330MW机组冷端多因素耦合智慧化技术研究与应用

330MW机组冷端多因素耦合智慧化技术研究与应用

郑展友1   韩立2

（1.湛江电力有限公司  湛江市 524099   2.西安热工研究院  西安市  710043）

摘要：主要简述了330MW机组冷端多因素耦合智慧化技术研究的技术路线，系统建模的构思。形成了一套完整的机组冷端多因素耦合智慧化技术信息管理平台体系和技术实施与应用效果。

关键词：机组冷端；多因素；耦合智慧化技术；研究与应用

引言

湛江电力有限公司现有四台330MW凝汽式汽轮机组，每台机组配置有两台双速循环水泵，凝汽器采用海水直流冷却系统。循环水泵流量受海水潮汐变化影响较大，凝汽器真空受循环水温度、流量变化影响明显。近年来机组负荷率下降，随着机组负荷变化和海水温度变化，循环水泵运行方式缺乏合理指导，通过开展机组冷端多因素耦合智慧化技术研究和应用工作，实现汽轮机冷端系统性能在线监测、诊断及运行优化功能，及时指导运行人员调整循环水泵的运行方式及检修制定相应冷端设备的整治计划，解决机组运行真空较设计值偏差大的问题，并维持了机组在最优背压条件下运行。对提高机组运行真空、降低供电煤耗具有重要意义。

1  机组冷端多因素耦合智慧化技术研究构思和实施

采取“需求牵引、问题导向、技术创新、技术突破、工程实践”的技术路线，研究开发了冷端在线监测、诊断及优化系统,实现了冷端多因素实时耦合智慧化寻优功能平台；研发过程中，提出了海水潮汐变化和冷却水流量变化的自适应函数曲线，实现了循环水流量和系统阻力的精确计算。根据机组多设备协同运行，结合供电供汽特征确定凝汽器热负荷，给出多参数多变量冷端系统在线诊断及在线运行优化系统的最优运行方案，创新优化治理冷端相关系统及设备，及时准确地进行冷端系统运行优化调整，提高了机组的安全性和经济性。形成了一套完整的机组冷端多因素耦合智慧化技术信息管理平台体系。

1.1 根据用户端的需求，研发冷端在线监测、诊断及优化系统，建立冷端系统数学模型。

机组冷端多因素耦合智慧化技术具有冷端系统性能在线监测、诊断和运行优化三大功能模块。系统充分利用了机组SIS 系统实时参数源，并优化系统开发数据采集，其中，凝汽器及抽空气系统、循环水系统及凝结水系统等共采集了102 多个运行参数,自动寻优运算考虑了环境因素、运行变工况和设备系统等多个因素。

为了建立凝汽器计算模型，在完成凝汽器摸底试验过程中，在测量数据采集方面提出了试验过程中应监测并保持凝汽器的水室水位在充满状态；选择海水作为工质的物性参数计算凝汽器性能，增强了凝汽器性能计算结果的可信度和准确度。其中，功能模块中诊断结果效果图如图1，运行优化处理逻辑图如2。

图1  诊断结果图                               图2 运行优化处理图

   在研发过程中，为了实现项目冷端系统功能要求首先对现有DCS 系统实时监测参数数据情况进行综合评估，对不满足项目开发要求的机组增设或完善了数据信息来源，对冷端性能测量、计算方法及寻优模式进行了优化创新。建立了冷端系统数学模型并研发了冷端智慧化运行系统软件，同时，取得了《汽轮机冷端性能在线监测系统》软件著作权：系统能利用了机组实时运行数据，实现了冷端系统多参数多因素智慧化自动寻优，并给出实时最优方案。

1.2  根据循环水泵流量受海水潮汐变化影响较大的特点，提出了海水潮汐变化和冷却水流量变化的自适应函数曲线（如图3），实现了循环水流量和系统阻力的精确计算。

图3海水潮汐变化和冷却水流量变化的自适应函数曲

针对海水直流冷却系统的不同特点，改进冷端诊断和优化算法。充分考虑潮位的变化对循环冷却水的影响，根据现场测量的原始数据用最小二乘法拟合出潮位（进水前池水位）变化和冷却水流量变化的自适应函数曲线，精确计算循环水的实际流量和阻力。

1.3 实现了冷端多因素实时耦合智慧化寻优功能。

首先对每台机组进行凝汽器性能跟踪试验，进行数据采集分析，并得出单机单台循环水泵高速和低速运行时，凝汽器压力与热负荷和循环水入口温度关系曲线，根据机组多设备协同运行，结合供电供汽特征确定凝汽器热负荷，给出多参数多变量冷端系统在线诊断及在线运行优化系统的最优运行方案，运行人员根据最佳运行方式和煤耗影响情况及时准确地进行冷端系统运行优化调整，提高了机组的安全性和经济性，寻优功能效果图如图4。                               图4寻优功能效果图                 

2 冷端系统及设备优化治理情况

为了使机组冷端多因素耦合智慧化技术信息管理平台体系取得更好的经济效益，用户端必须保持凝汽器真空系统的严密性良好和凝汽器钛管的清洁度。

2.1 对凝汽器真空系统严密性的优化治理

为了提高凝汽器真空系统严密性，湛江电力有限公司利用机组大小修对凝汽器进行灌水查漏，对漏点进行堵漏，汽轮机本体重点对低压缸轴封结合面、低压联通管法兰等

严密生进行检查处理。近几年来湛江电力有限公司真空严密性试验真空平均下降速度均≦0.2kPa/min。

2.2 对凝汽器钛管清洁度进行优化治理

为了提高凝汽器清洁度，机组运行中湛江电力有限公司优化胶球清洗装置及凝汽器WSD在线清洗装置运行程序。机组停运后对凝汽器进行清洗，机组大修期间根据钛管清洁度情况安排酸洗等，并取得非常好的效果。

3 技术应用效果

机组冷端多因素耦合智慧化技术在湛江电力有限公司应用三年多来，硬件和软件系统运行稳定可靠，能够全面准确地分析机组冷端系统运行状态；发现了凝汽器冷却管脏污、凝结水泵电耗偏大、凝汽器热负荷偏大、凝汽器运行侧循环水流通不畅、凝结水过冷度大、循环水泵运行方式不合理等问题；并提出了具体的解决方案，指导运行人员及时调整，有效地提高了机组经济运行水平，其中，凝汽器真空提高了1.5-2KPa，每年节约燃煤约3.2万吨，取得了良好的经济效益和社会效益。

结语

机组冷端多因素耦合智慧化技术系统可以准确地判断出机组真空的影响因素，能及时优化冷端设备的运行方式或制定治理计划，从而适应机组调峰要求，并维持机组最优运行背压，提高了冷端系统的调整灵活性，解决了冷端运行优化不及时不准确的问题。提供了一种基于冷端运行优化技术的节能优化调整的方法。为互联网体系下电厂冷端系统在线性能监测、诊断、在线运行优化与分析提供了先进平台，对于对提高机组冷端运行优化调整的灵活性及降低发电成本，提高节能减排效率具有重大的理论和应用价值。

参考文献：

【1】 于新颖、居文平、马汀山等  《表面式凝汽器性能试验规程》 GB/T 37753—2019 ；

【2】 于新颖、朱立彤、居文平  《凝汽器与真空系统运行维护导则》 DL/T 932—2005 ；

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