3,髙壓缸、中壓缸、低電壓缸的作功都是會降低,這時并不經濟發展。
3 結語
①根據測算發覺,調節閥門并并不是開得愈多愈好,最好是依照汽輪發電機的設計方案工作狀況運作。
②此發電機組三閥開全開展滑壓運作的合理性最好是,前三閥開全4號閥維持一定開啟度的合理性好于四閥開全滑壓運作的合理性。四閥開全維持在同樣開啟度的合理性與其說開啟度相關。
③4號閥的操縱總面積越鐘頭,由三閥開全替換成四閥全開時,調整級前工作壓力減少得越低,即調整級作功降低得越低,合理性越好。這對汽輪發電機調節閥門的設計方案有一定指導作用,設計方案時4號閥操縱總面積不適合做得很大。