【正文】 分段擬合得到微增功率一排氣壓力關(guān)系是:△N=3107P k一 ≤P≤△N= k一 ≤P≤△N= k一 ≤P≤202202022400060008000100004 7 10 13排 汽 壓 力 (kPa)微增功率(kW)河海大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文31圖 38 機(jī)組功率與排氣壓力曲線圖（2）循環(huán)水泵和凝汽器性能運(yùn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù):循環(huán)泵功耗數(shù)據(jù)的相對增加功率是相對 100%開度增加的功率，相對增加功率以開度 100%為比較基準(zhǔn)，計(jì)算循泵功耗和微增功率差表 3 一 4 100MW 工況下循環(huán)水系統(tǒng)性能及計(jì)算負(fù)荷（MW） 100MW葉片開度（%） 100 80 60 40循環(huán)水溫度（℃） 8循環(huán)水流量（m 3/h） 24604 20956 17506 12523循環(huán)泵功耗(kw) 955 710 540 490排汽壓力(kp) 相對增加功率(kw) 0 循環(huán)水溫度（℃） 16循環(huán)水流量（m 3/h） 2。分段擬合得到微增功率一排氣壓力關(guān)系是: △N= k一 ≤P≤△N=4443P k一 ≤P≤△N=2895P k一 ≤P≤20220202240006000800010000120221400016000180006 8 10 12排 汽 壓 力 (kPa)微增功率(kW)圖 36 機(jī)組功率與排氣壓力曲線圖表 3 一 2 80MW 機(jī)組微增出力試驗(yàn)結(jié)果序號 名稱 單位 工況 1 工況 2 工況 3 工況 41 發(fā)電機(jī)功率 kW 2 排汽壓力 kpa 3 修正后熱耗率 Kj/kwh 4 修正后功率 kw 5 機(jī)組微增出力 kw 6 微增出力相對值 ％ 在 80MW 工況下，機(jī)組的排汽壓力從 變化到 ，機(jī)組功率由于背壓的升高而減小 ，相對變化率約 %。（1）機(jī)組微增功率性能數(shù)據(jù)：在 100MW、80MW、60MW 三個(gè)負(fù)荷下，一共 12 個(gè)工況的試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表 31。由 12 臺 KDv150 型立式葉片可調(diào)混流泵對凝汽器進(jìn)行供水，凝汽器型號為 N一 2。. 循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化計(jì)算根據(jù)循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行數(shù)學(xué)模型，對六臺 100MW 級火電機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化計(jì)算。從模型中的獨(dú)立變量來看，除了閥門開度為連續(xù)變量，其他如水泵工作葉片角度、水泵工作臺數(shù)等均為離散變量，是個(gè)具有復(fù)合類型的最優(yōu)化問題，求解中須將復(fù)合類型的問題轉(zhuǎn)化為單一變量類型問題。枚舉各種可能的運(yùn)行方式，在機(jī)組各部分安全運(yùn)行的前提下，挑選最大凈出力的運(yùn)行方式作為機(jī)組在指定排汽量下的最佳運(yùn)行方式。（NQ）2圖 35 并聯(lián)泵組性能示意圖（5）循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化的其他約束條件：熱力發(fā)電廠的工業(yè)用水量占循環(huán)水量的份額較小，且水量變化比較小，在建模中可以忽略不計(jì)，這樣總循環(huán)水量為 1mntipjiQ??揚(yáng)程 H功率 N流量 Q（HQ）1（HQ）2(HQ)1/2(NQ)1(NQ)1/2河海大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文27循環(huán)水系統(tǒng)的總阻力由 n 臺循環(huán)水泵并聯(lián)運(yùn)行產(chǎn)生的揚(yáng)程 Hp 來克服，即有Hoc=Hp循環(huán)水泵并聯(lián)運(yùn)行總流量的低限和高限循環(huán)水泵一般都有其長期穩(wěn)定運(yùn)行的工作范圍，設(shè)有 2 臺循環(huán)水泵并聯(lián)運(yùn)行，其性能曲線分別如圖 3 一 5 中的曲線 2 所示，1 號泵流量的高低限分別為 Q1max、Q lmin，2 號泵流量的高低限分別為 Q2max、Q 2min，并聯(lián)運(yùn)行的總性能曲線如圖 3 一 6 中的曲線 3 所示，則這 2 臺循環(huán)水泵并聯(lián)運(yùn)行總流量的低限和高限分別為圖中的曲線 Qmax、Q min，同理，n 臺循環(huán)水泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，只要知道每臺泵的流量范圍，就能確定處并聯(lián)運(yùn)行的后總的流量范圍，即有:Qmax≥Q≥Q min各凝汽器分路的阻力系數(shù)的低限當(dāng)?shù)?i 臺凝汽器循環(huán)水分路總的調(diào)節(jié)閥門開足時(shí)，其管路阻力系數(shù)最小，若記為，正常運(yùn)行時(shí)必須滿足ξ i≥ξ imin凝汽器正常運(yùn)行真空的高低限為了保證凝汽器以及整個(gè)機(jī)組的正常運(yùn)行，真空必須控制在一定范圍之內(nèi)設(shè) Pkmax和 Pkmin分別為背壓的高低限，則有Pkmin≤P k≤P kmax。泵的并聯(lián)運(yùn)行時(shí)候的情況，遵循揚(yáng)程不變、流量疊加的原則，并聯(lián)后的總功率等于各個(gè)泵功率之和。 圖 33 循環(huán)水系統(tǒng)的總阻力特性總循環(huán)水系統(tǒng)可以等效成圖 34 所示的系統(tǒng)，則供水母管 B 圖 34 母管制機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)等效示意圖系統(tǒng)總阻力特性為:并聯(lián)循環(huán)泵 并聯(lián)凝汽器組ACO河海大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文262()occABCHZQ????式中 Hoc 為 O、C 兩點(diǎn)的高度差，ξ AB為供水母管的阻力系數(shù)，可以根據(jù)管道水力計(jì)算或水力試驗(yàn)得到。另外從下面的曲線還可以直接查到泵在不同工作點(diǎn)的功耗，方便了計(jì)算。目前再國內(nèi)大型火力發(fā)電廠使用的循環(huán)水泵大多為混流泵，有些還可調(diào)葉片角度。D w是冷卻水量(kg/h)，△t 是冷卻水溫升，可以用下式計(jì)算 39。h計(jì)算獲得凝汽器總傳熱系數(shù) K 后，根據(jù)下式可以計(jì)算得到傳熱端差：河海大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文24????其中 Fc是冷卻水管外表面積(m 2)。φ w為考慮冷卻管內(nèi)流速的修正系數(shù)；φ t為考慮冷卻水溫度的修正系數(shù)；φ ζ 為考慮冷卻水流程的修正系數(shù)；中占為考慮凝汽器蒸汽負(fù)荷變化的修正系數(shù)； 修正系數(shù) ξ 的確定:由于總傳熱系數(shù)的主要決定因素是冷卻管內(nèi)流速和冷卻水溫，而汽側(cè)空氣的存在對這兩個(gè)因素的影響機(jī)理與水側(cè)臟污是相同的，所以，在凝汽器運(yùn)行過程中，系數(shù) ξ=ξm+ξc+ξa。別爾曼公式的顯著特點(diǎn)是比較全面地考慮了影響傳熱系數(shù)地各種因素，且考慮了比蒸汽負(fù)荷變化的修正系數(shù)，所以用該公式在進(jìn)行凝汽器變工況計(jì)算是比較合適的，當(dāng)然該公式在實(shí)際應(yīng)用時(shí)候也存在一些問題，比如設(shè)計(jì)工況下凝汽器的清潔系數(shù)選擇帶有一定的盲目性。通過計(jì)算也可以近似得到，然后用試驗(yàn)修正。凝汽器真空主要由排氣量 Dc，循環(huán)水溫度 twl，循環(huán)水量 Qr以及冷卻管材修正系數(shù) ξm，臟污系數(shù) ξc，汽側(cè)空氣聚集量修正系數(shù) ξa 有關(guān)，凝氣器的變工況特性可以用上面的式子表示。另外還可以利用汽輪機(jī)制造廠提供的汽輪機(jī)低壓缸排氣壓力對出力的修正曲線，從曲線 h 讀取常用工況下的數(shù)據(jù)然后擬合得到汽輪機(jī)特性，缺點(diǎn)是準(zhǔn)確性不高，因?yàn)殡S著汽輪機(jī)的使用，制造廠的曲線與實(shí)際情況可能有一定的差別。該特性可以通過熱力試驗(yàn)得出，一般在小范圍內(nèi)往往成非常好的線性變化。（3）優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)：循環(huán)水系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行研究就是要尋找一種合理地運(yùn)行方式。循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化過程很復(fù)雜，應(yīng)該考慮的因素很多，如循環(huán)水的進(jìn)水溫度、循環(huán)水的流速(量)、蒸汽的熱負(fù)荷、管子的清潔度、管網(wǎng)的阻力特性、凝汽器以及抽氣器的結(jié)構(gòu)特性，海水作為循環(huán)水的電廠還與潮汐有關(guān)。循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行實(shí)質(zhì)上是尋找機(jī)組的最佳真空，一般地，真空的升高可以使出力增加，但是同時(shí)循環(huán)水泵的電耗上升，廠用電增加，因而存在優(yōu)化的可能。河海大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文21圖 31 單元機(jī)組的循環(huán)水系統(tǒng)（1）單元制機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)：母管制循環(huán)水供水方式，如圖 32 所示，一般有 n 臺循泵并聯(lián)運(yùn)行，通過供水母管向 m臺凝汽器供水，根據(jù)機(jī)組運(yùn)行情況和環(huán)境條件(比如循環(huán)水入口溫度、沿海電廠的潮汐水位等因素)只需要開其中的某幾臺泵，或者全開，這樣也可以起到節(jié)能作用。單元制循環(huán)水供水方式，如圖 3l 所示，一般采用 2 臺容量 50%的循泵并聯(lián)對一個(gè)機(jī)組的 1臺或者 2 臺凝汽器供水，氣溫較低時(shí)候，運(yùn)行 1 臺泵就滿足凝汽器的工作要求，此時(shí)另一臺泵備用，氣溫較高時(shí)候，運(yùn)行 2 臺泵同時(shí)供水。過去，電廠運(yùn)行人員主要是依據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行循環(huán)水泵的運(yùn)行調(diào)節(jié)，雖然也能取得一定的經(jīng)濟(jì)性，但其效果取決于運(yùn)行人員的操作水平。對于只有 1一 2 臺機(jī)組的電廠，往往采用單元制，控制簡單，不同機(jī)組互相干擾。對于這個(gè)問題，本文第三章專門進(jìn)行了討論。還有由于循環(huán)水溫度屬于自然條件，人為不能控制，因此不便在各個(gè)溫度下都做試驗(yàn)，因此往往試驗(yàn)數(shù)據(jù)量偏少。試驗(yàn)確定是實(shí)際做試驗(yàn)，在一定負(fù)荷和循環(huán)水溫度下，試驗(yàn)在各個(gè)運(yùn)行方式下的凝汽器的實(shí)際真空。在優(yōu)化依賴的循環(huán)水泵性能特性、管路水力性能、凝汽器性能、微增功率性能方面，它們一般采用廠家設(shè)計(jì)曲線、變工況計(jì)算、水河海大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文20力計(jì)算和做試驗(yàn)確定等。總得來說，一個(gè)電廠循環(huán)水系統(tǒng)可能運(yùn)行方式(泵葉片開度、臺數(shù)組合、循環(huán)水系統(tǒng)閥門開度等)的增加，優(yōu)化問題趨于復(fù)雜，因此也要求有全面而正確的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型和優(yōu)化算法。第 7 條的外高橋廠，實(shí)際應(yīng)用了這些方法，取得了很好的效果。另外一個(gè)增加調(diào)節(jié)手段的努力方向是對循環(huán)水泵電機(jī)進(jìn)行改造，使其具有多種速度可調(diào)，在低負(fù)荷或者低循環(huán)水溫度時(shí)候，降低循泵轉(zhuǎn)速，可以起到節(jié)能作用。對上述研究進(jìn)展的分析循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化，最初大多針對單元制機(jī)組，特別是 2 臺泵對 1臺凝汽器的機(jī)組，考察了不同循環(huán)水問題和機(jī)組負(fù)荷下最優(yōu)的運(yùn)行方式，由于設(shè)備原因，運(yùn)行方式非常有限，只有開或者關(guān) 2 臺泵中的一臺，這樣的研究如上面的第 1 條。8) 2022 年，閆桂煥、顧昌、鄭李坤等，給出了計(jì)算機(jī)優(yōu)化計(jì)算的程序結(jié)構(gòu)框圖，利用Visual 可視化語言，基于 Windows 環(huán)境開發(fā)了循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的可視化軟件，介紹了優(yōu)化運(yùn)行的數(shù)學(xué)模型及其求解方法，并對該軟件的功能特點(diǎn)進(jìn)行了簡要說明，并且還示例性地介紹了使用該軟件優(yōu)化計(jì)算一臺 300MW 單元制機(jī)組的循環(huán)水系統(tǒng)的情況。7) 2022 年閆桂煥、顧昌等，對 30Omw 機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的進(jìn)行了研究，以某電廠300MW 機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)為例，通過建立優(yōu)化運(yùn)行的數(shù)學(xué)模型，先用枚舉法逐步搜索出離河海大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文19散變量所有可能值的方法，將問題轉(zhuǎn)變?yōu)橹挥虚y門開度為連續(xù)變量的問題，利用非線形規(guī)劃的混合罰函數(shù) SUMT 算法，計(jì)算了系統(tǒng)的最優(yōu)化運(yùn)行方式，并分析比較了采用固定葉片角度循環(huán)水泵和采用可調(diào)葉片角度循環(huán)水泵 2 類循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化結(jié)果，根據(jù)計(jì)算，在 300Mw 機(jī)組額定工況下運(yùn)行 5000 小時(shí)，系統(tǒng)采用葉片可調(diào)、配套電機(jī)不變的循環(huán)水泵，比采用固定葉片角度的循環(huán)水泵凈增加發(fā)電量為 200 萬千瓦時(shí)。電廠委托電力工業(yè)部熱工研究院對該廠 2 號機(jī)組進(jìn)行了冷端試驗(yàn)，并且進(jìn)行了優(yōu)化計(jì)算，得出了在不同循環(huán)水溫度和不同的機(jī)組負(fù)荷下的最佳機(jī)組運(yùn)行背壓，在此基礎(chǔ)上得出相應(yīng)的最佳泵組運(yùn)行方式，包括泵組合和葉片角度。由于上海地區(qū)電網(wǎng)負(fù)荷需求變化較大，外高橋電廠 300MW 機(jī)組白天最高負(fù)荷可達(dá) 3OOMW，夜間又降低到12OMw。5) 1999 年，王秋穎以母管制循環(huán)水系統(tǒng)為例，建立系統(tǒng)的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，提出了獨(dú)立運(yùn)行變量的概念，給出優(yōu)化算法:利用直接搜索法和復(fù)形調(diào)優(yōu)法，得到最佳的泵組合及最佳循環(huán)水量。應(yīng)用最優(yōu)化理論確定求解方法，開發(fā)了相應(yīng)的通用軟件包，并運(yùn)用該軟件包得出上述優(yōu)化問題的最優(yōu)解。2) 1994 年，葛曉霞、廖國均等以淮南電廠 3 號機(jī)為例，依據(jù)最佳真空理論，研究了循環(huán)水泵葉角可調(diào)情況下的最佳葉角確定，以此對循泵進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)行，取得顯著效果。負(fù)荷實(shí)時(shí)分配的目標(biāo)函數(shù)是: ,mini()nititBUfP?考慮了負(fù)荷響應(yīng)速率約束|Pi,t Pi,t1|≥R i,up△t,| P i,t Pi,t1|≥R i,down△t 用微機(jī)進(jìn)行負(fù)荷分配，無論用哪種方法，計(jì)算速度都很快，因此負(fù)荷分配可作為電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控的組成部分，為電廠節(jié)能起到積極的作用。按照負(fù)荷曲線分配的目標(biāo)函數(shù)是: ,mini()tnititiBUfS???最小停機(jī)時(shí)間和最小運(yùn)行時(shí)間約束 φ（U i，t i，1 ）≥0；考慮了安全因素約束 φ（U i，t i，2 ）≥0，即機(jī)組不能運(yùn)行在容易發(fā)生振動區(qū)域 φ（P iti）≠1。對于優(yōu)化算法，等微增率方法依據(jù)的負(fù)荷一煤耗曲線要求二階偏導(dǎo)數(shù)大于零，從曲線形狀上看，就是曲線是單調(diào)遞增的，并且下凸的，具有局限性。但由于等微增率法是建立在古曲變分學(xué)原理的基礎(chǔ)之上的，為了達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)煤耗最小，要求總的煤耗目標(biāo)函數(shù)為凸函數(shù)。首要考慮的目標(biāo)是負(fù)荷響應(yīng)速度等，因此要考慮各機(jī)組的負(fù)荷響應(yīng)約束條件，當(dāng)然由于僅僅考慮電網(wǎng)要求，是即時(shí)計(jì)算，不象前面預(yù)先優(yōu)化那么復(fù)雜，如果性能特性沒有改變過，河海大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文17只要計(jì)算一次，查計(jì)算結(jié)果就可以馬上得出分配方案。由于沒肴計(jì)算后續(xù)時(shí)段，所以將這些結(jié)果記錄下來，放在一邊，繼續(xù)考察第二個(gè)時(shí)段，方法跟前面一樣。所以，機(jī)組的停機(jī)和運(yùn)行，還要分別滿足最小停機(jī)時(shí)間和最小運(yùn)行時(shí)間的要求。如果考慮機(jī)組停機(jī)，還要計(jì)算機(jī)組啟停引起的直接費(fèi)用和對機(jī)組壽命影響折合成的費(fèi)用等，對比不停機(jī)的情況，確定啟停是合算，或者計(jì)算出在停機(jī)多少時(shí)間再啟才是合算的，因?yàn)轱@然短時(shí)間頻繁啟?；蛟S比較不停機(jī)+所有機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行的情況費(fèi)用大。下面具體敘述優(yōu)化策略:對于上面敘述的第一種情況，采用動態(tài)規(guī)劃法在枚舉的過程中把中間枚舉結(jié)果記錄下來，使得枚舉過程清晰、步序明了。另外一個(gè)是，如果是調(diào)度要求負(fù)荷變更，重新進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算比較繁瑣，比如要輸入新的負(fù)荷情況。這時(shí)，預(yù)先的優(yōu)化結(jié)果就不能用了，必須即時(shí)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，此時(shí)一般在優(yōu)化數(shù)學(xué)模型中不再考慮啟停損失。實(shí)時(shí)負(fù)荷優(yōu)化分配如果發(fā)生調(diào)度負(fù)荷突變以及機(jī)組故