火电厂给水泵汽轮机系统热经济分析与优化设计

摘要

电站的热经济性不仅依赖于机组本身，还与电厂辅机的配置和运行方式有着密切的联系。同时，随着汽轮发电机组的单机容量和蒸汽参数的提高，锅炉给水压力也持续升高，这就要求给水泵必须提供更高的扬程与驱动功率。电站锅炉给水泵驱动方式主要有电动和汽动两种，与电动给水泵比较，汽轮机驱动给水泵具有转速高、功率大、节省厂用电、可配合主机滑压运行进行滑压调节、减少节流损失、并且可以实现能量的梯级利用等诸多优点。因此，高效率的汽动泵具有非常广阔的市场和良好的运用前景。给水泵汽轮机的配置和连接方式、小汽机的配置和连接方式以及给水泵汽轮机变工况特性均会对机组经济性产生影响。由此可见，对给水泵汽轮机系统进行热经济分析与优化设计是十分必要的。
　　 本文主要对给水泵汽轮机系统运行方式、给水泵汽轮机变工况特性对热经济性影响进行综合分析和优化计算。论文基于VB编程和MATLAB优化，采用热平衡方法及(火用)分析方法对给水泵汽轮机进行了分析计算，给出小汽轮机的热效率、(火用)效率以及泵组热效率，得出机组在不同运行方式及不同工况下，给水泵以及给水泵汽轮机的效率与主机流量之间的关系。并利用现场采集的给水泵汽轮机运行实测数据与计算数据进行比较，得出其误差均在工程允许范围内，证明了该计算方法的正确性。并且得出给水泵汽轮机的效率与其工作参数的关系式，为提高给水泵汽轮机的经济性提供了理论依据。
　　 考虑到给水泵汽轮机的抽汽量及其抽汽参数会对主汽轮机和小汽轮机的功率产生影响，因此建立了主汽轮机功率优化的目标函数。利用遗传算法，寻求在不同工况下给水泵汽轮机的最佳抽汽参数1，从而提高主汽轮机的输出功率。最后，阐述了给水泵汽轮机在低负荷下运行时存在的问题，对其进行分析而且得出了一些防止措施。以上结果为提高给水泵汽轮机的经济性可提供一定的帮助。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题的目的和意义

1．2 国内外的发展情况

1．3 本文的主要内容

1．4 本章小结

第二章 泵驱动方式及驱动给水泵汽轮机的设备特点

2．1 给水泵驱动方式

2．1．1 电动机驱动

2．1．2 主汽轮机驱动

2．1．3 小汽轮机驱动

2．2 驱动给水泵汽轮机的简单介绍

2．3 驱动给水泵汽轮机的型式

2．3．1 背压式

2．3．2 背压抽汽式

2．3．3 凝汽式

2．4 小汽轮机驱动给水泵的优点

2．5 本章小结

第三章 (火用)分析理论基础

3．1 (火用)的意义及其定义

3．2 (火用)分类

3．3 (火用)分析

3．4 评价(火用)分析的准则

3．5 本章小结

第四章 泵的性能及参数的确定

4．1 泵的主要参数

4．2 泵的相似定律

4．2．1 相似条件

4．2．2 相似定律

4．3 给水泵主要参数的确定

4．3．1 给水泵出口压力的确定

4．3．2 给水泵转速的确定

4．3．3 给水泵扬程的确定

4．3．4 给水泵效率的确定

4．3．5 给水泵功率的确定

4．4 机组定压调节与滑压调节的特点

4．5 本章小结

第五章 给水泵汽轮机效率的分析

5．1 给水泵汽轮机热效率的确定

5．1．1 给水泵汽轮机的运行特点

5．1．2 给水泵汽轮机热效率的确定

5．1．3 给水泵汽轮机(火用)效率的确定

5．2 给水泵汽轮机组效率的确定

5．3 给水泵汽轮机变工况的实例分析

5．3．1 机组简介

5．3．2 给水泵工作参数与主汽轮机负荷的关系

5．3．3 给水泵汽轮机工作参数与主汽轮机负荷的关系

5．3．4 给水泵汽轮机效率与压力关系式的确定

5．4 本章小结

第六章 给水泵汽轮机的优化分析

6．1 遗传算法的基本原理

6．1．1 编码

6．1．2 遗传算法的基本算子

6．1．3 适应度值及约束条件的处理

6．2 弗留格尔公式

6．2．1 弗留格尔公式的表达式

6．2．2 弗留格尔公式的应用条件

6．3 弗留格尔在给水泵汽轮机中的应用

6．4 遗传算法在给水泵汽轮机中的应用

6．5 本章小结

第七章 给水泵汽轮机在主机低负荷运行下的分析

7．1 采用辅助电动泵

7．2 增加喷管的面积

7．3 高压补汽

7．3．1 高压蒸汽的外切换

7．3．2 高压蒸汽的内切换

7．3．3 新汽的内切换

7．4 本章小结

第八章 全文总结与展望

8．1 总结

8．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表论文