背压机组电力优化管理论文

摘要：针对国产超临界350MW空冷机组四季背压变化范围大、汽耗率高的问题，利用高调门对应喷嘴组数目存在差异性的特点，设计了阀门管理综合优化策略，通过控制不同负荷段所开启的阀门喷嘴组总数目，来提升机组的整体运行效率。实际运行试验证明：通过阀门管理综合优化，在不同负荷段采用不同高调门的进汽方式，可以有效提高汽轮机的高压缸效率，从而降低机组的发电煤耗。今天小编给大家找来了《背压机组电力优化管理论文(精选3篇)》，仅供参考，希望能够帮助到大家。

背压机组电力优化管理论文 篇1：

空冷风机运行优化探讨

摘要：机组如何能更好、更经济的运行一直是每个发电企业不断探索与追求的目标。文章通过在实际运行中对机组背压的控制以及测量机组负荷增量与空冷风机电耗的数值，找到机组低谷期间最佳运行真空，给机组经济运行提供可靠保证，同时结合运行中的问题提出了一些技术改造方案，为实现节能降耗创造有利条件。

关键词：空冷风机；运行优化；经济运行；最佳背压；试验方案；技术改造 文献标识码：A

蒲洲电厂两台300MW国产直接空冷发电机组，分别于2006年10月28日、12月28日投入运行。机、电、炉主设备分别选用哈尔滨锅炉、哈尔滨汽轮机、哈尔滨发电机，直接空冷系统整岛采用斯比克冷却技术（张家口）有限公司三排管式空冷凝汽器，空冷风机采用变频调速控制，以满足不同负荷机组的背压需求。

新机组投产后，由于对大型空冷设备运行经验不足，单方面追求机组背压指标，从而出现了一些风机因超出力运行，发生空冷风机风叶、减速机等部件故障的现象，为使机组经济运行背压、风机运行寿命等各方面能合理协调。蒲洲电厂经过试验，找出了机组低谷期间的最佳运行背压，通过对风机优化运行以来，基本达到机组经济运行与降低设备维护费用两者得以兼顾的目的，使企业节能降耗目标顺利实现。

1 背压对机组经济性的影响

1.1 背压与煤耗、空冷风机的关系

机组背压是影响煤耗程度最大的指标，而且负荷越低背压对煤耗影响越大，背压又受空冷风机运行工况，环境温度、凝汽器清洁程度，机组负荷等参数的影响。环境温度较低期间背压普遍较低，尤其在夜间环境温度低、机组负荷低的情况下，机组背压与空冷风机电耗之间存在着如何合理匹配、协调关系？背压对煤耗的影响明显大于空冷风机电耗的影响，所以应尽量满足真空。但是实际运行中受空冷凝结器特性、真空严密性等影响，片面地提高风机转速（风机消耗功率增加），机组的背压却并不一定降低，所以要正确理解空冷风机功耗与机组背压的关系。

下图1是我们在#2机上所做试验时，风机功耗、机组背压的趋势图：图中曲线说明：环境温度（蓝色）、A空冷变消耗电功率（黄色）、凝结水温度（红、绿色）、背压（粉色）。

图1

试验中机组负荷与环境温度保持不变。从图1中可以看到，降低机组背压需要提高风机转速（多消耗风机功率），但是反过来当无休止提高空冷风机转速时（风机消耗功率增加），并不一定能降低机组背压。当机组背压达某一数值时，再提高空冷风机转速（多消耗风机功率），只会造成凝结水温度的降低，增加凝结水过冷度，对机组背压的降低未起到任何作用。结果是多耗电、多燃煤，白白浪费资源。故优化空冷风机运行，对保证机组经济运行十分必要。

1.2 厂用电率与煤耗的关系

（1）

式中：

—供电煤耗（g/kW.h）

HR—汽轮机热耗率（kJ/kW﹒h）

—锅炉效率（%）

—机组管道效率（%）

e—机组厂用电率（%）

由上式（1）供电煤耗计算公式可知，在汽机热耗、锅炉效率、管道效率一定的情况下，降低厂用电率可达到降低供电煤耗的作用。直接空冷机组中，空冷风机厂用电率占总厂用电10%左右，故合理调整风机转速，降低空冷风机厂用电量消耗，保证在机组最佳背压下运行，可使节能工作更加具体化。

2 确定最佳背压

2.1 试验方案

2.1.1 目的。通过试验找到机组最佳运行真空，努力降低厂用电能消耗，使机组经济运行更趋于完善。

2.1.2 方法。将机组ccs自动解除。汽机“阀位控制”并保持不变，锅炉保证主汽压力、温度等参数稳定。调节空冷风机转速，控制机组背压为18kPa（17、16、15、14、13、12、11、10、9kPa）稳定运行。

2.1.3 数据记录。现场记录（运行人员）：负责试验表1的各试验工况点记录。

试验数据采集（试验人员）：负责试验表2的填写与记录，根据试验工况点，做好相应时间段的数据采集，并进行分析。

2.1.4 试验条件及注意事项。（1）机组负荷满足调度要求（为保证调度负荷，试验时机组背压应从高到低进行）。（2）各工况试验时间不少于1小时。（3）调整背压稳定后，记录试验开始时间，满1小时后记录结束时间，然后转入下一个工况点。（4）试验时若环境温度（变化超过1℃）及气象条件发生变化应终止试验。（5）试验时间根据现场值长安排（值长根据调度命令可随时停止试验）。

2.2 试验结果

2.2.1 试验数据统计。（1）现场记录数据见表1。（2）MIS采集数据见表2。

2.2.2 数据整理。（1）背压、负荷、空冷电耗的关系见表3。（2）风机电耗与负荷增量关系表见表4。（3）背压从18kPa降低到9kPa时的负荷增量与风机电耗增量关系图如图2所示。

2.2.3 结论。从上述数据中我们可以看出：当机组在180MW负荷、机组背压10～11kPa时收益最大，运行最为经济，再降低背压收益将会减少。在权衡空冷风机电耗、磨损维修费用等情况，机组维持最佳真空运行将最为经济。

3 技术改造

低压缸排汽压力直接影响着机组的出力。在汽轮机进汽流量不变的情况下，由于排汽压力高，使汽轮机内工质膨胀的有效焓降减少，导致机组经济性和出力下降，降低汽轮机排汽压力和温度，就可以减小冷源损失，提高循环热效率。目前我们只在低谷期间（机组负荷180MW）进行了一些试验，找出了最佳运行背压的数值，在一定程度上对经济运行有一定的指导意义。

影响机组低压缸排气压力的因素很多，如环境温度、冷却风量、真空严密性、环境风场及换热面的清洁程度等。由于低压缸排汽压力对机组的出力及经济性影响十分敏感，因此在节能降耗工作中，应将降低排汽压力（降低背压）的工作放在比较重要的位置。除了平时加强对凝汽器运行维护的管理工作之外，还可以通过对机组冷端系统的运行优化调整来进一步达到节能降耗的目的，由山西电科院协助进行的机组冬季运行方式优化正在完成中。

要降低机组背压保证经济运行，我们还应该从上面所述影响低压缸排汽压力的因素入手，即努力做好以下几方面工作：（1）通过各种途径降低真空泵工作液温度，提高真空泵工作效率；比如，在抽空气管道上加装冷却装置，它既能降低抽空气温度，又可回收部分工质；（2）给空冷系统加装尖峰喷雾冷却系统，达到降低风机入口环境温度的目的，保证夏季机组高峰出力不受机组高背压限制；（3）在真空严密性方面做文章，利用先进仪器排查负压系统，消除漏空点，努力使真空严密性达到优良水平。

4 结语

对直接空冷系统的运行方式进行优化，不但可大大增加风机的运行可靠性，减少不必要的能源浪费，使机组和电网的安全经济运行水平得以提高，还会对减少风机故障、降低检修维护量及维护费用起到好的效果。通过低谷期间机组最佳真空的试验，使我们获得了在不同气象环境温度、不同主汽流量下、不同风机运行方式及不同风机转速下机组负荷、风机耗功与背压的关系，为今后开展其他工况下优化风机运行，合理确定机组空冷系统冬季运行方式合理背压提供了依据。

参考文献

[1] 300MW火电机组节能对标指导手册[M].北京：中国电力出版社，2008.

[2] 火电厂汽机设备及运行[M].北京： 中国电力出版社，2002.

作者简介：刘增锋（1974-），男，山西漳泽电力蒲洲发电分公司维护部培训主管。

（责任编辑：周 琼）

作者：刘增锋

背压机组电力优化管理论文 篇2：

超临界350MW空冷机组阀门管理综合优化策略研究

摘 要：针对国产超临界350MW空冷机组四季背压变化范围大、汽耗率高的问题，利用高调门对应喷嘴组数目存在差异性的特点，设计了阀门管理综合优化策略，通过控制不同负荷段所开启的阀门喷嘴组总数目，来提升机组的整体运行效率。实际运行试验证明：通过阀门管理综合优化，在不同负荷段采用不同高调门的进汽方式，可以有效提高汽轮机的高压缸效率，从而降低机组的发电煤耗。这对我国火力发电的节能降耗工作具有一定的借鉴意义。

关键词：超临界 350MW 空冷机组 喷嘴组 阀门管理 进汽顺序 高压缸效率

当前，我国富煤缺水的北方运行着大量的300 MW级别空冷机组[1]，不仅有亚临界机组甚至还开发研制出超临界的供热机组[2]；许多文献资料显示这个级别的机组在实际运行中会存在很多问题，如供电效率偏低煤耗偏高[3-5]、投运顺序阀时出现轴系振动大瓦温高等问题[7]。因此，超临界350 MW级别空冷机组的运行优化及改造经验都是非常宝贵的。

该文针对两台国产超临界350 MW空冷机组阀门管理优化进行了相关试验研究，利用高调门对应喷嘴组数目存在差异性的特点，设计了不同的阀门管理方案，通过控制不同负荷段所开启的阀门喷嘴组总数目，来提升机组的整体运行效率，从而对有效解决机组四季背压变化范围大、汽耗率高的问题指出了一条途径。实际运行试验证明：通过阀门管理优化，可以有效提高汽轮机的高压缸效率，从而降低机组的发电煤耗。这对我国目前国内供热机组中占主流的350MW级别机组在顺序阀运行方式下的运行稳定性、调节性和经济性具有很大的参考价值。

1 国产典型超临界350 MW机组喷嘴结构

目前，由于350 MW级超临界机组的性能价格比优于同容量亚临界机组，因此，国产超临界350 MW机组在国内所占比例逐步提升。以东汽的D350 E型超临界直接空冷机组为例，其高压部分共有4个调节阀，对应于4组喷嘴，其中，1、2组25个汽道，3、4组24个汽道，喷嘴布置图如图1所示。高压进汽既可采用节流配汽（全周进汽）又可以采用喷嘴配汽（部分进汽）；中压部分为全周进汽，中压联合汽阀内主汽阀和调节阀共用1个阀座，由各自独立的油动机分别控制。

2 空冷机组阀门管理综合优化策略

在汽轮机组实际运行中发现，由于受机组负荷、真空严密性 、抽汽量、环境温度等诸多因素的影响，机组背压会发生很大变化，尤其是直接空冷机组，背压变化范围在8～33 kPa之间，如图2所示。当实际背压偏离设计值时，机组运行经济性就会下降。通过配汽优化，选择合理的阀门开启顺序的不同喷嘴组组合，使机组在不同工况下（不同季节下的被压差异大和高低负荷的差异）的效率能够达到最优，从而提高机组效率，降低供电煤耗。

3 试验过程及结果分析

3.1 试验过程

为了使顺序阀优化后的机组在常运行负荷点的效率最优，试验时需要大范围变化机组的负荷，负荷变化范围为230～350 MW。该试验需要大范围变化4个高压调节阀门的开度，而对机组负荷和主汽压力值没有要求，因此，为了配合试验的进行，主汽压力设定改为手动模式调节，以便能够根据需要手动调整主蒸汽压力设定值；并且，4个高压调节阀门控制改为手动模式调节，以便能够手动单独调整每1个高压调节阀门的开度。然后，依次进行如下2种阀门开关试验，特别注意的是在调整高压调节阀门开度时，每一步高压调节阀门开度的调整量要尽可能小，以保证试验过程的平稳。

式中下标“1”代表级组前参数，“2”代表级组后参数；带“’”为变工况参数，不带“’”为额定工况参数。并且，该公式的适用条件是：在同一工况下通过级组各级的流量应相等；在同一工况下级组的通流面积应相等；通过级组各级汽流应是一股均质流；且应用级数一般应多于5～6级[8]。所以，一般应用此公式进行相应的计算，结果如下图4～图8所示。

从4和图5的对比中可以看出：两种开启方式的压力变化基本相当；然而，从图6和图7的对比中可以看出：两种开启方式的蒸汽做功能力不同，主要体现在调节级和高排温度的降低程度不同，即焓降不同。因此，这也验证图8的计算结果：机组内采用不同的阀门开启方式时所对应的高压缸效率平均是不同的，最大相差1%以上，折合煤耗大约为0.5g/kWh。因此，机组在这两种开启方式时，同一负荷点所对应的运行经济性是不同的。其中，88%的流量处为经济性的分界点。所以，对于此型空冷机组的阀门管理综合优化策略为：在88%的流量以下时，可以采用#1+#4→#2→#3的开启方式；而在88%的流量以上时，可以采用#2+#3→#4→#1的开启方式。这样，比单纯只采用一种进汽方式，各负荷段要经济得多，每年累计经济效益还是很可观的。

4 结语

该文针对两台国产超临界350 MW空冷机组高调门对应喷嘴组数目存在差异性的特点，设计了阀门管理综合优化策略方案：通过阀门开关试验找到经济性的分界流量，在经济性流量分界点前后采用不同的阀门开启顺序，来提升机组的整体运行效率，从而对有效解决机组四季背压变化范围大、汽耗率高的问题指出了一条途径。这对我国目前国内供热机组中占主流的350 MW级别机组在顺序阀运行方式下的运行稳定性、调节性和经济性具有很大的参考价值。

参考文献

[1] 谢大幸，赵永江，吴建红，等.350 MW汽轮发电机组直接空冷凝汽器严密性试验几种计算方法分析与探讨[J].科学时代，2011，21（11）：155-157.

[2] 任贵龙，孙佳南，梁秀珍. 高效节能330MW超临界空冷供热汽轮机组的研制[J].节能技术，2010，3（2）：122-125.

[3] 冯克蓬，孙翔.冬季空冷机组的真空优化运行[J].现代电力，2011，12（6）：60-63.

[4] 王鹏，王进仕，邵珺.330MW机组凝汽器改造及其经济性分析[J].汽轮机技术，2010，2（52）：71-73.

[5] 张久锋.300MW汽轮机扩容改造及经济效益分析[J].节能技术，2010，1（1）：92-96.

[6] 欧一顺.350MW超临界机组给水系统的优化[J].重庆电力高等专科学校学报，2012，4（2）：82-84.

[7] 于達仁，刘占生，李强，等.汽轮机配汽设计的优化[J].动力工程，2007（2）：1-5.

[8] 王仲奇，秦仁.透平机械原理[M].机械工业出版社，1979.

作者：黄宝成　任江涛　党峰　陈苗　刘金龙

背压机组电力优化管理论文 篇3：

350MW机组汽泵轴封系统改造与分析

摘要：针对漳泽电力蒲洲热电有限责任公司2×350 MW机组小汽轮机轴封漏空问题，对机组汽泵轴封系统进行了改造，彻底消除了机组小汽轮机轴封漏空现象，解决了小机油中进水的问题，提高了小机轴封的运行可靠性。

关键词：汽泵轴封系统;技术改造;运行措施;机组背压;经济效益

0 引言

蒲洲热电有限责任公司2×350 MW汽轮发电机组自投产以来，汽轮机背压一直居高不下，特别是在夏季，汽轮机背压高达30 kPa，经过长期排查发现，#1、#2汽动给水泵轴封漏空。为此，当机组在运行中提高轴封压力时，轴封蒸汽大量窜入小机油箱中，使油中带水，甚至导致整个油箱的油质乳化[1]，严重影响机组的安全运行和经济效益，公司曾对此进行过改造但收效甚微。2019年5月，技术人员经几次实地调研和大量研究，利用机组大修机会，对#3机汽泵轴封系统进行了改造，改造后提升了机组的真空度，提高了机组循环效率，使汽泵润滑油箱的油质得到明显改善，解决了小机油箱油中带水的问题。

1 机组汽泵轴封系统概述

2×350 MW超临界直接空冷汽轮机是由哈尔滨汽轮机厂生产制造的CZK350/327-24.2/0.4/566/566型超临界、一次中间再热、双缸双排汽、单抽、供热、直接空冷、凝汽式汽轮发电机组。每台机组采用2台50%容量的汽动给水泵，汽泵由小机驱动，为单缸、冲动、单流、直排式汽泵。2台汽动给水泵小机的轴封供汽取自主机轴封供汽母管[2]，小机轴封进汽压力、温度均由主机轴封系统调节，轴封排汽排至主汽轮机轴封蒸汽冷却器中。同时，给水泵小汽轮机与主机共用一套抽真空系统[3]。

小机轴封系统压力调节用汽来自系统自密封蒸汽，轴封压力大小的调节使用蒸汽调节阀和溢流閥共同完成[4]，汽机轴封母管至小机的轴封供汽由管道直接提供，未加装任何减温减压装置。在实践运行中，随着机组运行时间的增加，小机轴封磨损严重，原始设计的主机、小机之间的压力均衡优化匹配被破坏，随着机组在ACE工况下的负荷变动较大，在低负荷或高负荷下调整好的轴封系统，在机组50%、75%、100%的各种负荷工况下运行时，会使轴封漏空量增加或进气量增大，导致小机油箱油中进水。

机组运行中如果一味加大轴封供汽，以保证凝汽器背压，就会使轴封向外冒汽，造成油中带水现象，影响机组安全运行。所以，要想严格控制油中进水，就要减小轴封供汽，这样机组凝汽器真空度将受到影响。要取得较为理想的凝汽器背压，就要求小机轴封回汽始终保持为负压运行。就地轴封进气管道较粗，手动门行程过大，轴封进汽得不到稳定输出，且机组负荷变化频繁，人为操作不便，更加无法保证小机在稳定的轴封压力下运行。

不同负荷工况下的小机轴封实验数据如表1所示。

由表1分析可知：

（1）汽轮机凝汽器背压对小机轴封供汽压力的变化非常敏感，小机轴封供汽压力变动，就会引起凝汽器背压变化。

（2）小机轴封的压力跟随主机的轴封压力变化而变化。

（3）当汽轮机低负荷运行时，小机轴封压力下降，机组漏空量增加，凝汽器背压升高，真空泵电流上升。

（4）当汽轮机高负荷运行时，小机轴封压力升高，机组漏空量减少，凝汽器背压下降，真空泵电流下降。

（5）要保证合适的凝汽器真空度，就要求小机轴封回汽一直为负压，这样小机油中进水明显减小，保证机组油质在合格范围内。

2 系统改造方案与分析

根据试验结果，经过多方研究，公司制定了相应的改造方案并予以实施。（1）将小机轴封回汽由原来接至主机回汽管道改造为直接接至轴封加热器，切除至大机轴封的回汽管道，加大小机轴封的回汽负压，减少轴封的蒸汽外漏量，解决蒸汽漏入油箱乳化润滑油的问题[5]。（2）在2个小机轴封进汽管道上加装2个高精度的压力传感器和快速响应的电动调整门，在回汽管上加装温度计用以监视轴封回汽温度的变化情况[6]。热控人员加装电动调整门自动逻辑，运行中由DCS系统根据机组负荷情况[7]、小机前后轴封进汽压力测点及机组负荷变化率自动调整轴封进汽压力，使轴封进汽流量始终趋于稳定，更换后的电动调整门在任何负荷工况下都能根据进汽压力的大小快速开大或关小，以维持进汽压力稳定。（3）检修期间彻底拆除小机轴封，对其进行打磨、维修或更换，以达到设备最佳工况。

通过改造，机组在启动运行中凝汽器背压有了明显变化[8]，真空严密性实验数据由原来的205 Pa/min下降至135 Pa/min。小机轴封在不同负荷工况下的运行适应性更好，调节特性更好，反应速度更快，操作更便捷。在汽轮机低负荷运行时，轴封进汽压力提高，机组凝汽器漏空现象减少，凝汽器真空严密性实验数据显著提高。小机油中进水的现象没再发生过，油质合格率达标，不仅保证了机组的安全运行，还大大提高了公司的经济效益。

3 运行技术措施

（1）机组每次启机时，要对小机轴封进汽管道进行充分地疏水暖管，保证轴封进汽前蒸汽温度能达到设计值[9]，停机时，要对进汽和回汽管道放水泄压。

（2）运行中加强监视，负荷响应速度过快时，小机轴封未能及时响应调整或就地回油油窗有水汽时，应解除电动调整门自动逻辑，手动进行电动门调整，使其调整至正常范围。

（3）机组在日常运行中，运维人员不断总结经验，提出不足，更好地优化电动调整门响应速率与负荷、小机轴封进汽压力各个参数之间的相互变化规律，及时优化逻辑使电动调整门自动跟踪匹配度更高。

4 改造后的机组经济效益及安全性

小机轴封改造后，轴封压力提高，机组凝汽器真空系统漏空现象减少，凝汽器真空严密性提高，真空泵电流下降约15 A，功率降低约5.7 kW，凝汽器真空严密性实验数据由205 Pa/min下降至135 Pa/min，背压下降2 kPa，效果明显。

4.1    经济性

按机组年运行时间为6 000 h，机组负荷率为75%计算：

（1）真空变化对煤耗的影响：机组背压降低2 kPa，发电煤耗可降低3.6 g/kWh。（2）真空泵年节省厂用电量：真空泵节约电流（15 A）×真空泵电压（380 V）×机组利用小时（6 000 h）÷

1 000=34 200 kWh。（3）节省煤耗约：降低发电煤耗（0.000 003 6 t）×机组负荷（350 000 kW）×机组负荷率（75%）×机组利用小时（6 000 h）=5 670 t。（4）按标煤单价500元/t，共节约资金约：5 670×500=283.5万元。

4.2    安全性（机组参数变化）

（1）主机推力瓦振动由60 μm降至53 μm。

（2）低压缸排汽温度由58 ℃降为53 ℃。

（3）小机润滑油箱油质水分（质量分数）低于2%，抗乳化（乳化层消失时间）≤15 min。

5 结语

公司整个汽泵轴封改造项目完成后，设备运行稳定，背压降低，推力瓦振动降低，排汽温度降低，主机高中压缸过负荷现象消失，消除了末级叶片颤振的隐患，润滑油油质合格，降低了乳化率，消除了小机油中进水现象，确保了机组的运行安全。确保了机组的运行安全。同时，背压的降低使燃煤量每年节省约5 670 t，每年节能总费用约283.5万元，降低了厂用电率，不仅减少了二氧化硫、氮氧化物以及烟尘等污染物的排放量，更为公司的节能降耗及社会的环境治理做出了贡献。

[参考文献]

[1] 王彤.引进型300 MW汽轮机轴封系统的改造[J].吉林电力， 2003（4）：45-47.

[2] 魏希峰.600 MW汽轮机轴封系统的缺陷分析及改进措施[J].电力设备，2006，7（5）：73-75.

[3] 王浩志，楼波，陈东芝.300 MW机组给水泵小汽轮机轴封疏水系统的改造与分析[J].电站系统工程，2005，21（2）：50-52.

[4] 王亨海.300 MW机组轴封系统改造[J].华东电力，2002，30（8）：29-31.

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[7] 楼冬铃，毛保法.汽轮机润滑油带水的分析及对策[J].华东电力，2002，30（8）：29-30.

[8] 程贵兵.600 MW超临界机组汽轮机轴封系统故障分析及处理[J].湖南电力，2005，25（Z2）：16-18.

[9] 龚凯峰.燃气轮机联合循环机组汽轮机轴封系统改造及控制逻辑优化[J].中国科技纵横，2015（24）：59.

收稿日期：2020-08-31

作者簡介：孔令桐（1990—），男，山西晋中人，助理工程师，从事电厂运行工作。

作者：孔令桐