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第２３卷第１期 山东建筑大学学报 Ｖｏ１．２３ Ｎｏ．１ ２Ｏ０８年 ２月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＳＨＡＮＤＯＮＧ ＪＩＡ ＶＩ 曼 Ｆｅｂ．２０ｏ８ 文章编号：１６７３—７６４４（２００８｝０１一ＯＯ４４—０６ ２００ＭＷ以上火电机组经济 性诊断系 统开发及应用 吕强 ，宋玲。 （１．合肥工业大学电气与自动化工程学院，安徽合肥２３０００９；２．山东电力研究院，山东济南２５０００２；３．山东建筑大学 计算机科学与技术学院，山东济南２５０１０１） 摘要：针对典型的２００ＭＷ以上火电机组特点。研究建立了通用性经济性诊断模型，并以此为基础开发了具有较好通 用性的２００ＭＷ以上火电机组经济性诊断系统，其主要功能包括数据初始化、机组经济性诊断、机组最好运行水平诊 断、机组热力试验和机组日常运行管理等。通过实例验证和实际应用证明，该经济性诊断与分析系统具有准确、快 速、全面的特点。能有效地提高火电厂的运行管理水平，是提高机组经济性和节能降耗的有效工具。 关键词：火电机组；经济性；诊断系统；节能 中图分类号：ＩＫ２６ 文献标识码：Ａ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｐｏｗｅｒ ｕｎｉｔ ａｂｏｖｅ ２００ＭＷ ＬＵ Ｑｉａｎｇ ，ＳＯＮＧ Ｌｉｎｇ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ。Ｈｅｆｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ ２３０００９，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｅｌｃｅｔｉｒｃ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｊｉｎａｎ ２５０（０２，Ｃｈｉｎａ；３．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｊｉａｎｚｈｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｙｔ，Ｊｉｎａｎ ２５０１０１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｙｐｉｃａｌ ｐｏｗｅｒ ｕｎｉｔ ａｂｏｖｅ ２００ＭＷ，ｔｈｅ ｔｈｅｒｍｏ—ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ ｄｉａｇｎｏｓｉｎｇ ｍｏｄｅｌｓ ｗｅｒｅ ｓｅｔ ｕｐ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅｓｅ ｍｏｄｅｌｓ，ａ ｔｈｅｒｍｏ—ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ ｄｉａｇｎｏｓｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｇｏｏｄ ｇｅｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎ Ｗａｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｄａｔａ ｉｎｉｔｉｌａｉｚｉｎｇ，ｔｈｅｒｍｏ—ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ，ｏｐｔｉｍａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｌｅｖｅｌ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ，ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｄａｉｌｙ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ．Ｔｈｅ ｅｘａｍｐｌｅ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｐｒｏｖｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｓｙｓ— ｔｅｍ Ｗａｓ ａｎ ｅｘａｃｔ，ｑｕｉｃｋ ａｎｄ ｇｅｎｅｒａｌ ｔｏｏｌ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅｒｍｏ—ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ ａｎｄ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｐｗｅｒ ｕｎｉｔ， ｗｈｉｃｈ ｃｏｕｌｄ ｅｎｈａｎｃｅ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｌｅｖｅｌ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｈｅｒｍａｌ ｐｏｗｅｒ ｕｎｉｔ；ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ；ｄｉａｇｎｏｓｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ；ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ０引言 减排的重点领域，２００５年全国发电用原煤１１．１亿ｔ， 占一次能源消费总量的３６％，排放二氧化硫占排放 按照国家“十一五”经济社会发展规划提出的单 总量的５３％。按照国家“上大压小”，服 位ＧＤＰ能源消费下降２０％左右的要求，“十一五”期 役期满的单机２０万ｋｗ及以下各类机组、供电标准 间平均每年全国ＧＤＰ能源消耗量要下降４．４％。 煤耗高出全国平均水平１５％的各类燃煤机组均属 ２００６年，国家与各省市地区及上千家企业签 关停对象。在此形势下，对２００ＭＷ以上火电机组进 订了节能目标责任书。电力工业是节能降耗和污染 行经济性诊断、节能降耗是发电企业亟需开展的工 收稿日期：２０Ｏ７—０６—０１ 作者简介：吕强（１９６９一），男，山东威海人，山东电力研究院副教授，合肥工业大学在读硕士，研究方向：电力系统自动化 维普资讯 http://www.cqvip.com 第ｌ期 吕强等：２００ＭＷ以上火电机组经济性诊断系统开发及应用 ４５ 作，关系到发电企业的生存和国家节能降耗目标能 （４）炉渣含碳量的经济性诊断模型 否实现。 Ａｂ＝ ｂ・（Ｃｍ—Ｃ ｍ）３２８．４４Ａ ａ１ｚ 本文旨在根据火电机组等效热降经济性诊断理 Ｑ １００一Ｃｋ 论…，针对目前国内运行的典型２００ＭＷ以上火电机 （７） 组热力系统的特点，建立经济性诊断模型，开发一套 式中：Ｃ 为炉渣含碳率标准值。 具有较好通用性的经济性诊断系统，为火电厂的节 （５）煤的低位发热量经济性诊断模型 能降耗工作提供有力的工具。 △６＝ （ ＋ １火电机组经济性诊断模型 ｌｚ・Ｃｌ：、，１ １、 八 一 （８） 火电机组经济性诊断模型主要包括额定工况经济 式中，Ｑ 为煤的低位发热量的标准值，ｋＪ／ｋｇ。 性计算模型、热力系统变工况计算模型、机组运行参数 （６）煤的灰份的经济性诊断模型 标准值计算模型、机组运行参数诊断模型、机组热力系 统运行方式诊断模型、机组辅助热力设备诊断模型和 △６： 叩６ Ｖ杏ｃ ｌ ｕｕ—Ｌｆｈ ＋ 锅炉运行参数诊断模型等。考虑到除锅炉运行参数诊 １００ Ｃ ）（，＼ ‘ 一Ａｒ＇）／ （９） 一 ｌ 断以外的数学模型均在文献中有详细论述＿ｌ ］，本文主 式中：Ａ 为煤的灰份的标准值。 要针对锅炉运行参数诊断模型进行了研究。 （１）锅炉排烟温度经济性诊断模型 ２火电机组经济性诊断模型 Ａｂ： 垒 （１） 仉 式中：Ａｂ为煤耗差， （ｋＷ・ｈ），ｂ为设计煤耗， 根据前面建立起来的火电机组经济性诊断模 （ｋＷ・ｈ）；ｑ 为排烟温度和排烟氧量运行值对应的 型，利用ＶＢ．ｎｅｔ编程技术开发形成大容量火电机组 排烟热损失， 经济性诊断系统。该系统对火电机组经济性影响因 素进行诊断时，考虑了火电机组的负荷特性、环境特 （ｋｌ＋ｋ２・ａ ）（ｔｐｙ—ｔ ） ，，、、 ｇ２ 一———１茄一—— ｋＬ） 性和热力系统结构特性，使得诊断结果与实际情况 ｑ ，为排烟温度标准值对应的排烟热损失， 吻合良好，能全面诊断火电机组的经济性，适用于目 ｇ ， 仃ｚ 一 ————— ± ： 前国内运行的典型２００ＭＷ、３００ＭＷ（３３０ＭＷ）和 ——一！： 二！笪 （３） ６００ＭＷ火电机组。 （２）锅炉排烟氧量经济性诊断模型 经济性诊断系统的功能主要包括机组经济性诊 断初始化、机组经济性诊断、机组最好运行水平诊 △６： （４） 断、机组热力试验和机组１３常运行管理等功能。经 式中：ｑ” 为排烟温度、排烟氧量标准值对应的排烟 济性诊断系统功能框图如图１所示。 热损失， （１）经济性诊断工作的初始化 ｇ 诊断系统应用于具体机组时，需要建立该机组 ｚ 一 ————— ± ： ——一二 （５） 的数据库，这就需要一个初始化过程，其具体内容包 ａ 为排烟空气过量系数标准值；ｔ！ｐｙ为排烟温度标 括：１）录入机组的热力系统结构参数；２）录入机组基 准值，ｃＩ＝。 准工况的各种汽水参数；３）机组基准工况的热力系 （３）飞灰含碳量的经济性诊断模型 统计算；４）机组变工况下的汽轮机相对内效率计算； Ａｂ： ｂ・（Ｃｍ—Ｃ ｍ）３２８．４４Ａ ５）自动生成机组的热力系统图。 ． Ｑ １００一Ｃｍ 图２所示为机组经济性诊断初始化参数输入界 （６） 面，图３所示为初始化计算得出的机组额定工况下 式中：Ｃｔｉｆ，为飞灰含碳率标准值。 的经济性指标界面。 维普资讯 http://www.cqvip.com 山东建筑大学学 ２Ｏ０８钲 主控模块 。／ ／ ＼＼ 机组经济性诊 机组经济性诊断 机组最好运 机组的热 机组日常 断的初始化 行水平诊断 力试验 运行管理 ＿王＿ 工 上 ． ．机 机 机 建 锅 汽 执 热 输 汽 锅 执 机 机 值 组 组 组 立 炉 机 力 力 出 轮 炉 力 组 组 日 热 执 热 机 】互 】互 系 设 经 机 执 试 运 月 力 力 系 组 行 行 统 备 济 热 力 验 行 行 矩 系 系 统 档 参 参 】互 运 性 力 试 报 数 经 运 统 统 图 案 数 数 行 行 诊 试 验 据 济 行 数 计 自 模 的 的 方 的 断 验 模 输 输 性 经 据 算 动 块 诊 诊 式 诊 报 模 块 出 入 诊 济 输 模 生 断 断 诊 断 块 模 模 断 性 入 块 成 模 模 断 模 模 块 块 模 报 模 模 块 块 模 块 块 块 块 块 块 图１经济性诊断系统功能模块图 图２机组经济诊断初始化参数输入界面 （２）机组经济诊断 炉排烟温度、空预器漏风率、过热器喷水量、再热器 根据机组实际运行情况，对影响机组经济性方 喷水量。 面的系统、参数、设备、运行方式等进行定量计算分 ２）汽轮机运行参数诊断：汽机主蒸汽参数、 析，得出其对经济指标（标准煤耗率、热耗率、标准煤 再热蒸汽参数、给水温度、凝汽器真空（排汽压 耗量等）的影响大小，从而为运行操作和检修提供详 力）、凝结水过冷度、高加停运、循环水温升、凝 实的依据。其具体内容包括： 汽器端差、工业回水率、汽水损失率、汽轮机的各 １）锅炉运行参数诊断：锅炉出口主蒸汽压力、 缸效率等。图４所示为机组主汽温度的经济性诊断 锅炉出口主蒸汽温度、锅炉出口再热蒸汽温度、锅炉 画面，图５所示为汽轮机通流部分即缸效率经济性 再热蒸汽压损、锅炉连续排污系统、飞灰含碳量、锅 诊断画面。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第１期 吕强等：２００ＭＷ以上火电机组经济性诊断系统开发及应用 图８经济性诊断初始化额定工况下经济性指标 图４机组主汽温度经济性诊断画面 图５汽轮机通流部分即缸效率经济性诊断画面 ３）热力系统运行方式的诊断：高加疏水切换、 人员进一步的分析和决策使用。 低加疏水泵切换、补充水进回热系统的地点、凝结水 （３）机组最好运行水平诊断 再循环系统、高加给水旁路、低加给水旁路、热网加 机组最好运行水平是指机组在一定的热、电负 热器的疏水方式、厂用汽系统、轴封系统。 荷、环境温度和热力系统结构下，所有参数处于标准 ４）热力设备运行的诊断：加热器端差、抽汽压 值运行的工况。机组最好运行水平的诊断就是定量 损、疏水冷却器端差、加热器无水位运行、送风机电 计算该工况下的热经济指标。通过最好运行水平的 耗、吸风机电耗、给水泵电耗、循环水泵电耗、制粉系 诊断，可以得出机组在任意工况下的节能降耗极限。 统电耗、厂用电率。图６所示为某机组２号加热器 （４）机组热力试验 上端差经济诊断画面。 机组热力试验功能包括汽轮机热耗试验和锅炉 ５）经济性诊断报告 效率试验，主要用于整理热力试验数据，进行热力试 该项功能主要是根据前四项的诊断结果，自动 验结果计算，输出标准的热力试验报告。图７所示 生成一份完整的经济性诊断报告，以便于工程技术 为汽轮机热力试验中参数修正输入界面，图８所示 维普资讯 http://www.cqvip.com ４８ 山东建筑大学学报 ２００８钷 为修正计算结果输出画面。 图６加热器上端差经济性诊断画面 图７机组热力试验参数输入界面 （５）机组Ｅｔ常运行管理 日常运行管理主要是考核各个运行班组的运行 状况，利用各班组的运行数据，经过定量分析和计 及参照小指标考核项目，本系统共确定了ｌ８个日常 运行管理项目，并具有自动增减项目内容的功能。 算，确定各个运行班组的运行情况好坏，指出其因运 行操作不足而导致机组经济性变化的大小和场所， ３火电机组经济性诊断系统的应用 本文开发的火电机组经济性诊断系统已经在多 台机组上得要应用，结果证明该系统具有准确、快 从而指导运行和维护，提高机组运行经济性。同时， 还可以输出日常运行管理日、月、年报表。日常运行 管理的项目选择原则是：１）运行人员可以通过操作 速、全面的特点，为火电厂的节能降耗工作提供了有 力的帮助。表１所示为该系统对某３００ＭＷ机组的 经济性诊断结果汇总。 进行调整；２）检修人员不需机组大小修即可进行维 护；３）对机组经济性影响较大。通过对火电厂调研 维普资讯 http://www.cqvip.com 第ｌ期 吕强等：２００ＭＷ以上火电机组经济性诊断系统开发及应用 图８热力试验参数修正计算结果 表１ 某３００ＭＷ火电机组经济性诊断结果汇总表 口＿ 煤耗差，（ｇ’ｋＷ ’ｈ ） 口＿ 煤耗差，（ｇ’ｋＷ ’ｈ ） ，丁 Ｉ多 Ｉ ｛口 ，Ｊ ７ Ｉ多 Ｉ ｛口 ３００ＭＷ ２７０ＭＷ ２ｌ０ＭＷ ３００ＭＷ ２７０ＭＷ ２ｌ０ＭＷ １ 主汽温度０．５５ ０．４８ ０．５４ １１ 高压辅汽 ８．５６ ８．７４ ８．１９ ２ 主汽压力０．２２ ０．６６ ０．２５ ｌ２ 高压缸效率 ５．３ｏ ５．３０ ８．０９ ３ 再热汽温０．５８ ０．６４ ０．８８ ｌ３ 中压缸效率０．８６ １．０６ １．２６ 真空一双泵运行 １１．０６ １１．７５ １０．３５ ｌ４ 低压缸效率４．４４ ４．８４ ５．１４ ４ 真空一单泵运行 ８．８１ ９．８０ ８．３２ １５ ２号高加端差０．３６ ０．３６ ０．２４ ５ 凝结水过冷０．３１ ０．２９ ０．２３ １６ ２号高加端差０．１７ ０．１４ ０．１１ ６ 过热器喷水０．３０ ０．５４ —０．０８ １７ １号低加下端差０．５９ ０．５７ ０．５７ ７ 轴加进汽０．６６ ０．７５ ０．９５ ｌ８ 排烟温度 １．０３ １．９０ ３．８５ ８ ２号高加辅汽０．５２ ０．５２ ０．３７ ｌ９ ｑ４诊断 ２１．６８ ２１．６８ ２１．６８ ９ １号低加轴封 ２．７６ ２．６４ ２．３８ ２ｏ 低位发热量 ０．７７ ０．７７ ０．７７ １０ 门杆漏汽切换０．１５ ０．１７ ０．２２ ２ｌ 煤的灰分 ２．６２ ２．６２ ２．６２ 节能潜力汇总一双泵 ６３．４９ ６６．４２ ６８．６９ 节能潜力汇总一单泵 ６１．２４ ６４．４７ ６６．６６ 系统设计合理、结果准确可靠、使用方便快捷、诊断 ４结论 内容全面，是提高火电厂运行管理水平的有效工具， 也为发电企业创造了可观的经济效益。 本文针对目前国内运行的典型２００ＭＷ以上容 参考文献： 量火电机组的特点，建立了机组经济性诊断模型，特 ［１］林万超．火电厂热系统节能理论［Ｍ］．西安：西安交通大学出 别是建立了锅炉运行参数的诊断数学模型，并在此 版。１９９４． ． 基础上利用ＶＢ．ｎｅｔ编程技术开发了具有较好通用 ［２］严俊杰，刑秦安，林万超，等．火电厂热力系统经济性诊断理论 性的经济性诊断系统。该系统包含数据初始化、机 及应用［Ｍ］．西安：西安交通大学出版，２ＯＯＯ． ［３］郑体宽．热力发电厂［Ｍ］．北京：水利电力出版社，１９８６． 组经济性诊断、机组最好运行水平诊断、机组热力试 ［４］黄志强，郑小梅，严俊杰．３００ＭＷ节能诊断及改进研究［Ｊ］．济 验和机组日常运行管理等功能。实际应用表明，该 南：山东电力技术，２００５（３）：７一ｌ０．
