锅炉给水泵运行性能机理建模与计算分析文献综述

 2022-10-23 10:10
  1. 文献综述(或调研报告):

前言:

近几年,我国的宏观经济进入底部调整阶段,全社会的用电量难有大起色,受国家去产能的影响,用电量持续回落,电力企业产生不小的冲击。另外,随着国家相关节能减排政策的相继出台以及电力改革的持续开展,火电机组在成本控制方面所面临的压力也与日俱增。在当前形势下,深入探索改善发电机组的运行安全和经济性的有效方法,成为电厂有效提高自身竞争力,顺应国家政策导向的重要途径。提高机组的经济性,是电力行业中不断探索的永恒课题,而机组运行的经济性,与主辅设备的性能及运行状况息息相关。通过各种有效途径来提高机组运行的经济性与稳定性,同时减少维护成本,最终为企业创造更大的效益。

给水泵及其汽轮机是机组中最复杂辅机设备,重要性不言而喻,同时,也是功耗居前的设备,其运行工况多变,运行的可靠性、经济性对机组异常重要。给驱动水泵的汽轮机系统复杂,控制策略多变,有着很大的调整空间。通过合理调整运行参数来提高设备的运行效率,并能实时监测其运行状态,为故障判断、维护检修提供依据,就可以为机组的运维经济性和企业的运营成本控制奠定基础。

国内外发展现状:

长期以来,国内火电厂往往只关注主机设备的运行参数和经济性影响,对给水泵、小汽轮机等辅机设备的往往不够重视,国内的研究院所和企业也少有振动监测方面的技术研究,也没有推出相关设备的故障诊断软件或平台。火电厂也仅执行定期巡回检查、事故分析等低层次的检测制度,甚至对低层次的设备监测制度的执行也不完善。当时国产给水泵的制造工艺方面的原因导致其运行可靠性并不是很高,加之有效监测手段的缺失,严重影响电厂稳定运行甚至造成经济损失。结合目前国内针对辅机设备监控的应用现状,从操作性和性价比等方面着手,建立具有一定实用方面优势的性能监测系统,配置故障诊断及预警方案,来保障给水泵经济合理运行,提高给水泵组运行稳定性,减少设备的非计划维修频次,对企业关于生产及维护成本的合理控制方面意义重大。

给水泵在构成机组热力循环系统中的地位和作用无法替代,所以其运行的实际状况需要及时掌握,随着机组参数的不断提高,以及更加严厉的国家节能环保政策法规的出台和企业自身效益的需求,对设备良好的参数配置和维护越来越重要。给水泵组相当于机组循环大系统中的“心脏”,对机组至关重要,其连续、稳定运行是保证机组稳定、经济性的重要因素。

目前有关给水泵组的相关效率的计算方法,主要是通过采集现场实验数据或者调取运行数据,采用“先分后总,由泵到机”的计算流程,计算如下:第一步,求泵的效率,由热力学方法计算轴功率,或者借助扭矩仪和转速测量装置同时测得扭矩和转速,运算得到轴功率;结合由泵的进、出口给水参数求解得到泵的有效功率,将有效功率与轴功率作比,定义为泵的效率。第二步,借助传动效率这个中间桥梁,由泵的轴功率逆行推导驱动给水泵汽轮机的排汽参数,主要指排汽焓,以确定小汽轮机的相对内效率。第三步,取泵效率、传动效率、小汽轮机效率的乘积定义为汽动给水泵组效率。

借助光电扭矩传感器实现联合循环电站中汽轮机轴功率的在线计算,通过光电扭矩传感器可以测量由于功率传递而引起的大轴的扭矩变形量,这个变形是通过氦-氖激光束测量紧贴在大轴上的不锈钢条纹码位置变化得到的。只需将传感器分别安装在不同的功率传递轴上,即可分别测量燃气-蒸汽联合循环电站燃气透平和蒸汽透平的轴功率。这种方法对于测量驱动给水泵汽轮机相对内效率具有重要的借鉴意义。但驱动给水泵汽轮机与给水泵之间间距较小,光电扭矩传感器感光片安装十分困难。因此,这种设想目前还没有得到广泛推广应用。

热力学测量方法:

对于锅炉给水泵的驱动汽轮机的性能测验来说,在实际中一般应用的方案两个:第一个方案是对小汽轮机进行热力计算,测量其内效率值,但对于凝汽式小汽轮机来说,末级叶片已经处在湿蒸汽区内,蒸汽干度无法准确获得,排汽焓值无法用常规办法测量,监测相对内效率方法难以实现;另一个方法是根据能量守恒原理,通过测量锅炉给水泵效率和获得的能量来确定小汽轮机输出功率,同时把整个机组的热力系统作为一个整体进行热力、质量守恒相关计算,最终获得小汽轮机出入口蒸汽参数值得到输入功率并实现其效率的监测。将驱动小汽轮机、给水泵以及大轴、联轴器等部件的整体作为一个汽动给水泵组合,则泵组的总效率就可以定义为:给水泵实际发生的做功功率与驱动用小汽轮机实际获得的蒸汽在各级中所做的功率(理想内功率)之比。

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