汽轮机滑压运行最优初压通用计算模型研究

摘要

本文以火电机组热经济性分析的统一物理模型和数学模型为理论基础,以大型凝汽式汽轮发电机组为研究对象。在对机组滑压运行变工况过程中各热力学参数变化规律进行充分分析的前提下,借助矩阵偏微分理论,经过严密的数学推导从而建立了本文用于初压优化的目标函数,即热耗率相对变化率δq的计算关系式。该目标函数不但可以广泛适用于各类型凝汽式机组的初压优化问题,而且还可以全面计算热力系统各种参数(如主汽压P0、主汽温t0、再热汽温tzr、上端差△ti、下端差、辅助汽水、抽汽压损等)多元复合扰动对机组热耗率的影响,具有较强的通用性。为验证该目标函数的正确性,本文选用某660MW实际汽轮机组为例,计算了其进汽参数(主汽压、主汽温、再热汽温)多元复合扰动对机组热耗率的影响,并将计算结果与汽轮机制造厂家提供的热耗性能曲线进行对比,结果证明该函数具有很高的精确性,足以满足实际工程应用的需要。在此基础上,结合初压优化目标函数的最小化计算,再加上初压优化的约束条件即负荷与初压的合理变化区间,就得出了本文用于初压优化工作的汽轮机滑压运行最优初压通用计算模型。之后,利用此最优初压通用计算模型,结合机组实际运行数据,编制了初压优化程序,以各负荷下热耗率相对变化率δq取值最小为目标而得出了各负荷时的最低热耗qmin及与之对应的初压即机组在该负荷时的最优初压p0.opt。运用上述方法,最终得出了当环境温度(气温、循环冷却水入口温度)分别为20℃和33℃时,该机组滑压运行时在不同负荷下的最优初压及相应的最优滑压运行曲线:同时,提出了“最优定滑负荷分界点图谱”及“最优滑压斜率图谱”的分析方式与应用理念,为指导当前我国各类型火力发电机组的优化运行提供了一种新方法。