阅读说明：本技术 一种背压对汽轮发电机组及其出力空间影响的分析方法 (Method for analyzing influence of back pressure on steam turbine generator unit and output space of steam turbine generator unit ) 是由 郑威 朱本国 李丽 祝令凯 郭俊山 韩悦 于 2019-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种背压对汽轮发电机组及其出力空间影响的分析方法,汽轮发电机组包括锅炉、汽轮机、发电机凝汽器、凝泵、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器、过热器和再热器等设备。分析方法采用以下步骤：测试机组的最大出力以及最大主蒸汽流量；根据机组设计最大连续出力工况和铭牌工况热平衡图,计算出背压对出力的影响系数；计算出汽轮发电机组在最大主蒸汽流量下的背压；计算出汽轮发电机组在当前工况下的最大出力；比较计算最大出力和汽轮发电机组当前工况下出力,计算机组剩余出力空间。本发明保证机组既能安全稳定运行,又能发挥出力能力,最大限度地减少了拉闸限电对人民生活的影响。(The invention discloses an analysis method for influence of backpressure on a turbo generator set and an output space of the turbo generator set. The analysis method comprises the following steps: testing the maximum output of the unit and the maximum main steam flow; calculating the influence coefficient of the back pressure on the output according to the maximum continuous output working condition and the nameplate working condition thermal balance diagram designed by the unit; calculating the back pressure of the steam turbine generator unit under the maximum main steam flow; calculating the maximum output of the steam turbine generator unit under the current working condition; and comparing and calculating the maximum output and the output of the turbo generator set under the current working condition, and calculating the residual output space of the turbo generator set. The invention ensures that the unit can run safely and stably, can exert the output capacity and furthest reduces the influence of the brake-out electricity-limiting on the life of people.)

一种背压对汽轮发电机组及其出力空间影响的分析方法

技术领域

本发明涉及一种背压对汽轮发电机组及其出力空间影响的分析方法，属于发电设备技术领域。

背景技术

随着人民生活水平的提高，家用空调使用率大增，2018年某省电网用电负荷高达7700万千瓦，其中空调负荷2500万千瓦左右，占比近1/3。每年7、8月份，全网所有火电机组都要做好迎峰渡夏最困难的准备，对于该省调度中心，也应该随时了解每台机组的出力空间，以合理安排机组发电量，保证机组既能安全稳定运行，又能发挥个自的出力能力。

为掌握机组的出力能力，根据《省电力调度控制中心关于规范直调机组涉网性能试验管理工作的通知》的有关要求，新建机组进入商业运行前或在运机组A修(含涉及增容改造、控制设备及软件升级、修改控制逻辑及参数的其他类检修)后，应进行机网协调试验，其中一项试验项目是高背压出力，测试机组在纯凝、背压11.8kPa、额定功率因数下连续、稳定的带负荷能力。

但省调度中心掌握着机组在高背压出力试验条件时的最大负荷，而当机组背压偏离11.8kPa或有对外供汽时，该机组还有多大出力空间尚不清楚。

发明内容

针对以上方法存在的不足，本发明提出了一种背压对汽轮发电机组及其出力空间影响的分析方法，能够计算出背压偏离11.8kPa时的机组出力空间。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：

一方面，本发明实施例提供的一种背压对汽轮发电机组，包括依次连接的锅炉、汽轮机和发电机，还包括过热器、高压加热器和再热器，所述汽轮机具有高压缸、中压缸和低压缸，所述的高压缸、中压缸和低压缸通过转轴与发电机刚性连接，所述锅炉接收过热器的减温水和高压加热器的给水后给高压缸提供主蒸汽，所述锅炉还接收再热器的减温水和高压缸的冷再热蒸汽并给中压缸提供再热蒸汽，所述的高压缸、中压缸和低压缸的抽汽口能够对外供汽。

作为本实施例一种可能的实现方式，该汽轮发电机组还包括排气余热回收装置，所述排气余热回收装置包括凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器和给水泵，所述凝汽器的蒸汽入口与低压缸的排汽口连接，凝汽器的凝结水依次经过凝结水泵、低压加热器、除氧器和给水泵后流入高压加热器。

另一方面，本发明实施例提供的一种背压对汽轮发电机组出力空间影响的分析方法，包括以下步骤：

步骤1，测试汽轮发电机组在纯凝、背压11.8kPa、额定功率因数下连续、稳定的最大出力P_max，以及最大主蒸汽流量G_max；

步骤2，根据汽轮发电机组设计最大连续出力工况(TMCR)和铭牌工况(TRL)的热平衡图，计算出背压对出力的影响系数K；

步骤3，根据汽轮发电机组在当前工况下的背压p_bpc和主蒸汽流量G_c，计算出汽轮发电机组在最大主蒸汽流量G_max下的背压p_bpcc；

步骤4，依据测试的最大出力P_max，以及最大主蒸汽流量G_max，计算出汽轮发电机组在背压p_bpcc下的最大出力P_maxc；

步骤5，比较最大出力P_maxc和汽轮发电机组当前工况下出力P_c。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述背压对出力的影响系数K的计算公式为：

式中，P_TMCRd为汽轮发电机组在TMCR工况下的设计出力；P_TRLd为汽轮发电机组在TRL工况下的设计出力；p_bpTRLd为汽轮发电机组在TRL工况下的设计背压；p_bpTMCRd为汽轮发电机组在TMCR工况下的设计背压。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述背压p_bpcc的计算公式为：

式中，G_max为汽轮发电机组在纯凝、背压11.8kPa、额定功率因数下连续、稳定的最大主蒸汽流量，p_bpc为汽轮发电机组在当前工况下的背压。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述汽轮发电机组在背压p_bpcc下的最大出力P_maxc的计算过程为：

当汽轮发电机组没有对外供汽时：

P_maxc＝P_max[1+(11.8-p_bpcc)K]

当汽轮发电机组有对外供汽，且抽汽口在冷再或冷再之前时：

P_maxc＝P_max[1+(11.8-p_bpcc)K]-G_g(h_g+h_hrh-h_crh-h_ex)/3600

当汽轮发电机组有对外供汽，且抽汽口在冷再之后时：

P_maxc＝P_max[1+(11.8-p_bpcc)K]-G_g(h_g-h_ex)/3600

式中，G_g为对外供汽流量；h_g为对外供汽焓；h_hrh为再热蒸汽焓；h_crh为冷再热蒸汽焓；h_ex为低压缸排汽焓。h_g、h_hrh、h_crh可以根据汽轮发电机组当前工况下的相应压力、温度参数，查水和水蒸汽表求得；h_ex可以根据压力P_bpcc、干度取0.92，查水和水蒸汽表求得。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述比较P_maxc和汽轮发电机组当前工况下出力P_c的过程为：

当P_maxc≥P_c时，汽轮发电机组剩余出力空间为P＝P_maxc-P_c；

当P_maxc<P_c时，汽轮发电机组剩余出力空间为P＝0。

本发明实施例的技术方案可以具有的有益效果如下：

本发明实施例的技术方案的一种背压对汽轮发电机组，包括依次连接的锅炉、汽轮机和发电机，还包括过热器、高压加热器和再热器，所述汽轮机具有高压缸、中压缸和低压缸，所述的高压缸、中压缸和低压缸通过转轴与发电机刚性连接，所述锅炉接收过热器的减温水和高压加热器的给水后给高压缸提供主蒸汽，所述锅炉还接收再热器的减温水和高压缸的冷再热蒸汽并给中压缸提供再热蒸汽，所述的高压缸、中压缸和低压缸的抽汽口能够对外供汽。采用上述结果后，在迎峰度夏时，调度部门依据本发明所述分析方法能够随时了解每台机组的出力空间，以合理安排机组发电量，保证机组既能安全稳定运行，又能发挥出力能力，最大限度地减少拉拉闸限电对人民生活的影响。

本发明实施例的技术方案的一种背压对汽轮发电机组出力空间影响的分析方法，主要分为以下步骤，测试机组在规定条件下的最大出力以及最大主蒸汽流量；计算背压对出力的影响系数；计算机组在最大主蒸汽流量下的背压；计算机组在当前工况下的最大出力；比较机组计算最大出力和当前出力，计算机组剩余出力空间。依据此结果，在迎峰度夏时可随时了解每台机组的出力空间，以合理安排机组发电量，保证机组既能安全稳定运行，又能发挥出力能力，最大限度地减少了拉闸限电对人民生活的影响。

附图说明：

图1是根据一示例性实施例示出的一种背压对汽轮发电机组的结构示意图；

图2是根据一示例性实施例示出的一种背压对汽轮发电机组出力空间影响的分析方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

图1是根据一示例性实施例示出的一种背压对汽轮发电机组的结构示意图。如图1所述，本发明实施例提供的一种背压对汽轮发电机组，包括依次连接的锅炉、汽轮机和发电机，还包括过热器、高压加热器和再热器，所述汽轮机具有高压缸、中压缸和低压缸，所述的高压缸、中压缸和低压缸通过转轴与发电机刚性连接，所述锅炉接收过热器的减温水和高压加热器的给水后给高压缸提供主蒸汽，所述锅炉还接收再热器的减温水和高压缸的冷再热蒸汽并给中压缸提供再热蒸汽，所述的高压缸、中压缸和低压缸的抽汽口能够对外供汽。

作为本实施例一种可能的实现方式，该汽轮发电机组还包括排气余热回收装置，所述排气余热回收装置包括凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器和给水泵，所述凝汽器的蒸汽入口与低压缸的排汽口连接，凝汽器的凝结水依次经过凝结水泵、低压加热器、除氧器和给水泵后流入高压加热器。

采用上述结果后，在迎峰度夏时，调度部门依据本发明所述分析方法能够随时了解每台机组的出力空间，以合理安排机组发电量，保证机组既能安全稳定运行，又能发挥出力能力，最大限度地减少拉拉闸限电对人民生活的影响。

图2是根据一示例性实施例示出的一种背压对汽轮发电机组出力空间影响的分析方法的流程图。如图2所示，本发明实施例提供的一种背压对汽轮发电机组出力空间影响的分析方法，包括以下步骤：

步骤1，测试汽轮发电机组在纯凝、背压11.8kPa、额定功率因数下连续、稳定的最大出力P_max，以及最大主蒸汽流量G_max。

步骤2，根据汽轮发电机组设计最大连续出力工况(TMCR)和铭牌工况(TRL)的热平衡图，根据以下公式计算出背压对出力的影响系数K：

式中，P_TMCRd为汽轮发电机组在TMCR工况下的设计出力；P_TRLd为汽轮发电机组在TRL工况下的设计出力；p_bpTRLd为汽轮发电机组在TRL工况下的设计背压；p_bpTMCRd为汽轮发电机组在TMCR工况下的设计背压。

步骤3，根据汽轮发电机组在当前工况下的背压p_bpc和主蒸汽流量G_c，根据以下公式计算出汽轮发电机组在最大主蒸汽流量G_max下的背压p_bpcc：

式中，G_max为汽轮发电机组在纯凝、背压11.8kPa、额定功率因数下连续、稳定的最大主蒸汽流量，p_bpc为汽轮发电机组在当前工况下的背压。

步骤4，依据测试的最大出力P_max，以及最大主蒸汽流量G_max，计算出汽轮发电机组在背压p_bpcc下的最大出力P_maxc：

当汽轮发电机组没有对外供汽时：

P_maxc＝P_max[1+(11.8-p_bpcc)K]

当汽轮发电机组有对外供汽，且抽汽口在冷再或冷再之前时：

P_maxc＝P_max[1+(11.8-p_bpcc)K]-G_g(h_g+h_hrh-h_crh-h_ex)/3600

当汽轮发电机组有对外供汽，且抽汽口在冷再之后时：

P_maxc＝P_max[1+(11.8-p_bpcc)K]-G_g(h_g-h_ex)/3600

式中，G_g为对外供汽流量；h_g为对外供汽焓；h_hrh为再热蒸汽焓；h_crh为冷再热蒸汽焓；h_ex为低压缸排汽焓。h_g、h_hrh、h_crh可以根据汽轮发电机组当前工况下的相应压力、温度参数，查水和水蒸汽表求得；h_ex可以根据压力P_bpcc、干度取0.92，查水和水蒸汽表求得。

步骤5，比较最大出力P_maxc和汽轮发电机组当前工况下出力Pc_c：

当P_maxc≥P_c时，汽轮发电机组剩余出力空间为P＝P_maxc-P_c；

当P_maxc<P_c时，汽轮发电机组剩余出力空间为P＝0，从而计算出，计算机组的剩余出力空间。

本实施例的分析方法，主要分为以下步骤，测试机组在规定条件下的最大出力以及最大主蒸汽流量；计算背压对出力的影响系数；计算机组在最大主蒸汽流量下的背压；计算机组在当前工况下的最大出力；比较机组当前出力和计算最大出力，计算机组剩余出力空间。依据此结果，在迎峰度夏时可随时了解每台机组的出力空间，以合理安排机组发电量，保证机组既能安全稳定运行，又能发挥出力能力，最大限度地减少了拉闸限电对人民生活的影响。

图1给出了汽轮发电机组的系统图，其中对外供汽可以从高、中、低压缸任意抽汽口引出。以N330-17.75/540/540型机组为例，分别给出了在无对外供汽、冷再供汽、热再供汽三种情况下机组出力空间计算，其结果见下表。

无对外供汽时机组出力空间计算结果如下：

机组从冷再对外供汽时机组出力空间计算结果如下：

机组从热再对外供汽时机组出力空间计算结果如下：

在迎峰度夏时，调度部门依据本发明所述分析方法随时了解每台机组的出力空间，以合理安排机组发电量，保证机组既能安全稳定运行，又能发挥出力能力，最大限度地减少拉闸限电对人民生活的影响。

以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视作为本发明的保护范围。