一种避免频繁启停的变频式循环水泵优化运行方法与流程

本发明属于火电厂海水直流冷却水系统领域，具体涉及一种避免频繁启停的变频式循环水泵优化运行方法。

背景技术：

火电厂冷却水系统的优化运行是降低机组发电煤耗的一个重要环节，也是目前火电机组推行节能降耗运行的最具潜力的技术途径之一。冷却水系统优化运行是在给定的设备参数和边界条件下，研究系统中各因素的影响来寻找经济最优解，即确定最优凝汽器压力和对应的冷却水流量。而最优凝汽器压力和对应的冷却水流量是通过调整变频式循环水泵的运行方式(运行台数、转速)来实现的。海水直流冷却水系统是一种以海水为水源的直流冷却水系统，运行边界条件包括：机组负荷、海水水温和海水水位。通过及时调整变频式循环水泵运行方式(运行台数、转速)，确保在一定的机组负荷、海水水温和海水水位下，凝汽器达到最优压力，实现变频式循环水泵的优化运行，对降低电厂厂用电率、促进节能降耗、提高机组经济性具有重要的意义。

对于不参与调峰运行的火电机组，其海水直流冷却水系统的运行边界条件中，海水水位受涨潮与落潮的影响，在一日之内会有较大幅度的频繁地变化；海水水温随季节则有较大的变化；机组负荷在每月或较长的一段时间内变化较小。因此采用传统海水直流冷却水系统优化运行方法进行变频式循环水泵的优化运行，由于受到海水水位短时间内较大幅度的变化的影响，易导致最优变频式循环水泵运行方式(运行台数、转速)的频繁变化。变频式循环水泵转速的变化容易实现，但是变频式循环水泵运行台数的变化却需要通过启、停循环水泵的方式来实现。频繁的启、停循环水泵不仅容易造成设备的损坏、不利于机组的安全运行，而且循环水泵的启、停过程也需要耗费较长的时间、也不利于机组的经济运行。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：针对不参与调峰运行的火电机组，以降低机组发电煤耗为目的，提出一种避免频繁启停，且能够实用、有效指导变频式循环水泵的运行台数、转速优化，有助于提升机组运行的经济性。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种避免频繁启停的变频式循环水泵优化运行方法，包括以下步骤：

步骤1，取海水直流冷却水系统的海水水位为历史气象数据统计的年平均海水水位，海水水温为历史气象数据统计的各月平均海水水温，进行变频式循环水泵运行台数变化等效益点的计算；

步骤2，在机组运行时可能面临的机组负荷变化范围内，确定全年十二个月的变频式循环水泵优化运行台数变化的等效益点；

步骤3，根据当前月份情况、机组负荷和步骤2中确定的变频式循环水泵优化运行台数变化的等效益点，确定最优变频式循环水泵运行台数；

步骤4，在步骤3确定的变频式循环水泵运行台数下，根据实时的机组负荷、海水水位和海水水温进行循环水泵转速的优化计算，确定最优变频式循环水泵的转速，实现变频式循环水泵的台数和转速的优化运行。

本发明进一步的改进在于，步骤1中，在计算的过程中，不考虑海水水位的实时变化。

本发明进一步的改进在于，步骤1中，等效益点为在设定海水水位、海水水温下，使得两种变频式循环水泵运行台数下的净收益功率相等的机组负荷值。

本发明进一步的改进在于，净收益功率的计算公式为：

式中，δp为机组净收益功率，kw；pt为机组的微增功率，kw；ppi为机组第i台循环水泵的耗电功率，kw；i＝1，2，3…n；n为循环水泵运行台数。

本发明进一步的改进在于，步骤3中，各月的最优变频式循环水泵运行台数将仅由机组负荷确定，对于不参与调峰运行的火电机组，根据每月或一段时间内的大致机组负荷状况确定每月或一段时间内的最优变频式循环水泵的运行台数，进而避免最优变频式循环水泵优化运行台数受海水水位实时变化的影响。

本发明具有如下有益的技术效果：

通过应用以上方法，本发明可避免变频式循环水泵的频繁启停，同时，优化的变频式循环水泵运行台数也充分考虑了海水水位、海水水温和机组负荷的影响，并通过优化变频式循环水泵的转速，反应海水水位、海水水温和机组负荷三者实时变化的影响，实现变频式循环水泵的优化运行。

附图说明

图1为海水直流冷却水系统不同变频式循环水泵运行台数变化的等效益点计算方法。

图2为海水直流冷却水系统变频式循环水泵转速优化方法优化运行方法。

图3为海水直流冷却水系统变频式循环水泵优化运行方法。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作详细的介绍：

如图1所示，取海水水位为年平均海水水位值、海水水温为全年各月平均海水水温(如一月平均海水水温)，输入机组负荷初值(如100％)，在两种变频式循环水泵运行台数方案(如方案1为两机三泵，方案2为两机四泵)下进行循环水泵转速的优化计算(优化计算算法如图2所示，将在下文介绍)，计算得到最优转速下的汽轮机净收益功率1和净收益功率2。净收益功率的计算公式为：

式中：δp为机组净收益功率，kw；pt为机组的微增功率，kw；ppi为机组第i台循环水泵的耗电功率，kw；i＝1，2，3…n；n为循环水泵运行台数。

比较计算得到的汽轮机净收益功率1和净收益功率2，如两者相等，则该机组负荷为两种变频式循环水泵运行台数下的等效益点；否则，通过迭代计算机组负荷，使净收益功率1和净收益功率2相等。某机组海水直流冷却水系统1月的不同变频式循环水泵运行台数的等效益点为84％；即在1月，当机组负荷小于84％时，选择两机三泵的循泵运行台数，否则选择两机四泵的循泵运行台数。根据图1中的算法，计算得全年十二个月的变频式循环水泵运行台数下的等效益点，可方便优化调整变频式循环水泵的运行台数。对于不参与调峰运行的火电机组，可根据每月或一段时间内的大致机组负荷状况确定每月或一段时间内的变频式循环水泵的运行台数。

变频式循环水泵的转速优化方法如图2所示。当变频式循环水泵的运行台数确定以后，根据实时的机组负荷、海水水温和海水水位，在循环水泵最小转速nmin至额定转速nr范围内，依次增大循环水泵转速，并对各转速进行海水直流冷却水系统变工况特性计算，该变工况计算包括凝汽器热力计算，汽轮机微增功率计算、循环水泵耗功计算和净收益功率计算。根据各循环水泵转速下的海水直流冷却水系统变工况特性计算结果，进行海水直流冷却水系统优化运行计算，优选出当前边界条件下的最优循环水泵转速和最大净收益功率。

完整的变频式循环水泵的优化运行流程如图3所示。即根据机组负荷以及当前月份情况确定最优变频式循环水泵的运行台数；在根据实时的海水水位、海水水温和机组负荷确定最优变频式循环水泵的转速，实现变频式循环水泵的优化运行。

应用效果：

某电厂的变频式循环水泵的优化运行计算结果表明：在全年经济收益方面，本发明专利提出的方法可达到实时优化变频式循环水泵台数、转速方法的约90％。但是，本发明专利提出的方法无需频繁启停循环水泵，有利于机组的安全运行。