【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 29)式所示，式中涉及到的參數(shù)包括了凝汽器變工況運(yùn)行中的三大主要變量：排汽量 cD，循環(huán)水量和循環(huán)水入口溫度 1wt。 背壓變化對(duì)機(jī)組微增功率的影響 — 般說來，排汽壓力越低，熱經(jīng)濟(jì)性越好。對(duì)一臺(tái)壓臨界 300MW 機(jī)組，凝汽器真空每降低kPa1,機(jī)組熱耗率約上升 %,供電煤耗約增加。所以凝汽器的真空 300MW 汽輪機(jī)組冷端運(yùn)行優(yōu)化的軟件實(shí)現(xiàn) 12 能否保持最佳工況就顯得特別重要。事實(shí)上，汽輪機(jī)實(shí)際運(yùn)行的排汽壓力基本高于其目標(biāo)值。在我國(guó)銅管排汽壓力的設(shè)計(jì)值為 無論單機(jī)容量多大，其真空 在全年至少有一半時(shí)間內(nèi)達(dá)不到設(shè)計(jì)值，有的機(jī)組在夏季真空度只有 88%。因此，如何準(zhǔn)確地確定出背壓對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響，是相關(guān)人員普遍關(guān)注的問題，對(duì)機(jī)組運(yùn)行和節(jié)能分析都具有重要意義。在確定凝汽器的最佳真空和最佳循環(huán)水流量的計(jì)算過程中，需要確定汽輪機(jī)背壓變化對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組電功率的影響。目前，工程上在確定排汽壓力對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組電功率的影響時(shí)通常采用以下幾種方法：熱力學(xué)方法、末級(jí)變工況方法、回?zé)嵯到y(tǒng)熱平衡法和等效熱降方法。以上幾種方法在工程計(jì)算中都有所應(yīng)用，但是在這些計(jì)算結(jié)果之間還存在著較大的差異，目前還沒有一個(gè)被人 們普遍接受的方法。因此，本章的重點(diǎn)工作就是通過計(jì)算和分析從以上各種方法中找出一種便捷、準(zhǔn)確的計(jì)算方法。 本文以 300MW 機(jī)組為例，以汽輪機(jī)額定背壓cP=、額定排汽量cD=，分別采用熱力學(xué)方法、等效熱降方法、回?zé)嵯到y(tǒng)熱平衡方法和末級(jí)變工況方法來計(jì)算當(dāng)排汽壓力變化時(shí)汽輪發(fā)電機(jī)組電功率的變化規(guī)律，并對(duì)其計(jì)算 結(jié)果進(jìn)疔比較分析。 背壓變化對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組電功率影響的幾種計(jì)算方法 熱力學(xué)方法 熱力學(xué)方法是以汽輪機(jī)裝置的基本熱力循環(huán)為基礎(chǔ)，通過對(duì)汽輪機(jī)循環(huán)熱效率 和內(nèi) 效率的修正，達(dá)到確定機(jī)組經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)變化的目的。圖 22為汽輪機(jī)裝置的一次中間再熱循環(huán)原理圖。由圖 22可見，一次中間再熱機(jī)組kg1蒸汽在鍋爐中的吸熱量 Q為： )()( 0 hrrhfwh hhhhsTQ ?????? ? （ 210） 式中， hT為蒸汽在鍋爐中的平均吸熱熱力學(xué)溫度， K。 rh?為再熱蒸汽系數(shù)，即再熱蒸汽流量與新蒸汽流量之比值；0h、fw、 rh、h分別為主蒸汽，給水，再熱蒸汽及高壓缸排氣的焓，kgKJ/；s?為工質(zhì)在循環(huán)過程中的熵增，s?可用一下公式計(jì)算： 300MW 汽輪機(jī)組冷端運(yùn)行優(yōu)的軟件實(shí)現(xiàn) 13 )()( 0 hrfw sssss ????? （ 211） 式中0s、fw、 rs、 h分別為主蒸汽，給水，再熱蒸汽及高壓缸排汽的熵。 對(duì)于非中間再熱機(jī)組，0?rh? 圖 22汽輪機(jī)熱力循環(huán)圖 圖 22所示循環(huán)的理想循環(huán)熱效率為： hCt TT /1??? （ 212） 汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的電功率可以表示為： gmriQP ????1 （ 213） 式中，gmri ??? ,分別為汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率，汽輪發(fā)電機(jī)械效率和發(fā)電機(jī)效率。 當(dāng)汽輪機(jī)背壓發(fā)生變化時(shí)，將引起汽輪機(jī)理想循環(huán)熱效率和汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率的變化，即 ririPPP ???? ????????? 11 （ 214） 式（ 214）除以（ 213）得到汽輪發(fā)電機(jī)組電 功率變化的相對(duì)值： 300MW 汽輪機(jī)組冷端運(yùn)行優(yōu)化的軟件實(shí)現(xiàn) 14 ririPP ???? ??????11 （ 215） 其中，由于背壓變化引起汽輪機(jī)理想循環(huán)熱效率的變化可表示為： chcriri TT TPP ?????? ?? （ 217） 式（ 217)中的第一項(xiàng)表示由于背壓變化所引起汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率改變引起的汽輪發(fā)電機(jī)組電功率變化率 ，主要是由于背壓變化導(dǎo)致汽輪機(jī)最末級(jí)余速損失變化而引起的。 1212tctcri HhHh ????? ??? （ 218） 式中， ri?， 1ri分別為背壓變化前后的汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率； 212, hch ??分別為 背壓變化前后的最末級(jí)余速損失，其數(shù)值可以由制造廠家提供的汽輪機(jī)余速損失曲線查得， 11, tHH ??分別為背壓變化前后整個(gè)汽輪機(jī)的理想焓降。 式（ 217)中的第二項(xiàng)是由于汽輪機(jī)背壓變化，引起汽輪機(jī)排汽溫度改變所引起的電功率的變化率。 ccc TTT ??? 1 （ 219） 式中， 1, ccTT分別表示背壓變化前后汽輪機(jī)的排汽熱力學(xué)溫度。 令PPCP ??則 PC就是汽輪機(jī)背壓改變以后汽輪發(fā)電機(jī)組電功率的修正系數(shù)。如果在額定背壓情況下汽輪機(jī)的電功率為 cl，那么當(dāng)背壓偏離額定背壓情況時(shí)汽輪發(fā)電機(jī)組電功率的變化值為： clPPCP?? （ 220） 回?zé)嵯到y(tǒng)熱平衡方法 回?zé)嵯到y(tǒng)熱平衡法是通過對(duì)汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)進(jìn)行熱平衡計(jì)算，得到當(dāng)排汽壓力變化時(shí)汽輪發(fā)電機(jī)組電功率的變化值]19[?；?zé)嵯到y(tǒng)熱平衡方法的主要計(jì)算步驟如下所示。 300MW 汽輪機(jī)組冷端運(yùn)行優(yōu)的軟件實(shí)現(xiàn) 15 1. 整理原始資料 把廠家提供的數(shù)據(jù)整理成回?zé)嵯到y(tǒng)汽水參數(shù)表，其中包括各處蒸汽焓，加熱器汽側(cè)壓力，疏水 溫度和疏水焓，加熱器出口水溫和出口焓（對(duì)于高壓加熱器水側(cè)壓力取為給水泵出口壓力，低壓加熱器水側(cè)壓力取為凝結(jié)水泵壓力）。 2. 進(jìn)行各級(jí)回?zé)岢槠禂?shù)的計(jì)算 當(dāng)排汽壓力變化時(shí)先假設(shè)各級(jí)抽汽壓力不變，然后根據(jù)各級(jí)加熱器熱平衡方程式來計(jì)算各級(jí)回?zé)岢槠禂?shù)j?、再熱系數(shù) rh?與排汽系數(shù) c?。 根據(jù)以上計(jì)算出的各系數(shù)由弗留格爾公式從最末級(jí)倒推依次算出背壓變化后各抽汽口的壓力，然后由新算出的各抽汽壓力再計(jì)算各級(jí)回?zé)岢槠禂?shù)j?、再熱系數(shù)rh?與凝汽系數(shù) c?，這樣反復(fù)疊代直到前后兩次疊代間的各級(jí)抽汽壓力的誤差滿足一定的要求為止 ,這時(shí)計(jì)算出的各級(jí)回?zé)岢槠禂?shù)j?、再熱系數(shù) rh?與凝汽系數(shù) c?就是真正變工況后的各系數(shù)。 根據(jù)上一步計(jì)算出的各抽汽系數(shù)再結(jié)合各處的焓值計(jì)算 lkg新汽的內(nèi)功 iw。 )( 110 sg jm sg jccjzj jrhrhi hhhqhw ?? ????? ? ???? （ 221） 式中， rhq為 1kg 蒸汽在再熱器中的吸熱量，j?為各級(jí)的回?zé)岢槠禂?shù)；jh為各級(jí)的回?zé)岢槠剩?c?為排汽系數(shù)； ch為排汽焓；sgj為軸封漏氣系數(shù)；sgj為軸封漏氣焓。 則汽輪機(jī)的電功率為： ??? （ 222） 式中， 0D為汽輪機(jī)新汽汽流量。 由于汽輪機(jī)在額定背壓時(shí)汽輪機(jī)的電功率為 clP,則當(dāng)背壓偏離額定背壓時(shí)汽輪發(fā)電機(jī)組電功率的變化值為 300MW 汽輪機(jī)組冷端運(yùn)行優(yōu)化的軟件實(shí)現(xiàn) 16 clPPP ??? （ 223） 汽輪機(jī)原理方法 汽輪機(jī)原理方法是通過對(duì)級(jí)的熱力 計(jì)算，得到背壓變化時(shí)汽輪發(fā)電機(jī)組電功率的變化值]20[。其計(jì)算可以按背壓 cP大于或小于臨界壓力 crP2而分為兩種情況]26[。 cr2上升 當(dāng)背壓由 crP2上升至 c時(shí) ，汽輪發(fā)電機(jī)組電功率的變化主要是汽輪機(jī)整機(jī)理想焓降 1H?和末級(jí)余速動(dòng)能2ch?減少引起的，則背壓由臨界壓力 crP2上升至 c時(shí)所引起的汽輪發(fā)電機(jī)組電功率變化值為： )]()([ 239。1 gmmciccr xxhHDP ???? ?????? （ 224） 式中， cD為低壓缸的排汽量，39。i?為背壓從 crP2上升至 c過程中的相對(duì)內(nèi)效率（未扣除濕汽損失和余速損失）； x為背壓升高和凝結(jié)水溫升高使最低一級(jí)回?zé)岢槠繙p少、汽輪發(fā)電機(jī)組電功率增加的系數(shù)，1?x； m為)( 1H??這段焓降的平均干度。 背壓由 crP2上升至 c過程中的整機(jī)理想焓降改變量為]20[： ])(1[1])(1[1)( /)1(222/)1(222kkcrccrkkcrccrcrt PPkwPPvPk kH ?? ??????? （ 225） 余速損失的改變量可以根據(jù)兩種工況下的速度三角形求出： )(21)( 22222 crc cch ??? （ 226） 式中， 22,wc分別是排汽壓力為 amp。時(shí)的末級(jí)動(dòng)葉出口的絕對(duì)速度和相對(duì)速度； crcrwc 22 ,分別是排汽壓力 zcrP?時(shí)的木級(jí)動(dòng)葉出口的絕對(duì)速度和相對(duì)速度；?為圓周速度， 2?為末級(jí)動(dòng)葉中 2w與輪周方向的夾角。 背壓由 crP2上升至 c過程中末級(jí)處于亞臨界工況，動(dòng)葉出口面積均為 bA，故 300MW 汽輪機(jī)組冷端運(yùn)行優(yōu)的軟件實(shí)現(xiàn) 17 常數(shù)???2222 vwvwADcrcrbc （ 227） 2/122222 )(ccrcrcr PPvvww ?? （ 228） 式中， crvv 22,分別是排汽壓力為 cP和 cr2時(shí)的排汽比容； n為多變指數(shù)， n可以用下式來計(jì)算： )1(2 kk kn ??? ? （ 229） 式中，?為噴嘴速度系數(shù)；k為定熵指數(shù)（絕熱指數(shù)），在濕蒸汽區(qū)xk ,1 ??,其中 x是蒸汽的干度。 把式（ 228)代入式（ 226),然后再把 式（ 225)和式（ 226)代入式（ 224),得到汽輪機(jī)背壓由臨界壓力上升時(shí)，汽輪發(fā)電機(jī)組電功率與臨界工況時(shí)電功率的差值為： ]}1)[(cos)1(]1)[(1])(1[{1122222/)1(239。22gmncrccrncrckkcrcicrmccrPPwkPPkkPPkwxxDP?????????????????? （ 230） 由于動(dòng)葉在臨界狀態(tài)下時(shí)有： bccrcr ADkwP 22 ? （ 231） 其中，凝汽式汽輪機(jī)末級(jí) crw2在通常真空變化范圍內(nèi)可以近似取為常數(shù) 370m/s 由上分析可知，當(dāng)背壓從臨界壓力 crP2上升到某一背壓 cP時(shí)，汽輪發(fā)電機(jī)組電功率的變化量為 crP?,而當(dāng)背壓從臨界背壓 cr2變化到額定背壓時(shí)，汽輪 發(fā)電機(jī)組電功率的變化量為 cr2，所以當(dāng)背壓從額定背壓變化到某一背壓 cP時(shí)，汽輪發(fā)電機(jī)組電功率的變化值為 crcr PPP 2????? （ 232） 300MW 汽輪機(jī)組冷端運(yùn)行優(yōu)化的軟件實(shí)現(xiàn) 18 2. 背壓由末級(jí)動(dòng)葉臨界壓力 crP2下降 背壓由 crP2下降只能引起蒸汽在末級(jí)動(dòng)葉斜切部分膨脹并偏轉(zhuǎn)，而不影響末級(jí)動(dòng)葉喉部前的參數(shù)，故汽輪發(fā)電機(jī)組電功率的改變量只與動(dòng)葉出口相對(duì)速度 2w有關(guān)，即 ]cos)(sin[ 222222222 gmmcrccr xxDP ?????? ?????（ 233） 式中， 2?為蒸汽 在末級(jí)動(dòng)葉斜切部分中膨脹時(shí)的偏轉(zhuǎn)角，度； 1?x這是因?yàn)楸硥合陆担Y(jié)水溫降低，壓力最低的回?zé)岢槠吭龃?，最末?jí)內(nèi)功率減小。 動(dòng)葉出口相對(duì)速度 2w的增大是由于背壓下降、動(dòng)葉中理想焓降增大引起的，因此 kkcrccrcrkkcrccrcrcrPPwkwkPPvPkkHww)1(22222/)1(22212222)(1111])(1[1)(2????????????? （ 234） 由上式得到 ])(121[11 /)1(2