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1、采用温差法对800MW机组汽动给水泵组效率测定及计算分析第50卷第3期2021年6月汽轮机技术TURBINETECHNOLOGYVo1.50No.3Jun.2021采用温差法对800MW机组汽动给水泵组效率测定及计算分析赵伟光,赵玉姿,王九崇(1东北电力科学研究院,沈阳110006;2国华绥中发电有限责任公司,绥中125222)摘要:首先表达了俄制800MW机组汽动给水泵组主要设计技术指标和现状,详细介绍了采用热力学温差法计算泵组效率的原理及方法.经修正计算得出:小汽轮机相对内效率为70,78%,比设计值低10,22%;汽耗率为5,41kg/(kW?h),比设计值高1.03kg/(kW?h).
2、给水泵组效率为75.4%,比设计值低5,6%;总扬程为3245.7m,比设计值479.2m.通过诊断分析,指出了汽动给水泵出力缺乏和效率低的原因,为以后经济运行及改良提出建议.关键词:小汽轮机;前置泵;给水泵;总扬程;泵组效率分类号:TK262文献标识码:A文章编号:1001-5884(2021)03-0230-04TheEfficiencyDeterminationandNumericalCalculationof800MWUnitSteamFeedPumpbyEmployingtheThermodynamicsTemperatureDifferenceMethodZHAOWei.guang
3、.ZHAOYuzi.WANGJiuchong2(1NorttheastElectricPowerResearchInstitute,LiaoningShenyang110006,China;2SuizhongPowerPlant;GuohuaCompany,LiaoningSuizhong125222,China)Abstract:Thekeytechnicalindexesandpresentstateof800MWunitsteamfeedpumparedescribedinthispaper,Theprincipleandmethodtocalculatetheefficiencyoft
4、hepumppackagebyemployingthethermodynamicstemperaturedifferencemethodareintroduced,Withcorrectioncomputation,theinternalefficiencyratioofsmallsteamturbineis70,78%,lower10,22%thanthedesignvale;thesteamrateequalsto5,41kg/(kW?h),higher1.03kg/(kW?h)thanthedesignvalue.Theefficiencyoffeedpumppackageis75.4%
5、,lower5.6%thanthedesignvalue;thetotalpumpingheadis3245.7m,lower479.2mthanthedesignvalue.Byapplyingthediagnoseanalysis,thereasonsforoutputshortageandlowerefficiencyofsteamfeedpumpareobtained.Thesuggestionsforfurthereconomicoperationandimprovementareproposed.Keywords:smallteamturbine;forepump;feedpump
6、;totalpumpinghead;pumppackageefficiency0前言俄制800MW汽轮机组配备两套50%容量(BMCR)汽动给水泵.每套汽动给水泵,分别由一台小汽轮机,一台给水泵和一台前置泵组成,主要设计经济技术指标见表1.试验是在国华绥中发电有限责任公司1号机2号泵组进行.该泵组自主机2000年1月13目并网发电,运行已7年多.近一年出现主机带额定负荷时,汽动给水泵出力明显缺乏.由于小汽轮机排汽处于湿蒸汽区域不能直接测量得到排汽焓,实际运行中的汽动给水泵组及小汽轮机的效率就无法得到.这对分析汽动给水泵出力缺乏原因带来困难.现采用热力学温差法,由实测泵组进,出口温度,计算得到给
7、水泵组效率,输入功率及小汽机排汽焓和效率.1温差法原理及效率计算过程水泉动叶旋转对介质做功,便介质获得有用功和各种损失产生的热量,热量出现就说明经泵的介质存在温升或温差.根据能量守恒定律得到:面G(+鲁+Z1)+一面I诼J=旦102(+吾+Z2)一I蕊J(1式中,G为流经泵组介质流量,kg/s;C,分别为流经泵组进,出El介质流速,m/s;i,i分别为流经泵组进,出El介质焓kJ/kg;A为功的热当量,A=丁,kcal/(kg.m);Z1,Z2分别为泵组进,出口管高度,m;N为泵组轴功率,kW;Nq为杂散损失功率,kW.由(1)式可得出轴功率:=+警+()卜(2).垫堂基查愿理将(2)式中第一
8、项焓差分解为:收稿日期:2007-04-28作者简介:赵伟光(1955.),男,高级工程师,从事汽轮机节能技术研究工作.第3期赵伟光等:采用温差法对800MW机组汽动给水泵组效率测定及计算分析231=()+()s为等熵温升,cC,s=2Hi1.(3)1.3小汽轮机轴功率确定式中,is为泵组出口压力F介质饱和焓,kJ/kg.(3)式中第一项为定压过程:().=7)(4)式中,C为定压比热,对于介质为水时C4.1868kJ/(kg?cC).(3)式中第二项为等熵过程:()=.如=00980665=H.D一,式中,P,P分别为流经泵组进,出口介质压力,MPa;u,P分别为流经泵组介质的比容和密度,n
9、l/kg,kg/m;H为泵组总扬程,m.当泵组进,出口管径相同C.=C,进,出口管高度相等Z=Z,将(3)式一(5)式合并,那么式(2)简化为:亩427(2一s)+H+(6)1.2泵组效率确定一Q一一_iGuHz427(一)圳+427(t2一ts)1二(7)式中,为有效功率,kW.式(7)中(t2一ts)=(t2一t1)+(t1一ts)=At+Ats;比值/Ne的数值较小,一般取0.O10.02,式(7)可简化为:一巫1式中,At为实测流经泵组出,人口介质温升,cC,At=t一t.;Nxz=Nz+N=+N式中,AN为泵组机械损失,kW.1.4小汽轮机排汽焓及效率计算(1)排汽焓确定:HK=H一
10、Nxz3600/GxkJ/kg式中,为小汽机进汽焓,kJ/kg;G为小汽机进汽流量,kg/h.(2)相对内效率计算:仉瓦式中,Hi为小汽机等熵排汽焓,kJ/kg.1.5泵组总扬程,流量和功率修正计算(1)转数偏离设计值对总扬程修正计算=H(等)式中,no,n为分别为给水泵设计转数和实测转数,r/min.(2)转数偏离设计值对(体积)流量修正计算=等no=n0式中,为实测泵组出水质量,体积流量,kg/h,m/h.(3)转数偏离设计值对功率修正计算=(等)2试验结果及特性当采用温差法确定汽动给水泵组及小汽机效率,对泵组进,出口温度测量精度要求比拟高.两处温度采用美国罗斯蒙特公司生产的精密级ptl0
11、0铂电阻(经标定)测量.试验是在主机负荷为770MW,720MW,640MW,570MW下进行,为了比拟将设计值和试验结果一同汇总于表2中.232汽轮机技术第50卷表2800MW汽轮机组的汽动给水泵及小汽机出力及效率试验计算结果汇总表序号工程单位设计值100%负荷9o%负荷80%负荷70%负荷1发电机端功率kW800O0o768131.3731046.9645982.8572256.7一2Bq进水压力/温度MPa/oc0.78/164.00.937/161.90.946/162.60.910/16o.20.856/156.5置3泵出水压力MPa2.482.5592.5452.4452.3004
12、进水压力MPa2.302.4992.4882.3962.2575出水压力MPa34.3O030.55830.35929.88628.637给6出水温度oc170.00167.75168.61166.25162.34水7出水流量kg/h1375949.5115470131113254.2990923.5888047.78泵体积流量m3/h1500.01258.81214.81079.0963.99转数4665.004466.744417.714289.034126.9010总扬程3724.93291.43271.53216.23073.9ll修正后总扬程3724.93590.13648.0380
13、4.83927.7泵12修正后流量m3/h15001314.61282.81173.61089.6组13修正后轴功率kW1698015560.915647.915297.714837.614效率%82.20215.77174.63673.00272.36715进汽压力/温度MPa/oc1.520/435.01.548/439.81.483/436.11.321/436.91.175/438.516进汽焓kJ/kg3331.703341.733334.473338.453343.86小17进汽流量kg/h744O0.073470.470647.862889.454375.718排汽压力MPa0.
14、008040.015140.014550.013170.01107汽19排汽焓kJ/kg2502.852672.402657.302657.882663.75轮20轴功率kW16980.013660.0313289.0211889.1410272.6221相对内效率%81.0070.65671.85272.30971.552机22汽耗率kg/(kw?h)4.385.3785.3165.2905.293根据表2试验结果,可以得到小汽轮机轴功率与效率和汽耗率关系曲线,汽动给水泵组流量与效率和总扬程特性曲线.2.1汽动给水泵组体积流量与效率特性曲线确定根据表2计算得到的容积流量(经转数修正后)和泵组
15、效率,拟合得到容积流量与泵组效率曲线,见图1.为了比较,将设计值一同绘制到图1,供参考分析.图1给水泵组的体积流量与效率关系曲线(1)由图1曲线(实线),拟合得到的设计容积流量与泵组效率曲线方程为:=一0.00002940+0.092520+11.3136式中,Q为设计体积流量,m/h.由上式可计算得到不同体积流量时的泵组设计效率.(2)通过表2中4个工况计算得到体积流量和泵组效率,按设计曲线变化趋势拟合得到图1曲线(虚线),曲线方程式为:叼=一0.000030Q+0.086603Qm+13.0式中,Q为试验经修正体积流量,m/h.按上式计算得到在设计流量(1500m/h)下的泵组效率为75.
16、4%,比设计值(81.0%)低5.6%.2.2汽动给水泵组体积流量与扬程特性曲线确定根据表2计算得到的容积流量(经转数修正后)和总扬程(泵组),拟合得到容积流量与总扬程曲线,见图2.为了比拟,将设计值一同绘制到图2,供参考分析.480440400360320280图2给水泵组的体积流量与扬程关系曲线(1)由相关设计数据,拟合得到设计容积流量与总扬程关系曲线(实线)和曲线方程:H=一0.0007243Q+0.623520+4605.57(2)通过表2中4个工况计算得到体积流量和泵组总扬程,按设计曲线变化趋势拟合得到图2曲线(虚线),曲线方程式为:月=一0.000933Q乞+0.763278Qm+
17、4200.00第3期赵伟光等:采用温差法对800MW机组汽动给水泵组效率测定及计算分析233按上式计算得到在设计流量(1500m/h)下的泵组总扬程为3245.7m,比设计值(3724.9m)低479.2m.2.3小汽轮机轴功率与相对内效率关系曲线确实定通过表2中4个工况计算得到小汽轮机轴功率和相对内效率,拟合得到曲线图3.73?鞲喂701.:t:.J.-.-L-:图3小汽轮机轴功率与相对内效率关系曲线由图3曲线得到小汽轮机轴功率与相对内效率关系曲线方程式:叼.=一0.000173+73.7166按上式计算得到在设计轴功率(16980kW)下的小汽轮机相对内效率为70.78%,比设计值(81%
18、)低10.21%.2.4小汽轮机轴功率与汽耗率关系曲线确实定通过表2中4个工况计算得到小汽轮机轴功率和汽耗率,拟合得到曲线图4.图4小汽轮机轴功率与汽耗率关系曲线由图4曲线得到小汽轮机轴功率与汽耗率关系曲线方程式:d=0.00002N+5.073998按上式计算得到在设计轴功率(16980kW)下的小汽轮机汽耗率为5.41kg/(kW?h),比设计值(4.38kg/(kW?h)高1.03kg/(kW?h).3试验结果的诊断分析通过以上得到的试验结果分析如下:3.1对小汽轮机诊断分析状况:在主机负荷为768MWEI,小汽机轴功率为13660kW,比设计值(16890kW)低3230kW;效率为7
19、0.656%;汽耗率为5.378kg/(kW?h);转数为4466.7r/min;折算到设计功率下的相对内效率为70.78%,比设计值(81%)低10.22%i汽耗率为5.41kg/(kW?h),比设计值(4.38kg/(kW?h)高1.03kg/(kW?h).原因:循环水流量缺乏.实测循环水流量为2388.7t/h,比设计值(3000t/h)少611.3t/h.由此造成小汽机背压升高达15.14kPa,比主机背压高出6.7kPa(设计小机背压比主机高4kPa),循环水温升和循环水出水温度比1号小汽机高2.2.循环水流量缺乏原因,一是循环水门未全开或入口管有障碍物;二是两台小汽机循环水进水管水
20、阻不同所致.2号小机进水管距总管较远(与1号小汽机比),水阻大于1号小汽机循环水管路的水阻,造成循环水来水分配不均.2号小汽轮机真空系统严密性达1.0kPa/min,凝汽器端差为8.7,均比邻机高.小汽轮机相对内效率下降明显,主要是通流间隙增大,造成级间漏汽量增加,使每公斤蒸汽做功能力下降;小汽轮机汽耗率的增加,就可以说明这一问题.其次是,经7年多运行,小汽轮机动,静叶片外表粗糙度增加,蒸汽在小汽轮机流动过程中阻力增大.建议:在解体检修中,对小汽轮机动,静叶进行粗糙度(喷沙)处理,在回装时按设计要求进行通流局部动静间隙调整;彻底检查循环水出,入水阀门开启程度及是否有障碍物,以便进一步确认循环水
21、流量缺乏问题;适度调整两台小汽机循环水流量(关小1号小汽机循环水入口门),以两台小汽机循环水出水温度为依据进行调整;利用小汽轮机停机时机,对真空系统进行找漏,使其真空系统严密性到达0.3kPa/min以内;利用现代化技术,对小汽轮机通流局部进行改造;原设计小汽轮机排汽压力偏高,与同等容量机组相比,当循环水与主机同一进水温度时,两者背压相差4kPa,这说明配套于小汽轮机凝汽器冷却面积偏小,如加大冷却面积可以使小汽轮机排汽压力进一步降低.3.2对给水泵组诊断分析状况:在主机负荷为768MW时,实测泵组效率为75.771%,总扬程为3591.4m,体积流量为1314.6m/h;通过拟合曲线折算到设计
22、流量(1500Ill/h)下的泵组效率为75.4%,比设计值(81.0%)低5.6%;总扬程为3245.7in,比设计值(3724.9m)低479.2m.原因:经7年多运行,前置泵,给水泵动,静局部外表粗糙度增加,水阻增大;通流局部问隙增大,端部轴封甩水严重,造成级间动能减少,出口扬程降低;原设计出厂达不到设计值.建议:在解体检修中,对前置泵,给水泵动,静叶进行粗糙度(喷沙)处理,在回装时按设计要求进行动静间隙调整,解决端部轴封密封不良造成甩水现象.有条件情况下,对给水泵进行现代化改造,可以使泵组运行稳定性提高,效率可达N83%以上.3.3对汽动给水泵组综合能耗诊断分析因小汽轮机和给水泵组效率
23、下降,造成小汽轮机耗汽量增加.在负荷768MW时,实测2号小汽轮机用汽量为73.47t/h,比相同负荷下设计值(64.44t/h)多耗汽量9.03t/h.按小汽轮机多耗汽量1.0t/h,机组热耗增加2.73kJ/(kW?h)计算,机组热耗升高24.65kJ/(kW?h),折算成煤耗为0.91g/(kW?h).按年平均负荷720MW,运行小时5500h计算,每年多耗标准煤3603.6t.这是一台汽动泵对经济性的影响.如果1号汽动给水泵效率也低于设计值,对电厂煤耗影响值将会成倍增加.4结论(1)通过试验,对于小汽轮机拖动的给水泵,采用温差法计算小汽轮机及泵组效率是可行的.(2)在主机负荷为768M
24、W时,经修正小汽轮机相对内效率为70.78%,比设计值(81.0%)低10.21%;汽耗率为5.41kg/(kW?h),比设计值(4.38kg/(kW?h)高1.03kg/(kW?h).(下转第237页)第3期范禹等:基于小波变换的电厂实时数据压缩存储系统237由世界,在LINUX操作系统系统下的大多数软件都是开放源码的,可以根据需要自由的参加所需的功能,LINUX下的MySQL数据库就是源码开放的.另外LINUX操作系统还具有平安性高,可靠性好,效率高等一系列优点,并且MySQL数据库执行效率高.因此,电厂实时数据压缩存储系统选用LINUX运行环境,数据库采用MySQL是非常适合应用要求的.
25、基于以上考虑,实时数据压缩存储系统体系结构设计如图2所示,系统主要包括如下几个主要模块:图2实时数据压缩存储系统体系结构(1)DCS取数模块:根据DCS系统的通信方式(网络,数据文件或串口等),负责从DCS系统获取实时数据,并将获取到的实时数据转换为标准格式,写入共享内存.这一模块是非标准的,是依赖于DCS系统的通信方式的,但这一模块后续的系统各模块都是标准的,可以适应任何DCS系统.(2)数据存储模块:定时读取共享内存的数据,将数据写入临时数据库,并根据压缩周期的设定,负责切换当前的临时数据库,对待压缩的临时数据库,调用数据压缩模块进行数据压缩.(3)数据压缩模块:调用压缩算法动态链接库,对
26、待压缩的临时数据库进行压缩,将压缩结果按规定的格式写入历史数据库,该模块所调用的压缩算法以动态链接库的形式给出,这使得系统可以方便地选择和增加不同的压缩算法进行数据的压缩,大大提高了系统的可扩展性和适应性.(4)MySQL内核的数据解压缩嵌入模块:修改MySQL内核,在数据库结果返回时,调用数据解压缩算法动态链接库,将压缩数据解压缩后提供应用户,使数据解压缩过程嵌入MySQL数据库系统.有了这个模块,数据解压缩的过程就被屏蔽在数据库中,用户可以使用熟悉的MySQL的标准接口使用数据库,大大提高系统的通用性.(5)实时数据发布模块:效劳程序,时刻监听实时数据请求端口,根据客户端请求,从共享内存读
27、取实时数据,提供应客户端,用于显示及其它用途.(6)www用户接口:基于www方式提供实时数据,实时趋势数据,历史数据的显示界面及系统配置界面,满足用户与系统交互的需要.综上所述,本实时数据压缩存储系统概括起来具有以下特点:(1)采用LINUX运行环境和,系统平安性高,可靠性好,效率高.(2)系统采用模块化设计思想,可移植性好,并且数据压缩与解压缩模块采用动态链接库的形式,算法选用和扩充灵活,可独立开发,满足不同数据压缩的需要.(3)系统采用MySQL数据库的标准访问接口,通用性好,用户使用方便,基于本系统可容易地进行系统二次开发,扩充功能.(4)系统提供实时数据发布和历史数据存储两项功能,能
28、满足在线故障检测和性能分析及离线的故障诊断,性能优化和预测维修的数据需求.(5)www方式的用户接口使用户可直接通过IE浏览器使用操作本系统,系统更易于管理,维护和使用.4结论在应用于电厂,化工等过程系统的数据压缩技术中,小波变换相对于分段线性插值类和编码类的数据压缩技术而言具有压缩比高,信号复原性好,便于相似检索等优点,是极具应用前景的数据压缩技术.本文设计的基于小波变换的电厂实时数据压缩存储系统,打破了以往实时数据库系统压缩算法固化,单一的缺点,压缩算法的选用和扩充方便灵活,并且利用本系统可直接进行时序数据的相似检索.参考文献1汤同奎,王豪,邵惠鹤.过程数据压缩技术综述J.计算机与应用化学
29、,2000,17(3):193197.2彭春华,林中达.PI实时数据库及其在电厂SIS系统中的应用J.工业控制计算机.2003,16(6):283O.3拓广忠,慕群.实时数据库原理及其压缩技术分析J.华北电力技术,2004,(6):l72O.4刘崇春,裘正定,杜锡钰.小波变换理论及其在信号处理中的应用J.北方交通大学,1997,21(1):2027.5张海勤,蔡庆生.基于小波变换的时间序列相似模式匹配J.计算机,2003,26(3):373377.(上接第233页)(3)在主机负荷为768MW时,经修正给水泵组效率为75.4%,比设计值(81.0%)低5.6%;总扬程为3245.7m,比设计值(3724.9m)f氐479.2m.造成1号汽动给水泵组出力缺乏,效率下降主要是:小汽机循环水流量缺乏,真空系统严密性差,通流局部效率下降;给水泵的动静叶间隙及外表粗糙度增加,导致级间漏泄增大所致.参考文献1冯金泉,蒋式柏.用贝克曼差示温度计测量水泵效率J.电力技术,1984,(4).2苏A.A.洛马金着.离心泵与轴流泵M.北京:机械工业出版社.1978.