[優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)精品]火電機(jī)組不可控參數(shù)變化對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性分析的影響

1、xxx程 火電機(jī)組不可控參數(shù)變化對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性分析的響電力學(xué)院畢業(yè)論文火電機(jī)組不可控參數(shù)變化對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性分析的影響 班 級(jí)：熱能與動(dòng)力工程學(xué) 生：指導(dǎo)教師： 教授 提交日期： 2010 年 10 月 14 日 摘要本文以熱力學(xué)第一定律為基礎(chǔ)，根據(jù)火電機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性分析的統(tǒng)一物理模型和數(shù)學(xué)模型，建立了火電機(jī)組輔助汽水流量、加熱器上、下端差和抽汽壓損的耗差分析模型；并通過(guò)分析凝汽器端差變化對(duì)機(jī)組其它運(yùn)行參數(shù)的影響，建立了凝汽器端差的耗差分析模型；最后以火電機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性分析統(tǒng)一物理模型中的小汽輪機(jī)為研究對(duì)象，初步建立了汽輪機(jī)汽缸效率的耗差分析模型。通過(guò)實(shí)例計(jì)算，驗(yàn)證了上述各模型的正確性。為火電機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性

2、分析提供了新方法，為工程界解決實(shí)際問(wèn)題提供了新途徑。關(guān)鍵詞：火電機(jī)組，統(tǒng)一物理模型，統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型，不可控參數(shù)， 耗差分析abstracton the basis of first thermodynamic law，the energy-loss analysis models including auxilia -ry，steam-water flux，heater terminal temperature difference upside，heater terminal temperature difference underside and extraction steam press

3、ure loss for coalfired power units were establish -ed according to the unified physical model and the mathematic model of heat-economic analysis for the coal-fired power unitand the energy-loss analysis model of condenser terminal tempera -ture difference was established in this paper by analyzing t

4、he influences which the condenser ter -minal temperature difference changing had on other operating parameters of the unitfinally by taking the small steam turbines in unified physical model of heateconomic analysis for the coal fired power unit as the research object the energy-loss analysis model

5、of the effect of cylinder on steam turbines was established preliminarily the models mentioned above in this paper were proved to be correct by the checking calculationsthe models not only supply a new method to the analysis for the coalfired power unit，but also provide a new method for engineering

6、circles to solve practical problemskey words：coal-fired power unituni6ed physical model，uni6ed mathematic model，uncontrolled parameters，energyloss analysis目 錄中 文 摘 要1abstract 1第一章引言3 1.1課題研究的背景31.2 課題研究的現(xiàn)狀41.3 研究?jī)?nèi)容與目的6第二章火電機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性分析統(tǒng)一模型及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算6 2.1火電機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性分析的統(tǒng)一物理模型62.2火電機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性分析的統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型102.3火電機(jī)組發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗

7、率的計(jì)算12第三章火電機(jī)組輔助汽水流量對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性的影響 143.1輔助汽水流量對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性影響的推導(dǎo)假設(shè) 143.2輔助汽水流量對(duì)各級(jí)抽汽系數(shù)的影響14 3.3輔助汽水流量對(duì)循環(huán)吸熱量的影響17 3.4輔助汽水流量對(duì)循環(huán)內(nèi)功的影響 183.5輔助汽水流量對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響的模型的建立183.6應(yīng)用實(shí)例及計(jì)算結(jié)果分析19第四章加熱器端差、抽汽壓損對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響 214.1加熱器上端差變化對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響的計(jì)算模型21 4.2加熱器下端差變化對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響的計(jì)算模23 4.3加熱器抽汽壓損變化對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響的計(jì)算模型25第五章凝汽器端差和汽缸效率對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響 2751凝汽器端

8、差變化對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響的計(jì)算模型2752汽缸效率變化對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響的計(jì)算模型31結(jié) 論34參考文獻(xiàn)35致謝372第一章引言1.1課題研究的背景能源是人類活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。在某種意義上講，人類社會(huì)的發(fā)展離不開優(yōu)質(zhì)能源的出現(xiàn)和先進(jìn)能源技術(shù)的使用。在當(dāng)今世界，能源的發(fā)展，能源和環(huán)境，是全世界、全人類共同關(guān)心的問(wèn)題，也是我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要問(wèn)題。作為世界上最大的發(fā)展中國(guó)家，我國(guó)是一個(gè)能源生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)。能源生產(chǎn)量?jī)H次于美國(guó)和俄羅斯，居世界第三位；基本能源消費(fèi)占世界總消費(fèi)量的l10，僅次于美國(guó)，居世界第二位。中國(guó)又是一個(gè)以煤炭為主要能源的國(guó)家。上個(gè)世紀(jì)90年代以來(lái)，中國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展帶動(dòng)了能源

9、消費(fèi)量的急劇上升。自1993年起，中國(guó)由能源凈出口國(guó)變成凈進(jìn)口國(guó)，能源總消費(fèi)已大于總供給，能源需求的對(duì)外依存度迅速增大。煤炭、電力、石油和天然氣等能源在中國(guó)都存在缺口，由此引起的結(jié)構(gòu)性矛盾日益成為我國(guó)能源安全所面臨的最大難題。電力行業(yè)一直是我國(guó)的能耗大戶，每年用于發(fā)電的煤耗量所占比例越來(lái)越大，2005年達(dá)到了全國(guó)總耗煤量的一半左右。而且，在我國(guó)電源結(jié)構(gòu)中，火電設(shè)備容量占總裝機(jī)的34左右(2006年底達(dá)78)，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，這種狀況是難以改變的。最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2006年全國(guó)發(fā)電裝機(jī)突破6億kw，預(yù)計(jì)到2050年我國(guó)裝機(jī)容量將達(dá)到16億kw，其中火電機(jī)組仍將占總裝機(jī)容量的60以上。但是，我

10、國(guó)電力行業(yè)總體煤耗水平不高，有資料表明，2003年底，我國(guó)火電廠平均供電煤耗為363g/kwh，而國(guó)際同期先進(jìn)水平僅為303 g/kwh，相差60 g/kwh 。因此，在能源同益緊張的今天，提高火電廠的經(jīng)濟(jì)性，既是火電企業(yè)自身降低成本的需要，也是全國(guó)一次能源生產(chǎn)、運(yùn)輸和節(jié)約的大事，更關(guān)系到整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性受許多因素影響，其中主要有設(shè)計(jì)水平、負(fù)荷、煤質(zhì)、設(shè)備健康狀況以及操作人員的運(yùn)行水平等。事實(shí)上，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性損失應(yīng)包括三個(gè)層次：第一個(gè)層次稱作運(yùn)行可控?fù)p失，這部分損失是由于運(yùn)行參數(shù)偏離最佳值所引起的，因而可以通過(guò)運(yùn)行調(diào)整得到控制；第二個(gè)層次稱作“維修可控?fù)p失”，這部分損失

11、是由于設(shè)備缺陷所引起的，因而只能通過(guò)維修才能得到控制；第三個(gè)層次稱作“不可控?fù)p失”，這部分損失是由于外界負(fù)荷變化、設(shè)備老化、煤質(zhì)下降、環(huán)境溫度變化等客觀因素所引起的，因而是人力所無(wú)法控制的。而對(duì)于運(yùn)行人員來(lái)說(shuō)，機(jī)組的運(yùn)行指標(biāo)可以分為可控參數(shù)和不可控參數(shù)兩大類，可控參數(shù)包括主蒸汽溫度和壓力、過(guò)熱蒸汽溫度和壓力、再熱蒸汽溫度以及凝汽器真空等；不可控參數(shù)包括加熱器端差、輔助汽水流量、加熱器抽汽壓損、汽輪機(jī)汽缸效率等。因此，當(dāng)機(jī)組的客觀條件一定時(shí)，提高機(jī)組性能的唯一有效途徑就是不斷進(jìn)行技術(shù)改造，加強(qiáng)運(yùn)行與維修管理，充分發(fā)揮主觀因素的作用。火電機(jī)組不可控參數(shù)變化對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性的影響分析課題，正是圍繞火電機(jī)組

12、運(yùn)行中不可控參數(shù)變化對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性的影響這一中心展開的，它以火電機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性分析統(tǒng)一物理模型和數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，建立各不可控參數(shù)變化對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響的計(jì)算模型，定量分析不可控參數(shù)變化后對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性的影響，用于指導(dǎo)工作人員進(jìn)行必要的調(diào)整，使機(jī)組時(shí)刻處于最佳或接近最佳運(yùn)行狀態(tài)，從而提高機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，并且它還可以為制定維修計(jì)劃和設(shè)備改造計(jì)劃提供科學(xué)的依據(jù)。1.2課題研究的現(xiàn)狀熱力系統(tǒng)分析方法自誕生至今，經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外節(jié)能工作者的不斷努力，無(wú)論在理論分析還是在實(shí)際應(yīng)用上都取得了巨大的進(jìn)展，這些方法總結(jié)起來(lái)可分兩大類，即以熱力學(xué)第一定律為主的分析方法和以熱力學(xué)第二定率為基礎(chǔ)的分析方法。其中，以第一定律為主的方

13、法較突出的有代數(shù)運(yùn)算法、矩陣分析法和偏微分分析法。以熱力學(xué)第二定律為基礎(chǔ)的分析法則以火用分析法為代表。1.2.1代數(shù)運(yùn)算法目前具有代表性的熱力系統(tǒng)分析的“代數(shù)運(yùn)算法有常規(guī)熱平衡法、循環(huán)函數(shù)法和等效熱降法。它們都屬于熱力學(xué)第一定律的分析范疇，中心是求解回?zé)嵫h(huán)的各級(jí)抽汽量并對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)化處理。循環(huán)函數(shù)法和等效焓降法就屬于簡(jiǎn)化處理的方法，具備局部定量的特性。1）常規(guī)熱平衡方法常規(guī)熱平衡法是最基本的熱力系統(tǒng)分析計(jì)算方法，是伴隨熱力發(fā)電工程的出現(xiàn)而采用的最原始方法，基于加熱器的熱平衡計(jì)算汽輪機(jī)的各級(jí)抽汽量，是發(fā)電廠設(shè)計(jì)、熱力系統(tǒng)分析、汽輪機(jī)設(shè)計(jì)最基本的方法，也是分析熱力系統(tǒng)的基礎(chǔ)。50年代由前蘇聯(lián)引入我

14、國(guó)后，應(yīng)用較廣。但由于其在定量分析計(jì)算中計(jì)算工作量很大，在以手工計(jì)算為主要計(jì)算形式的時(shí)代，嚴(yán)重制約了其廣泛應(yīng)用。特別是當(dāng)熱力系統(tǒng)比較復(fù)雜或?qū)崃ο到y(tǒng)進(jìn)行多方案比較時(shí)，直接應(yīng)用熱平衡分析法往往很繁瑣。因此在70年代以后逐漸被等效熱降法或循環(huán)函數(shù)法等方法取代，一般僅用來(lái)檢驗(yàn)其它方法的計(jì)算精度，而較少直接用于熱力系統(tǒng)的分析計(jì)算。近幾年來(lái)，在我國(guó)逐漸重視節(jié)能的大環(huán)境下，對(duì)火電機(jī)組節(jié)能要求的提高，客觀上對(duì)火電機(jī)組熱力系統(tǒng)分析計(jì)算方法的計(jì)算精度有了較高的要求。特別是隨著火電機(jī)組單機(jī)容量和總體裝機(jī)容量的增大，由于熱力系統(tǒng)計(jì)算模型誤差帶來(lái)的煤耗計(jì)算偏差不容忽視，因此常規(guī)熱平衡方法計(jì)算結(jié)果的高精度，越來(lái)越顯示其

15、適時(shí)的一種優(yōu)勢(shì)，以常規(guī)熱平衡法為基礎(chǔ)，結(jié)合矩陣思想逐漸成為一種新的研究熱點(diǎn)。2）循環(huán)函數(shù)法循環(huán)函數(shù)法是由我國(guó)原電力部電力建設(shè)研究所馬芳禮高級(jí)工程師，根據(jù)美國(guó)salisbury提出的“加熱單元概念，積數(shù)十年在實(shí)際工程設(shè)計(jì)和理論教學(xué)上的經(jīng)驗(yàn)所創(chuàng)立的，是一種新型的熱力系統(tǒng)計(jì)算方法。該方法根據(jù)熱力學(xué)第二定律，首次提出用循環(huán)不可逆性來(lái)定性分析、用循環(huán)函數(shù)式來(lái)定量計(jì)算蒸汽循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性，不僅簡(jiǎn)化了電廠熱力系統(tǒng)的整體計(jì)算，而且解決了輔助用汽用水的單項(xiàng)熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。3）等效熱降法等效熱降法是一種新的熱工理論，在60年代后期，它首先由原蘇聯(lián)學(xué)者庫(kù)茲涅佐夫(amky)提出，并在70年代逐步完善、成熟，形成了完整的理論

16、體系。在我國(guó)，由西安交通大學(xué)林萬(wàn)超教授等加以引進(jìn)完善并推廣應(yīng)用。作為一種新的熱工理論，其前提是主蒸汽流量不變，循環(huán)的初終參數(shù)和汽態(tài)線不變，而以內(nèi)功率的變化(等效熱降h)來(lái)分析熱力系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于確定的熱力系統(tǒng)，汽水諸參數(shù)均為已知時(shí)，等效熱降h和抽汽效率均隨之確定，成為一次性參數(shù)給出。等效熱降法既可用于整體熱力系統(tǒng)的計(jì)算，也適用于熱力系統(tǒng)局部定量分析。它摒棄了熱平衡法的缺點(diǎn)，不需要全盤重新計(jì)算就能查明系統(tǒng)變化的經(jīng)濟(jì)效益。即用簡(jiǎn)捷的局部運(yùn)算代替整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜運(yùn)算。另外，在考慮了附加成份后，該方法可單獨(dú)求出這些附加成份對(duì)整個(gè)系統(tǒng)熱效率的影響。這樣運(yùn)用等效熱降法提出的小指標(biāo)耗差分析計(jì)算模型，可節(jié)

17、省大量的復(fù)雜運(yùn)算，基本滿足現(xiàn)場(chǎng)熱經(jīng)濟(jì)性分析的要求，對(duì)火電廠深入開展運(yùn)行熱經(jīng)濟(jì)性分析和節(jié)能降耗工作具有實(shí)用價(jià)值。此外，熱力系統(tǒng)分析的“代數(shù)運(yùn)算法”還有等效抽汽法和等效排汽法。等效抽汽法把各級(jí)抽汽假想成一股抽汽，簡(jiǎn)化了熱系統(tǒng)模型。等效排汽法十分類似于等效焓降法，某加熱器的等效排汽指的是，在熱量的作用下，1kg抽汽從該處最終能夠返回汽輪機(jī)的份額。另一個(gè)重要的參數(shù)是等效排汽效率，也即.它在處理系統(tǒng)局部變化時(shí)十分有用。1.2.2矩陣分析法矩陣分析法只是一個(gè)泛稱，并不特指某種具體的分析方法。一般而言，只要計(jì)算方法采用矩陣形式表達(dá)，即可劃為這一范疇。電廠熱力系統(tǒng)的矩陣分析是聯(lián)立各級(jí)加熱器的熱平衡方程式，通過(guò)

18、求解一組包含各級(jí)抽汽量的線性方程組完成對(duì)熱力系統(tǒng)的計(jì)算。矩陣分析法也屬于傳統(tǒng)的分析方法，其特點(diǎn)是一次能計(jì)算幾個(gè)或幾十個(gè)未知的參數(shù)，同時(shí)求出各級(jí)抽汽。矩陣法在國(guó)內(nèi)最早是郭丙然和陳國(guó)年先生在20世紀(jì)90年代初提出的。當(dāng)時(shí)提出的矩陣形式只包含對(duì)回?zé)嵫h(huán)部分的詳細(xì)分析，對(duì)輔助流量的考慮是通過(guò)對(duì)方程右側(cè)進(jìn)行補(bǔ)充完善，最后解出各級(jí)抽汽量。這類分析方法的共性在于模型均采用矩陣形式表達(dá)，突出特點(diǎn)是“數(shù)與“形的結(jié)合，即：矩陣結(jié)構(gòu)與熱力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一一對(duì)應(yīng)，矩陣中元素?cái)?shù)值與熱力系統(tǒng)中相關(guān)熱力參數(shù)一一對(duì)應(yīng)。當(dāng)熱力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或參數(shù)發(fā)生改變時(shí)，只需調(diào)整矩陣的結(jié)構(gòu)和矩陣元素?cái)?shù)值即可，使熱力系統(tǒng)的計(jì)算通用性更佳，非常適合于編制通

19、用計(jì)算程序。隨著計(jì)算機(jī)的普及及計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，這類分析方法是當(dāng)前熱力系統(tǒng)分析計(jì)算方法的主流研究方向，研究較為活躍。12.3 偏微分分析法偏微分理論在發(fā)電廠熱力系統(tǒng)分析中的應(yīng)用，最初是用來(lái)對(duì)等效焓降和抽汽效率進(jìn)行定義和推導(dǎo)。這一方法剛提出時(shí)稱為“小擾動(dòng)理論”，1994年又專門對(duì)再熱回?zé)釞C(jī)組的偏微分分析方法進(jìn)行了論證。至此偏微分方法得到建立，應(yīng)用于熱力系統(tǒng)的2個(gè)重要參量“等效焓降和“抽汽效率”也用偏微分方法定義和導(dǎo)出，使得這2個(gè)概念建立在更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)推導(dǎo)上。偏微分方法的應(yīng)用，是對(duì)電廠熱力系統(tǒng)參數(shù)變化的線性化處理，使發(fā)電廠熱力系統(tǒng)簡(jiǎn)化分析的概念更加清晰，易于接受，給等效焓降法賦予了新的生命力。12.

20、4火用分析法20世紀(jì)30年代初火用的誕生及以后幾十年的研究，使火用分析法逐漸成熟。此種方法先計(jì)算出熱力系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)火用值，然后再進(jìn)行火用平衡計(jì)算。該方法不僅考慮熱功轉(zhuǎn)化過(guò)程中量的方面，而且也考慮了質(zhì)的方面，著重能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中的不可逆損失即能量在質(zhì)的方面的差別，可進(jìn)一步評(píng)價(jià)熱力系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化和利用的完善程度。在此基礎(chǔ)上，20世紀(jì)60年代發(fā)展的一門新學(xué)科火用經(jīng)濟(jì)學(xué)，在熱力系統(tǒng)分析中也得到了一定程度的應(yīng)用。近年來(lái)，又出現(xiàn)了一些新的熱力系統(tǒng)分析理論，如熱經(jīng)濟(jì)性功能分析法等，這些方法在各自的節(jié)能領(lǐng)域中發(fā)揮自己的作用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，便于編程計(jì)算的熱力系統(tǒng)分析方法也表現(xiàn)出前所未有的活力，而以矩陣方程

21、式為基礎(chǔ)的熱力系統(tǒng)分析方法恰恰滿足了這一要求。13.研究?jī)?nèi)容及目的本課題在研究分析相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，著眼于火電機(jī)組不可控參數(shù)變化對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性影響的耗差分析模型的研究。以通用性、精確度和適應(yīng)計(jì)算機(jī)編程計(jì)算為研究宗旨，以熱力學(xué)第一定律為基礎(chǔ)，根據(jù)火電機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性分析的統(tǒng)一物理模型和數(shù)學(xué)模型，建立了火電機(jī)組不可控參數(shù)變化對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性影響的計(jì)算模型。論文主要研究?jī)?nèi)容如下：13.1建立輔助汽水流量變化對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響的計(jì)算模型對(duì)火電機(jī)組通流部分和回?zé)嵯到y(tǒng)的輔助汽水進(jìn)行分類，以火電機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性分析的統(tǒng)一物理模型和數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，通過(guò)嚴(yán)密的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，建立定流量條件下輔助汽水流量變化對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性影響的通用計(jì)算

22、式。為方便、快捷地計(jì)算火電機(jī)組輔助汽水流量變化對(duì)發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗的影響提供新方法。1.3.2建立加熱器上、下端差和抽汽壓損變化對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響的計(jì)算模型對(duì)火電機(jī)組給水回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)的工作原理和影響因素進(jìn)行研究，以火電機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性分析的統(tǒng)一物理模型和數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，利用偏微分理論推導(dǎo)出加熱器上、下端差和加熱器抽汽壓損變化對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性影響的通用計(jì)算模型。為準(zhǔn)確而快速地評(píng)價(jià)各級(jí)加熱器端差以及抽汽壓損的運(yùn)行熱經(jīng)濟(jì)性提供一種新的工具。13.3建立凝汽器端差變化對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響的計(jì)算模型凝汽器端差的變化會(huì)使汽輪機(jī)排汽壓力發(fā)生變化，根據(jù)相關(guān)參考文獻(xiàn)得出背壓變化對(duì)機(jī)組做功的影響可以從兩方面考慮：由于排汽焓變化而引

23、起機(jī)組有效焓降做功的變化；由于凝結(jié)水溫度改變而引起最末一個(gè)低壓加熱器抽汽量的變化，從而影響做功。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)火電機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性分析的統(tǒng)一物理模型和數(shù)學(xué)模型，建立凝汽器端差變化對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響的計(jì)算模型。為工程上節(jié)能診斷提供理論依據(jù)和計(jì)算方法。1.3.4建立汽輪機(jī)汽缸效率變化對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響的計(jì)算模型通過(guò)對(duì)汽輪機(jī)通流部分以及回?zé)嵯到y(tǒng)的研究，得出當(dāng)汽輪機(jī)汽缸效率變化對(duì)回?zé)嵯到y(tǒng)各參數(shù)的影響關(guān)系。以火電機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性分析統(tǒng)一物理模型中的小汽輪機(jī)為研究對(duì)象，推導(dǎo)出汽輪機(jī)汽缸效率變化對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性影響的計(jì)算模型。為機(jī)組的終參數(shù)節(jié)能診斷提供了新途徑。第二章火電機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性分析統(tǒng)一模型及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算21火電機(jī)

24、組熱經(jīng)濟(jì)性分析的統(tǒng)一物理模型根據(jù)參考文獻(xiàn)，火電機(jī)組統(tǒng)一物理模型示意圖如圖2一l所示。211建立統(tǒng)一物理模型的基本原則建立熱經(jīng)濟(jì)性分析的模型的基本理論基礎(chǔ)是能量平衡方程和質(zhì)量平衡方程，所以統(tǒng)一物理模型的建立也必須遵循這兩個(gè)基本的方程。以使在物理模型基礎(chǔ)上建立的數(shù)學(xué)模型也符合能量平衡方程和質(zhì)量平衡方程。212建立統(tǒng)一物理模型所需的基本概念為了建立火電機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性分析的統(tǒng)一物理模型，并導(dǎo)出通用的汽水分布方程，必須先說(shuō)明幾個(gè)基本概念。1)級(jí)控制體為了建立熱力系統(tǒng)的通用汽水分布方程，需要按一定的規(guī)則在熱力系統(tǒng)中劃分級(jí)控制體，所謂級(jí)控制體是指包含一級(jí)加熱器，并包含與該級(jí)加熱器相連的抽汽管路、部分疏水管路、

25、部分凝結(jié)水管路或給水管路的控制體。其劃分原則詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)。2)熱介質(zhì)和冷介質(zhì)控制體中包含的汽輪機(jī)抽汽及其疏水是加熱凝結(jié)水或給水的放熱介質(zhì)，我們稱之為熱介質(zhì)，被熱介質(zhì)加熱的凝結(jié)水或給水稱之為冷介質(zhì)。3)名義抽汽量汽輪機(jī)的第f級(jí)名義抽汽量，是指進(jìn)入第i級(jí)控制體的實(shí)際抽汽量+進(jìn)出該級(jí)控制體熱介質(zhì)側(cè)的輔助汽水流量的代數(shù)和級(jí)，輔助汽水進(jìn)入為正，流出為負(fù)。一般情況下為零，此時(shí)，名義抽汽量也就是實(shí)際抽汽量。4)名義水流量如果以第一級(jí)(指抽汽壓力最高的一級(jí))高加的出水量所為基準(zhǔn)，則進(jìn)出第i級(jí)控制體的名義水流量一進(jìn)出1i一1級(jí)控制體的冷介質(zhì)側(cè)的輔助汽水流量的代數(shù)和，輔助汽水進(jìn)入為正，流出為負(fù)。5)名義輔助加熱量

26、進(jìn)入第i級(jí)控制體的名義加熱量，由以下幾部分組成：(1)直接進(jìn)出該級(jí)控制體熱介質(zhì)的輔助汽水的換熱量,等于進(jìn)(出)熱介質(zhì)的各股輔助汽水帶入(出)熱量的代數(shù)和，而每一股輔助汽水帶入(出)的熱量等于其質(zhì)量流量x(該股輔助汽水的焓一本級(jí)抽汽的焓)；(2)直接進(jìn)出該級(jí)控制體冷介質(zhì)的輔助汽水的換熱量,等于進(jìn)(出)冷介質(zhì)側(cè)的各股輔助汽水帶入(出)熱量的代數(shù)和，而每一股輔助汽水帶入(出)的熱量等于其質(zhì)量流量(該股輔助汽水的焓本級(jí)控制體進(jìn)口的水焓)；(3)流體與控制體中冷、熱介質(zhì)的表面式換熱量,等于通過(guò)換熱表面與冷、熱介質(zhì)進(jìn)行換熱的流體帶入(出)的熱量的代數(shù)和，每一股這樣的流體帶入(出)的熱量等于其質(zhì)量流量該流體

27、換熱前和換熱后的焓變，也等于冷、熱介質(zhì)的質(zhì)量流量冷、熱介質(zhì)接受換熱后和換熱前的焓變；(4)輸入控制體的泵功213統(tǒng)一物理模型的建立不同機(jī)組的熱力系統(tǒng)是不同的，圖21是一個(gè)實(shí)際熱力系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖，圖中共劃分了八個(gè)級(jí)控制體，分別由8個(gè)閉合的虛線框圍成，其標(biāo)號(hào)從n01到no8。而我們所建立的熱力系統(tǒng)通用物理模型為：1) 所有的加熱器都視為“表面式加熱器”，見(jiàn)圖21中的no1到no8。2)假設(shè)任意一級(jí)加熱器的抽汽的疏水都逐級(jí)自流過(guò)其后的各級(jí)加熱器，各股抽汽的疏水互不混合，圖21中的細(xì)實(shí)線表示18級(jí)抽汽和其疏水。3)如果第j級(jí)抽汽的疏水真實(shí)流入(流出)了第i級(jí)控制體，則其進(jìn)(出)i級(jí)控制體的焓等于進(jìn)(出)i

28、級(jí)控制體的疏水焓 (參見(jiàn)圖22)，否則等于出(進(jìn))控制體的冷介質(zhì)的焓 (參見(jiàn)圖22)。第j級(jí)抽汽及其疏水在第i級(jí)控制體中的名義放熱量為。當(dāng)j=i時(shí)表示第i級(jí)抽汽的焓。n表示抽汽的級(jí)數(shù)。4)出(進(jìn))第i級(jí)控制體的冷介質(zhì)的焓為，冷介質(zhì)的焓升。5)鍋爐和汽輪機(jī)本體(1)以汽輪機(jī)的n個(gè)抽汽口為分界點(diǎn)，將汽輪機(jī)分為n+1個(gè)做功單元，即n+1個(gè)小汽輪機(jī)。見(jiàn)圖21。(2)假設(shè)每個(gè)小汽輪機(jī)都有一個(gè)為其提供熱量的小鍋爐，所有的小鍋爐統(tǒng)稱為“廣義鍋爐”。見(jiàn)圖21。6)凝汽器在回?zé)嵯到y(tǒng)統(tǒng)一物理模的建立時(shí)，假設(shè)各股抽汽的疏水都進(jìn)入到了凝汽器，我們假定每一股抽汽的疏水和汽輪機(jī)低壓缸的排汽都進(jìn)入一個(gè)對(duì)應(yīng)的小凝汽器，所有的

29、小凝汽器統(tǒng)稱為“廣義凝汽器。綜上所述，我們所建立的火電機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性分析的統(tǒng)一物理模型見(jiàn)圖21。22火電機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性分析的統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型221廣義鍋爐的進(jìn)出口參數(shù)1)廣義鍋爐進(jìn)出口工質(zhì)的焓與n+1個(gè)小汽輪機(jī)對(duì)應(yīng)有n+1個(gè)小鍋爐，第1個(gè)小鍋爐的進(jìn)口工質(zhì)焓即給水焓，其出口工質(zhì)焓為主蒸汽焓；第i+1個(gè)小鍋爐的進(jìn)口工質(zhì)焓 “為第i個(gè)小汽輪機(jī)的排汽焓，也即第i級(jí)抽汽的焓(i=1n)，如果第i個(gè)小汽輪機(jī)的排汽未被加熱，則第i+1個(gè)小鍋爐的出口工質(zhì)焓，就等于其進(jìn)口工質(zhì)的焓，如果被加熱則其出口工質(zhì)的焓等于其進(jìn)口焓+單位工質(zhì)在再熱器中的焓升。2)廣義鍋爐中的工質(zhì)流量第1個(gè)小鍋爐中的工質(zhì)流量為主蒸汽流量do，第i個(gè)小

30、鍋爐中工質(zhì)流量第i一1個(gè)小汽輪機(jī)名義抽汽量+進(jìn)(出)第i一1個(gè)加熱器熱介質(zhì)側(cè)的輔助汽水流量的代數(shù)和(進(jìn)入為正，流出為負(fù))+在第i一1個(gè)小汽輪機(jī)(包括其進(jìn)口處的閥門)中進(jìn)出的各股輔助小汽流的代數(shù)和(進(jìn)入為正，流出為負(fù))，即等于do+(在1i-1)個(gè)汽輪機(jī)(包括其進(jìn)口處的閥門)中進(jìn)出的各股輔助小汽流及名義抽汽流量的代數(shù)和(進(jìn)入為正，流出為負(fù))+進(jìn)(出)第li1個(gè)加熱器熱介質(zhì)側(cè)的輔助汽水的代數(shù)和(進(jìn)入為正，流出為負(fù))(i=2n+1)。3)廣義鍋爐的輔助熱量進(jìn)出第i個(gè)小鍋爐的各股輔助熱量(進(jìn)入為正，流出為負(fù))定義為,每一股輔助汽水帶入(出)的熱量=其質(zhì)量流(進(jìn)入第i個(gè)小鍋爐的工質(zhì)的焓一本股小汽流或小水

31、流的焓)。222小汽輪機(jī)的進(jìn)出口參數(shù)第i個(gè)小汽輪機(jī)進(jìn)汽焓為第i個(gè)小鍋爐的出口工質(zhì)的焓，其出口蒸汽的焓為第i股抽汽的焓 (最后一個(gè)小汽輪機(jī)為其排汽焓)；第f個(gè)小汽輪機(jī)中參與做功的蒸汽流量為從其進(jìn)口閥門或高壓側(cè)汽封進(jìn)出的輔助汽水流量的代數(shù)和(進(jìn)入為正，流出為負(fù))，i=1n+1。223基于統(tǒng)一物理模型的數(shù)學(xué)模型的建立1)循環(huán)吸熱量方程循環(huán)吸熱量表示在機(jī)組的整個(gè)循環(huán)中，工質(zhì)從廣義鍋爐吸收的熱量，即：2)汽輪機(jī)比內(nèi)功方程比內(nèi)功是機(jī)組在循環(huán)中，在各個(gè)小汽輪機(jī)中所做的比內(nèi)功之和，即：3)汽水分布方程利用熱力學(xué)第一定律建立能量平衡式，得到如下的通用汽水分布線形方程組：其中的每一個(gè)方程，例如第i個(gè)方程表示，li

32、股抽汽在第i個(gè)加熱器中放熱量和進(jìn)出第i個(gè)加熱器輔助能量之和，等于給水或凝結(jié)水在第i個(gè)加熱器中的焓升。抽汽量的遞推解為：23火電機(jī)組發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率的計(jì)算火力發(fā)電廠生產(chǎn)的電能需要經(jīng)過(guò)多次能量轉(zhuǎn)換過(guò)程：即首先由鍋爐將燃料燃燒釋放的化學(xué)能通過(guò)受熱面使給水加熱、蒸發(fā)、過(guò)熱，轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝臒崮埽儆善啓C(jī)將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚傩D(zhuǎn)的機(jī)械能，然后由汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)輸出有效功率根據(jù)傳遞過(guò)程可以寫出能量轉(zhuǎn)化方程為式中，其中，b為電廠煤耗量；為燃煤的低位發(fā)熱量；為鍋爐效率；為管道效率；為循環(huán)熱效率；為機(jī)械效率；為發(fā)電機(jī)效率：p為汽輪機(jī)內(nèi)功率。則全廠煤耗率可表示為式(28)表示煤耗率b除與各效率有關(guān)外，還受實(shí)際煤的低

33、位發(fā)熱量影響。為消除此影響，使煤耗率只與熱效率有關(guān)，采用了“標(biāo)準(zhǔn)煤耗率” 作為通用的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，而b則相應(yīng)稱為“實(shí)際煤耗率”。標(biāo)準(zhǔn)煤的，則全廠發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率表達(dá)式為全廠發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率的變化與汽輪機(jī)循環(huán)熱效率變化的關(guān)系為本文以發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率作指標(biāo)來(lái)計(jì)算分析機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性，由式(210)可知如果，當(dāng)機(jī)組運(yùn)行參數(shù)擾動(dòng)對(duì)汽輪機(jī)內(nèi)功率的影響較小，即p相對(duì)原內(nèi)功率p變化較小時(shí)，上式可簡(jiǎn)化為第三章火電機(jī)組輔助汽水流量對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性的影響煤耗率是火電機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的主要體現(xiàn)，它與許多因素有關(guān)。熱力系統(tǒng)輔助汽水的流量即為其中之一。所謂輔助汽水，指對(duì)完成回?zé)嵫h(huán)并非必需的汽流和水流，如：軸封漏汽、閥桿漏汽、工業(yè)用汽、

34、減溫水、連續(xù)排污等。方便、定量地分析其對(duì)煤耗率的影響具有重要的實(shí)際意義。31輔助汽水流量對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性影響的推導(dǎo)假設(shè)汽輪機(jī)的進(jìn)汽和排汽參數(shù)不變，給水溫度不變。一般情況下，輔助汽水流量的變化不可能很大，屬于小擾動(dòng)，所以僅僅是輔助汽水流量變化不可能使汽輪機(jī)的進(jìn)汽和排汽參數(shù)以及鍋爐給水溫度產(chǎn)生較大的變化。也不可能使每千克抽汽的放熱量、每千克給水或凝結(jié)水在各級(jí)加熱器中的焓升產(chǎn)生太大的變化。所以變些量都視為常數(shù)。32輔助汽水流量對(duì)各級(jí)抽汽系數(shù)的影響當(dāng)輔助汽水流量發(fā)生變化時(shí)，可視輸入控制體的泵功保持不變。因此，首先將式(26)的兩邊都除以主蒸汽流量，然后對(duì)所得方程兩邊取微分(結(jié)合推導(dǎo)假設(shè))可得抽汽系數(shù)的微分表

35、達(dá)式為33輔助汽水流量對(duì)循環(huán)吸熱量的影響結(jié)合推導(dǎo)假設(shè)，對(duì)方程(21)兩邊取微分，整理后得34輔助汽水流量對(duì)循環(huán)內(nèi)功的影響結(jié)合推導(dǎo)假設(shè)，對(duì)方程(22)兩邊取微分，整理后得35輔助汽水流量對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響的模型的建立綜上所述，將式(32)和式(33)代入式(213)，整理后可得輔助汽水流量變化對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響的通用計(jì)算模型：36應(yīng)用實(shí)例及計(jì)算結(jié)果分析以圖31所示n600167537537型機(jī)組為例，根據(jù)機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況，用本文方法和常規(guī)熱平衡法分別計(jì)算了輔助汽水流量變化對(duì)火電機(jī)組煤耗率的影響，計(jì)算結(jié)果如表31所示。如表31所示，用本文方法和常規(guī)熱平衡法計(jì)算輔助汽水流量擾動(dòng)對(duì)機(jī)組煤耗率的影響時(shí)，

36、所得結(jié)果完全相同，從而證明了所建模型的正確性。圖3一l n600一167537537型機(jī)組原則性熱力系統(tǒng)圖表31某n600167537537機(jī)組輔助汽水流量擾動(dòng)對(duì)機(jī)組煤耗率的影響第四章加熱器端差、抽汽壓損對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響回?zé)峒訜崞魇菬嵯到y(tǒng)的重要設(shè)備之一。它對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性的影響較大，主要表現(xiàn)在加熱器的端差(包括運(yùn)行中的加熱不足)、壓損、散熱損失、切除加熱器和給水部分旁路等因素對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性的影響。定量分析這些因素對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性的影響，是節(jié)能改造、完善熱力設(shè)備、改進(jìn)運(yùn)行操作和管理的一項(xiàng)重要技術(shù)工作，對(duì)提高裝置熱經(jīng)濟(jì)性具有十分現(xiàn)實(shí)的意義。41加熱器上端差變化對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響的計(jì)算模型加熱器上端差是指加熱器

37、內(nèi)部壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度與加熱器出口水溫之差。上端差的存在和變化，雖沒(méi)有發(fā)生直接的明顯熱損失，但卻增加了熱交換的不可逆性，產(chǎn)生了額外的冷源損失，降低了機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。411上端差變化對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響的模型的推導(dǎo)1)模型推導(dǎo)的理論依據(jù)按照擾動(dòng)性質(zhì)我們將擾動(dòng)分為兩大類，一類為大擾動(dòng)，另一類為小擾動(dòng)。小擾動(dòng)是指對(duì)汽輪機(jī)通流部分以外的擾動(dòng)，通常指對(duì)輔助設(shè)備及系統(tǒng)的擾動(dòng)，這種擾動(dòng)盡管有時(shí)強(qiáng)度較大(如加熱器解列)，但對(duì)通流部分的熱力學(xué)狀態(tài)參數(shù)影響不大，由此而對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的熱力學(xué)(強(qiáng)度)參數(shù)的影響不大。若進(jìn)一步假定小擾動(dòng)不影響汽輪機(jī)通流部分由此也不影響除擾動(dòng)源附近系統(tǒng)其它部分熱力學(xué)(強(qiáng)度)參數(shù)，則分析過(guò)程可

38、以大為簡(jiǎn)化。按這種假定進(jìn)行熱力系統(tǒng)分析的方法稱為“小擾動(dòng)理論” 。由小擾動(dòng)理論可知，當(dāng)?shù)趇級(jí)加熱器的上端差發(fā)生擾動(dòng)時(shí)，會(huì)使得該級(jí)加熱器出口水焓，變化，從而導(dǎo)致各級(jí)加熱器抽汽量的變化，甚至影響到鍋爐給水溫度，而機(jī)組其余運(yùn)行參數(shù)基本不變。2) 模型的推導(dǎo)過(guò)程(1)加熱器上端差變化對(duì)各級(jí)抽汽系數(shù)的影響以圖22所示機(jī)組為例，將式(2-6)兩邊分別對(duì)第i級(jí)加熱器的出口水焓導(dǎo)，整理后得由第i加熱器上端差變化而起的各級(jí)抽汽系數(shù)的變化為當(dāng)時(shí)；當(dāng)，且當(dāng)?shù)趇-1級(jí)加熱器是匯集式加熱器或帶有疏水冷卻器的表面式加熱器時(shí)，當(dāng)，且當(dāng)?shù)趇-1級(jí)加熱器是未帶有疏水冷卻器的表面式加熱器時(shí)，其中l(wèi)為沿主凝結(jié)水或給水流動(dòng)的方向，離

39、第i級(jí)加熱器最近的的匯集式加熱器的級(jí)數(shù)。(2)加熱器上端差變化對(duì)機(jī)組循環(huán)吸熱量的影響將式(2-1)兩邊分別對(duì)第i級(jí)加熱器的出口水焓求微分，并將式(41)代入整理后得第i級(jí)加熱器上端差變化對(duì)機(jī)組循環(huán)吸熱量的影響為(3)加熱器上端差變化對(duì)機(jī)組循環(huán)內(nèi)功的影響同理，將式(22)兩邊分別對(duì)第f級(jí)加熱器的出口水焓求微分，并將式(41) 代入整理后得第i級(jí)加熱器上端差變化對(duì)機(jī)組循環(huán)內(nèi)功的影響為412上端差變化對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響的模型的建立綜上所述，將式(42)和式(43)代入式(213)，整理后可得任一結(jié)構(gòu)已定的回?zé)嵯到y(tǒng)，第f級(jí)加熱器上端差變化對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響的通用計(jì)算模型為413應(yīng)用實(shí)例及計(jì)算結(jié)果分析(

40、44)以圖3一l所示n600167537537型機(jī)組為例，根據(jù)機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況，用本文方法和常規(guī)熱平衡法分別計(jì)算了各級(jí)加熱器上端差擾動(dòng)對(duì)機(jī)組煤耗率的影響。計(jì)算結(jié)果如表41所示。如表41所示，用本文方法和常規(guī)熱平衡法計(jì)算加熱器上端差擾動(dòng)對(duì)機(jī)組煤耗率的影響時(shí)，所得計(jì)算結(jié)果基本相同，誤差非常小，所產(chǎn)生誤差是由于兩種不同方法在計(jì)算過(guò)程中的舍入誤差造成的。42加熱器下端差變化對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響的計(jì)算模型加熱器下端差是指離開疏水冷卻器的疏水溫度與該級(jí)加熱器進(jìn)口水溫之差。下端差的存在和變化，將會(huì)改變疏水回流的不可逆性，從而影響機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。運(yùn)行時(shí)端差的增大可能是下由列原因引起：受熱面污垢、汽側(cè)空氣排除不暢

41、，使傳熱系數(shù)k值減??；疏水水位過(guò)高淹沒(méi)受熱面使實(shí)際換熱面積a減小等421下端差變化對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響的模型的推導(dǎo)1)模型推導(dǎo)的理論依據(jù)同理于上端差變化對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響的模型的推導(dǎo)。由小擾動(dòng)理論可知，當(dāng)?shù)诤魇芗訜崞鞯南露瞬畎l(fā)生擾動(dòng)時(shí)，會(huì)使得該級(jí)加熱器疏水焓變化，從而導(dǎo)致各級(jí)加熱器抽汽量的變化，而機(jī)組其余運(yùn)行參數(shù)基本不變。2)模型的推導(dǎo)過(guò)程同理于上端差變化對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響的計(jì)算模型的推導(dǎo)過(guò)程，仍以圖22所示機(jī)組為例，以火電機(jī)組汽水分布方程、循環(huán)吸熱量方程和循環(huán)內(nèi)功方程為基礎(chǔ)，采用了將上述基本方程兩邊分別對(duì)各加熱器疏水焓求偏導(dǎo)的方法，并針對(duì)不同型式的加熱器，找出公式的規(guī)律性。(1)加熱器下端差變

42、化對(duì)各級(jí)抽汽系數(shù)的影響以圖22所示機(jī)組為例，將式(26)兩邊分別對(duì)第i級(jí)加熱器的疏水焓求偏導(dǎo)，整理后得由第功口熱器下端差變化而起的各級(jí)抽汽系數(shù)的變化為式中其中m為沿主凝結(jié)水或給水流動(dòng)的方向，離第i級(jí)加熱器最近的匯集式加熱器的級(jí)數(shù)，如果在流經(jīng)第i級(jí)加熱器的主凝結(jié)水或給水流動(dòng)的方向上沒(méi)有匯集式加熱器，則m=0。(2)加熱器下端差變化對(duì)機(jī)組循環(huán)吸熱量的影響將式(2-1)兩邊分別對(duì)第f級(jí)加熱器的疏水焓求微分，并將式(4-5)代入整理后得第f級(jí)加熱器下端差變化對(duì)機(jī)組循環(huán)吸熱量的影響為(3)加熱器下端差變化對(duì)機(jī)組循環(huán)內(nèi)功的影響同理，將式(22)兩邊分別對(duì)第i級(jí)加熱器的疏水焓求微分，并將式(45)代入整理后

43、得第i級(jí)加熱器下端差變化對(duì)機(jī)組循環(huán)內(nèi)功的影響為422下端差變化對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響的模型的建立綜上所述，將式(46)和式(47)代入式(213)，整理后可得，任一結(jié)構(gòu)已定的回?zé)嵯到y(tǒng)，第f級(jí)加熱器下端差變化對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響的通用計(jì)算模型為423應(yīng)用實(shí)例及計(jì)算結(jié)果分析以圖31所示n600167537537型機(jī)組為例，根據(jù)機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況，用本文方法和常規(guī)熱平衡法分別計(jì)算了各級(jí)加熱器下端差擾動(dòng)對(duì)機(jī)組煤耗率的影響。計(jì)算結(jié)果如表42所示。對(duì)于圖31所示n600167537537機(jī)組，由于8號(hào)加熱器的疏水進(jìn)入凝結(jié)水泵入口，即為匯集式加熱器，可視其無(wú)下端差。如表42所示，用本文方法和常規(guī)熱平衡法計(jì)算加熱器下

44、端差擾動(dòng)對(duì)機(jī)組煤耗率的影響時(shí)，所得計(jì)算結(jié)果基本相同，誤差非常小，所產(chǎn)生誤差是由于兩種不同方法在計(jì)算過(guò)程中的舍入誤差造成的。43加熱器抽汽壓損變化對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響的計(jì)算模型抽汽壓損是指抽汽在加熱器內(nèi)以及從汽輪機(jī)抽汽口到加熱器沿途管道上產(chǎn)生的壓力損失之總和p，抽汽壓損是一種不明顯的熱力損失，它使蒸汽的做功能力下降，熱經(jīng)濟(jì)性降低.431抽汽壓損變化對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響的理論分析根據(jù)小擾動(dòng)理論可知，當(dāng)加熱器抽汽壓損擾動(dòng)時(shí)，抽汽口壓力、加熱器上端差、下端差可視為不變，壓損變化影響了加熱器內(nèi)飽和壓力，飽和溫度變化，則本級(jí)加熱器的出口水溫將發(fā)生變化；對(duì)表面式加熱器，若本級(jí)無(wú)疏水冷卻器，本級(jí)疏水溫度發(fā)生變化，

45、若本級(jí)有疏水冷卻器，本級(jí)疏水溫度并不發(fā)生變化；同理，壓力高一級(jí)的帶有疏水冷卻器的加熱器，流向本級(jí)的疏水溫度也會(huì)發(fā)生變化，否則不變。設(shè)第i級(jí)加熱器壓損變化，使該級(jí)加熱器出口水焓變化,若本級(jí)無(wú)疏水冷卻器則設(shè)疏水焓變化；壓力高一級(jí)(i一1級(jí))是帶有疏水冷卻器的加熱器時(shí)，設(shè)其疏水焓變化.考慮到只有第i一1級(jí)加熱器是帶有疏水冷卻器的表面式加熱器時(shí)才變化，且變化量，因此可將對(duì)機(jī)組的影響歸結(jié)為，即對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響的自變量為和。壓損變化如圖41和圖42所示。432抽汽壓損變化對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響的模型的建立根據(jù)上述理論分析，可知某級(jí)加熱器抽汽壓損的擾動(dòng)，會(huì)使得該級(jí)加熱器的出口水焓和疏水焓發(fā)生變化，所以由偏微分

46、理論可知將式(42)、(43)、(46)和(47)代入式(49)，然后將結(jié)果代入式(213)可得加熱器抽汽壓損的耗差分析通用模型為433應(yīng)用實(shí)例及計(jì)算結(jié)果分析(410)以圖31所示n60曠167537537型機(jī)組為例，根據(jù)機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況，用本文方法和常規(guī)熱平衡法分別計(jì)算了各級(jí)加熱器抽汽壓損擾動(dòng)對(duì)機(jī)組煤耗率的影響。計(jì)算結(jié)果如表43所示。對(duì)于圖31所示n600-167537537機(jī)組，各級(jí)加熱器均裝設(shè)有疏水冷卻器，因此壓損的擾動(dòng)只會(huì)引起各個(gè)加熱器出口水焓發(fā)生變化；對(duì)于4號(hào)加熱器為匯集式加熱器，沒(méi)有端差，但其抽汽壓損的擾動(dòng)仍會(huì)引起其出口水焓發(fā)生變化。如表43所示，用本文方法和常規(guī)熱平衡法計(jì)算加熱器

47、抽汽壓損擾動(dòng)對(duì)機(jī)組煤耗率的影響時(shí)，所得計(jì)算結(jié)果基本相同，誤差非常小，所產(chǎn)生誤差是由于兩種不同方法在計(jì)算過(guò)程中的舍入誤差造成的。第五章凝汽器端差和汽缸效率對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響51凝汽器端差變化對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響的計(jì)算模型凝汽器端差，即凝汽壓力下的飽和溫度與凝汽器冷卻水出口溫度之差。其大小與凝汽器冷卻水入口溫度、凝汽器單位面積蒸汽負(fù)荷、凝汽器銅管的表面潔凈度，凝汽器內(nèi)漏入的空氣量以及冷卻水在管內(nèi)的流速有關(guān)。若凝汽器端差增大，則會(huì)使真空降低，這樣不僅影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，而且當(dāng)真空過(guò)低時(shí)，還會(huì)因排汽溫度超過(guò)規(guī)定值，迫使機(jī)組降出力運(yùn)行。511凝汽器端差對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響的理論分析圖51中曲線1表示凝汽器

48、內(nèi)蒸汽凝結(jié)溫度的變化。曲線2表示冷卻水由進(jìn)口處的溫度逐漸吸熱上升到出口處的溫度。眾所周知，正常運(yùn)行時(shí)，凝汽器的排汽壓力與排汽溫度的關(guān)系是飽和蒸汽的壓力和溫度的關(guān)系，飽和蒸汽的溫度可用下式表示：式中下面分別對(duì)式(51)中各項(xiàng)進(jìn)行分析：1)項(xiàng)，與凝汽器內(nèi)排汽壓力相對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽溫度，實(shí)際凝汽器內(nèi)的排汽壓力可由其來(lái)確定。2) 項(xiàng)主要決定于電站所在地的氣候和季節(jié)。因此本文在研究凝汽器端差對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響時(shí)可以認(rèn)為其不變。3)項(xiàng)根據(jù)參考文獻(xiàn)26可知冷卻水溫升還可表示為：式中m=dwdc，稱為凝汽器的冷卻倍率或循環(huán)倍率，它表明冷卻水量是被凝結(jié)蒸汽量的多少倍。其中dc，分別為進(jìn)入凝汽器的蒸汽量與冷卻水量

49、，th。由此可見(jiàn)t的大小主要決定于循環(huán)倍率m，或者說(shuō)，當(dāng)一定時(shí)，主要決定于冷卻水量。而的大小主要決定于循環(huán)水泵容量和啟動(dòng)臺(tái)數(shù)。因此本文在研究凝汽器端差變化對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響時(shí)，可認(rèn)為冷卻水量保持不變，從而可以推斷出t的變化是的變化引起的。4) 項(xiàng)，凝汽器端差，本節(jié)所研究的對(duì)象。使它的增大的原因有：凝汽器銅管水側(cè)或汽側(cè)結(jié)垢，凝汽器汽側(cè)漏入空氣，冷卻水管堵塞等。綜合考慮(1)(4)不難得出，當(dāng)和保持不變時(shí)，的變化只與dc和有關(guān)。而凝汽器端差的變化勢(shì)必會(huì)影響到汽輪機(jī)的最終排汽量，從而使t發(fā)生變化。因此不難得出，當(dāng)發(fā)生變化時(shí)，也會(huì)發(fā)生變化，即凝汽器內(nèi)的排汽壓力會(huì)發(fā)生變化。根據(jù)參考文獻(xiàn)25可知，當(dāng)不計(jì)

50、排汽缸的損失和凝汽器喉部的阻力損失時(shí)，則認(rèn)為凝汽器壓力等于汽輪機(jī)的背壓，在正常運(yùn)行時(shí)，可認(rèn)為凝汽器壓力變化對(duì)機(jī)組運(yùn)行功率的影響等同于汽輪機(jī)背壓變化對(duì)機(jī)組功率的影響。綜上所述，凝汽器端差變化對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響可以歸結(jié)為汽輪機(jī)背壓變化對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響。512凝汽器端差變化對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響的模型的推導(dǎo)1)模型推導(dǎo)的理論依據(jù)由文獻(xiàn)21可知，在新蒸汽流量一定的條件下，凝汽式機(jī)組背壓變化僅影響末級(jí)組(最后一個(gè)抽汽口和末級(jí)之間的所有各級(jí))的運(yùn)行工況。對(duì)于采用汽動(dòng)泵的滑壓運(yùn)行機(jī)組，背壓變化會(huì)引起驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)排汽壓力隨之改變。為保證給水泵流量和壓頭穩(wěn)定，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)的輸出功需要保持恒定，因此需要調(diào)整驅(qū)動(dòng)汽輪

51、機(jī)的進(jìn)汽量以補(bǔ)償背壓變化對(duì)其作功的影響。綜上所述，汽機(jī)排汽壓力變化對(duì)機(jī)組作功的影響可以從兩方面來(lái)考慮：其一是由于排汽焓(包括驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)的排汽焓)變化而引起機(jī)組有效焓降作功量的變化，其二是由于凝結(jié)水溫度的改變而引起最末一個(gè)低壓加熱器抽汽量的變化，從而影響了作功量。2)模型的推導(dǎo)過(guò)程汽輪機(jī)的排汽焓記為，；凝結(jié)水焓記為,；驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)的排汽焓記為，。(1)凝汽器端差變化對(duì)各級(jí)抽汽系數(shù)的影響根據(jù)以上分析對(duì)式(26)兩邊求微分(并結(jié)合文獻(xiàn)27)，整理后得式中,當(dāng)?shù)趎級(jí)加熱器的疏水進(jìn)入凝汽器熱井或凝結(jié)水泵入口時(shí)，即第n級(jí)加熱器為匯集式加熱器，則當(dāng)?shù)趎級(jí)加熱器的疏水進(jìn)入凝汽器時(shí)，即第n級(jí)加熱器為疏水自流式加熱

52、器，則其中為沿主凝結(jié)水或給水流動(dòng)方向，離第n級(jí)加熱器最近的匯集式加熱器的級(jí)數(shù)。以n1階矩陣，n為加熱器個(gè)數(shù)，矩陣中第n項(xiàng)為一1，其余各項(xiàng)為0。以n1階矩陣，n為加熱器個(gè)數(shù)，矩陣中不為o的項(xiàng)是給小汽機(jī)供汽的那段抽汽。其中為背壓變化前驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)的進(jìn)汽系數(shù)；為背壓變化后驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)的排汽焓；為驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)入口工質(zhì)的焓，即給驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)供汽的那股抽汽的焓。(2)凝汽器端差變化對(duì)機(jī)組循環(huán)吸熱量的影響由文獻(xiàn)知，背壓變化后機(jī)組的循環(huán)吸熱量q不變，即背壓變化前后(3)凝汽器端差變化對(duì)機(jī)組循環(huán)內(nèi)功的影響將式(2-2)兩邊分別對(duì)汽輪機(jī)排汽焓、凝結(jié)水焓和小汽輪機(jī)的排汽焓求偏導(dǎo)，并將式(53)代入，整理后得式中為l(n+1

53、)階矩陣，n為加熱器個(gè)數(shù)，矩陣中的最后一項(xiàng)為一1，其余各項(xiàng)為0。513凝汽器端差變化對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響的模型的建立綜上所述，將式(54)和式(55)代入式(213)，整理后可得凝汽器端差變化對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響的通用計(jì)算模型514應(yīng)用實(shí)例及計(jì)算結(jié)果分析、應(yīng)用本文所建立的模型，以改造后的n220127535535機(jī)組為例(限于篇幅，機(jī)組的結(jié)構(gòu)示意圖略)，根據(jù)機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況，用本文方法和常規(guī)熱平衡法分別計(jì)算了由凝汽器端差變化而引起的汽輪機(jī)排汽壓力變化對(duì)機(jī)組煤耗率的影響。計(jì)算結(jié)果如表51所示。由表51可見(jiàn)，用本文方法和常規(guī)熱平衡方法計(jì)算凝汽器端差變化對(duì)機(jī)組煤耗率的影響時(shí)，所得計(jì)算結(jié)果的相對(duì)誤差均小于

54、士25。所產(chǎn)生的誤差是由于對(duì)兩個(gè)未知數(shù)的乘積求導(dǎo)過(guò)程中對(duì)微小量的舍去引起的。上述實(shí)例證明應(yīng)用本文方法得到的計(jì)算結(jié)果的精確度是令人滿意的，其誤差完全能夠滿足工程上的需要。52汽缸效率變化對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響的計(jì)算模型汽輪機(jī)的各缸相對(duì)內(nèi)效率變化是影響機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的重要因素之一，它可能是由于通流部分結(jié)垢、堵塞、腐蝕、動(dòng)葉損壞等擾動(dòng)引起的。這些擾動(dòng)不僅威脅到機(jī)組的安全性，而且直接影響機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。因此，當(dāng)己知汽輪機(jī)某汽缸相對(duì)內(nèi)效率的變化量時(shí)，如何準(zhǔn)確計(jì)算出其對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響是人們普遍關(guān)心的問(wèn)題。汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率可以定義為有效焓降比理相焓降，也可以定義為內(nèi)功率比理想功率。本文中，采用實(shí)際運(yùn)行中的習(xí)慣用法，取汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率的概念為有效焓