1、重庆大学硕士学位论文电厂回热系统热经济性在线分析软件开发姓名：杜敏申请学位级别：硕士专业：热能工程指导教师：张新铭20060401重庆大学硕士学位论文 中文摘要I摘 要电力系统改革后，各电厂都采取措施降低发电成本，提高机组的效率来适应竞争。 实时、准确地把握机组和电厂各主要设备的效率，获得表征机组效率的各项经济性能指标 ，实时指导发电机组的调整与优化是很重要的。针对这种现状，本文以开发出一种实时在线分析发电厂回热系统各项热经济指标的软件为目的，进行了以下的研究：1、分析了电厂回热系统的各热力设备以及各项热经济性指标，总结出各项热经济性指标的确定方法以及它们之间的关系，还对一些局部的小指标进行了
2、总结分析。2、总结了各种热力系统计算方法。在这些计算方法基础上，研究出一种通用矩阵模型，该模型考虑到了加热器的各种类型、辅助设备、疏水走向以及辅助汽水和外热量等各种因素，易于计算机实现。3、本软件是 SIS 系统的一个子模块，所以对 SIS 系统和实时数据库进行了总结探讨。明确本系统在 SIS 系统中的位置和作用，以及本系统与电厂实时数据库的数据接口。4、将热经济性分析软件分成组态、计算、后处理三个主要功能模块，分别进行了设计。关键词 ：热经济性，组态，回热系统，加热器重庆大学硕士学位论文 英文摘要IIABSTRACTThe reduction of the capital cost is t
3、he major issue for all of the power plants afterpower systems revolution, therefore the improvement of the unit performanceefficiency for power plants have to be much important consideration to face thechanllage, to achieve above goal, the first step is taken by obtaining economic indexfrom impressi
4、ng unit performance efficiency, which is based on online， perciclycontrol the efficiency of the unit performance and power plant equipment. Thejudgement and ptimisation of the unit performance in the power plant have to bereal-time instructed. In this case, the clear target is required to set as see
5、king anddevelopment a on-line software to analysis and solve the economic index for theregeneration system of power plant , therefore, the objective of this dissertation iscarried out as:1.After analysising the thermal equipment of the power plant regeneration systemand thermal economic index, the d
6、efint method of the thermal economic index andrelation between them are concluded, further more, the partial tiny index is to besummarized and analysised.2.The general calculation method of the thermal system is extracted, a general mat-rix model is obtained after reserching, which based on the trad
7、itional calculation method,this model also ban be used for the most type of the heater, assistent equipment, the dir-ection of the water flow, auxiliary steam-water, external heat and so on, those above fac-tors can be done easily with computer.3.The SIS system and real-time database are analysised,
8、 and understand position a-nd function of this system in the SIS system, furthermore, the conection point betweenthis system real-time database need to be known.4. The perfect design model can be divided into three part for this system, whichare “unit performance-calculated-treated”.Keywords： Therma
9、l Economic Performance, Configuration,Regenerate System,Heater.重庆大学硕士学位论文 1 绪论11 绪 论1.1 课题背景及意义电厂是我国的一次能源的消耗大户，每年用于发电的煤耗量所占的比例越来越大， 2005 年达到了全国总耗煤量的一半左右 1。当前，在国内乃至整个国际社会，能源都相对紧缺，发电厂的节能显得尤为重要。 20世纪 90 年 代后期 ， 我国开始 进行 “ 厂网分开、竞价上网 ”的 电力市场化改革，逐步在发电领域引入竞争机制，建立竞争性的发电市场。 这种竞争体制促使各发电企业在保证电厂安全稳定运行的同时 ，进一步追求效
10、益来提高自身在电力市场的竞争力。在这种情况下，如何提高发电机组的热经济性已经成为亟待解决的问题。近年来随着计算机技术的广泛应用、电厂自动化的高度发展，电厂信息化的建 设成为提高电厂效益的重点。我国火电厂自 动化的发展可以分为 4 个阶段：分散控制系统时代、网络化时代、数字化时代和信息化时代 2。 五十年代到六十年代中期，采用国产仿苏仪表，实现分散就地监视控制；六十年代后期到七十年代后期，采用国产单元组合仪表（ DDZ-II 型）、小型巡回检测装置、继电器局部程序控制，到采用模拟组件组装式仪表（ TF900， MZ-III），逐步实现机组集中控制。总体自动化水平低，机组的可控性差，仪表控制装置的
11、可靠性低，控制系统功能不完善； 20世纪八十年代初期，我国从美国引进 300/600MW 火电机组制造与电站设计技术，同时引进功能较为完善的自动控制系统，这些自动控制系统主要包括：数据采集系统（ Data AcquisitionSystem， DAS）、模拟量控制系统（ Modulating Control System， MCS）、炉膛安全监控系统（ Furnace Safeguard Supervisory System， FSSS）、顺序控制系统（ SequenceControl System， SCS）、汽机数字电液控制系统（ Digital-Electro-Hydraulic Con
12、trolSystem， DEH）、汽机旁路控制系统（ Bypass Control System， BPC）以及汽机监控仪表系统（ Turbine Supervisory Instrumentation System， TSI），使电厂整体自动化水平大大提高。但由于这些控制子系统是由不同类型、不同厂家的设备构成，从而造成品种繁多、接口复杂、可靠性较差，维护困难等问题。八十年代中期，随着计算机技术的发展，引进机组采用计算机分散控制系统（ Distributed ControlSystem, DCS）。硬件标准化，系统结构灵活，可靠性高，调试修改方便，人机界面友好； 20世纪九 十年代中期，新建大
13、型机组均采用 DCS，并开始对原有 125MW、200MW 以上机组进行通流部分改造的同时将热控系统改为 DCS，开始建设管理信息系统 MIS。管理信息系统是一个覆盖企业或主要业务部门的辅助管理的人 机重庆大学硕士学位论文 1 绪论2（计算机）系统，它和企业的管理密切相关，和企业的管理模式、经营意识有关，以改进管理为目的，是为了提高企业的经济效益、改善和提高企业的管理水平、进而推动企业管理现代化，增强企业的适应能力。 MIS 系统 又是集计算机技术、网络通信技术为一体的信息系统工程。使得企业的运行数据更加准确、及时、全面、详实，同时对 各种信息的进一步加工，使企业领导层的生产、经营决策依据充分
14、，更具有科学性，创造更多的发展机会；有利于企业科学化、合理化、制度化、规范化的管理，使企业的管理水平跨上新台阶 5。 21 世纪，国内的电厂在信息化建设上投入了很大的财力，得到了很大的发展。近年来，随着电厂自动化水平的提高，各自动控制系统在电厂中的普遍应用，电厂的自动化和信息化得到了很好的发展，在目前建设的大型机组，信息化的建设成为必不可少的关键环节。信息化对电力行业发展所做的贡献表明，信息化将成为我国电力行业实现跨越发展的高速路。目前我国火电厂正处 于数字化建设阶段， DCS 分散控制系统已经得到大规模的应用，厂级管理信息系统 MIS（ Management Information Syst
15、em）也得到大力发展，厂级监控信息系统 SIS（ Supervisory Information）作为底层 DCS 系统和高层的 MIS 系统的中间层，率先由侯子良提出，经过近几年探讨和研究，已逐渐在国内各电厂发展并普及起来。关于 SIS 系统，论文第四章有详述。简单来说， SIS 系统是实现从 DCS 系统到管理信息系统 MIS 的桥梁，它可以降低发电成本、提高安全系数，从而增强电厂的整体效益 4。SIS 系统的建设，将逐渐成为下一步火电厂信息化投资的热点。 2000年国家经贸委颁发的火力发电厂设计技术规范 （ DL5000-2000） 明确规定：“当电厂规划容量为 1200MW 及以上、单
16、机容量为 300MW 及以上时，可设置厂级监控信息系统。”对于发电企业 ,最重要、最有效的手段就是通过提高电厂的运行水平来提高机组效率。准确实时把握机组和电厂各主要设备的效率，获得表征机组效率的各项经济性能指标可以使运行人员了解电厂的当前运行情况，并作出分析、调整，使机组达到最优化运行的状态。为达到这个目的，实时进行厂级性 能计算，可以获得如发电煤耗、供电煤耗、汽耗率、热耗率等性能指标，这对机组的调整具有实时指导意义。研究一种能对机组性能的在线监测并对火电厂线热经济性在线分析的软件无疑具有很大的价值。本课题所研究的火电厂热经济性在线分析软件主要是实时进行火电厂机组热经济性指标的计算并进行分析，
17、用于指导电厂的安全、稳定、高效运行。同时 该类软件又是 SIS 众多功能系统的一个重要的组成部分，所以本文所讨论的问题对SIS 的发展也是有意义的。重庆大学硕士学位论文 1 绪论31.2 国内外研究现状目前电站的性能监测或分析系统普遍具有性能指标计算、报表自动生成、事故追 忆与超限记录、趋势图显示等功能。在此基础上开发出运行可控损失监测、预测性维修、运行优化、最佳负荷分配等功能。在国外，一些欧美国家从上世纪 70年代起就开始对电站机组性能在线监测的研究，在当时就取得了一定的成就。其中主要有美国 GE 公司的 PEPSE， OPNL 设计的 RESIO， SARGENT&LUNDRY 开发的 H
18、TBAL，英国 CEGB 开发的 AHBP 等。进入 80年代，随着火电机组监测水平以及信号处理技术的提高，并随着计算机技术的发展，对复杂热工工程的数值仿真成为可能，基于模块化的建模方法得到了广泛应用，电站性能的在 线监测系统功能也日趋完善。 20世纪 80年代初美国 EPRI开发了瞬态的电站性能仿真软件 MMS。该系统可以分析在全工况下的机组运行特性，主要用于电站运行人员的培训。进入 90年代后，美国电力研究所组织开发的运行能源管理系统（ OEM） 6是电站性能监测与诊断的一个有效应用。该系统通过优化在线设备调度使电站以最小的费用满足当前的负荷要求。以设备能量转换特性和电厂运行负荷为基础，通
19、过计算快速而准确地确定单元机组优化配置和电厂运行轮廓。由西门子公司开发的在线性能优化软件 OPTIpro7，在我国的一些电厂得到了很好 的应用。对于 整个系统的计算， OPTIpro 首先 从实时数据库得到测量的实时数据，并保存到监控信息软件的采样数据库中，随后进行数据的有效性处理。监控信息系统的模型计算是基于质量和能量平衡，由于测量的精度和热力系统中的不明泄 漏量的存在，以及系统中某些子过程也是一些平衡的循环过程，如果直接利用采集所得的数据进行计算，就会造成系统的质量和能量的不平衡，所以必须进行数据的修正，即对测量数据进行有效性的处理。在有效性处理完成后，就可以依据有效处理后的数据进行机组模
20、型的计算，得出机组效率等实时的各主要指标。为了对机组的优化 运行提供指导，同时还根据测量的一些边界值进行机组的期望值指标的计算，及最优运行工况的计算，给出最优的运行参数，指导运行人员按照最佳运行工况来运行机组，从而提高机组效率和经济性。我国在电厂性能监控这方面起步较晚，但在 20 世纪八十年代中期，也开始了此方面的研究，电力科学院、西安热工所、西安交通大学和东南大学等单位先后在国内几个电厂安装了在线监控系统，如望亭电厂、杨柳青电厂、下花园电厂、南京热电厂和洛河电厂等。九十年代以来，电厂性能在线监测系统在我国发展较快，清华大学、上海交通大学、东南大学、浙江大学和华北电力 大学在这方面作了较多的研
21、究工作，开发了相应的 在线监测软件。如上海交通大学的“可组态的重庆大学硕士学位论文 1 绪论4汽轮机组在线热经济性分析系统” 9，东南大学的“全图形化热力发电厂通用计算软件” 10，西安交通大学研制的“微机在线运行能损分析装置”，华北电力大学的“机组经济性在线监测诊断指导系统”等。国外近十年的发展表明：电站性能的在线监测和诊断是提高大型电站机组整体性能的有效手段，我国在这方面的起步较晚，虽然已经取得一定成果，但是要赶上国外的发展水平，还有很大差距。我国的电站性能和诊断在这方面还需要大量深入的研究，一方面要加紧对 早期引进的机组中的性能监测部分进行改进和完善，以充分利用电站现有的设备和控制系统，
22、另一方面对那些正在引进的机组和对应的 DCS 系统要投入足够的力量进行研究，确保把国外先进的性能监测和诊断技术引进国内。性能监测和诊断仍在不断发展中，需要加强组织科研力量对这方面进行自己的研究，尽快缩小我国与国外技术上的差距，提高我国电站的自动化水平和管理水平，加快我国电力事业的发展。1.3 论文的主要研究内容论文以研制出一种火电厂回热系统热经济性在线分析软件为目的，对整个回热系统各种设备以及各项热经济性指标进行分析并对现有 的计算方法进行归纳总结研究，研究出一种适用于各种回热系统计算的通用计算方法，对 SIS 系统的提出发展以及其自身功能进行总结，并分析了电厂实时数据库的功能、特点和主要应用
23、技术，明确该软件作为 SIS 系统的一个功能组成，分担哪些任务以及如何将其更好地应用于电厂中。最后对该软件进行设计、研制。本文 针对 如下内容进行了讨论、分析和研究：（ 1）、对回热系统进行设备的分析以及热经济性指标的总结；（ 2）、在总结各种热力系统计算方法的基础上提出一种计算方法；（ 3）、对 SIS 系统、电厂实时数据库的 功能和主要特点进行 归纳总结， 对实时数据库的接口技术进行了讨论；（ 4）、火电厂热经济性在线分析软件的设计。重庆大学硕士学位论文 2 热力系统分析52 热力系统分析热力系统是电厂实现热功转换热力部分的工艺系统，是电厂的核心部分，它通过热力管道及阀门将各热力设备有机地
24、联系起来，以在各种工况下能安全、经济、连续地将燃料的能量转化成机械能。由于电厂的热力系统是由许多不同功能的局部系统有机的结合在一起的，复杂而又庞大，故常将热力系统进行不同用途的分类，以方便管理和研究。以范围划分，热力系统可分为全厂和局部两类：局部的系统又可分为主要热力设备（如汽轮机本体、锅炉本 体等）和各种局部功能系统（如主蒸汽系统、给水系统、主凝结水系统、回热系统、供热系统、抽空气系统和冷却水系统等）。全厂热力系统则是以回热系统为中心，将汽轮机、锅炉和其它所有局部热力系统有机组合而成。以用途划分，热力系统又可分为原则性和全面性两类：对机组和全厂而言，原则性热力系统主要用来反映在某一工况下系统
25、的热经济性，对不同功能的各种热力系统，如主蒸汽、给水、主凝结水等系统，其原则性热力系统则是用来反映该系统的主要特征、所采用的主辅热力设备、主要阀门的配置等。全面性热力系统是实际热力系统的反映，包括不同运行 工况下的所有系统。以组成划分，热力系统又可分为给水回热加热系统、给水除氧系统、供热系统、主蒸汽系统、旁路系统、主给水系统等。回热系统是论文研究的核心部分，是汽轮机热力系统的基础，又是电厂热力系统的核心，它对机组和电厂的热经济性起着决定性的作用。以下重点介绍回热系统及其设备。2.1 回热系统设备分析从汽轮机某些中间级后抽出一部分蒸汽对锅炉给水加热称之为给水回热加热，相应的蒸汽循环称之为给水回热
26、循环。回热作为一个最普遍、对提高机组和全厂热经济性最有效的手段，为当今所有火电厂的热力系统所采用。现将回热系统 主要设备归纳如下：(1) 回热加热器 回热加热器作为回热系统最主要的设备，其型式 和运行情况对回热系统的经济性和安全可靠性均有较大的影响。给水回热加热器按布置形式来分，有立式和卧式两种；按加热器中汽水介质重庆大学硕士学位论文 2 热力系统分析6的传热方式来分，有混合式和表面式两种。在混合式加热器中，汽水两种介质直接混合并进行传热。在表面式加热器中，汽水两种介质通过金属受热面来实现热量传递。其中混合式加热器汽水直接接触传热，端差为零，能将水加热到蒸汽压力下所对应的饱和温度，热经济性高于
27、有端差的表面式加热器。同时没有金属传热面，构造简单、在材耗 、制造以及汇集各种汽、水流方面都优于表面式。但对于采用多个加热器组成的热力系统来说，表面式却有更多的优点。因其除因端差引起的热经济性偏低以外，系统简单、运行安全可靠，且系统投资方面等都优于表面式，所以就技术经济全面比较，大多电厂都选择表面式加热器 11。必要时也采用混合式加热器，如除氧器就必需采用混合式加热器。此外表面式加热器按水侧压力的不同，又分为低压加热器和高压加热器两种。(2) 疏水装置 它的作用是将加热器中的蒸汽凝结水及时排走，同时又不让加热器蒸汽随疏水一起流出，以维持加热器内汽侧压力和凝结水 水位。为减少工质损失，面式加热器
28、汽侧疏水应收集并汇于系统的主水流（主凝结水或给水中）。收集方式有两种：一是利用相邻加热器汽侧压差，使疏水逐级自流：高压加热器疏水逐级自流，最后入除氧器而汇于给水；低压加热器疏水逐级自流，最后入凝汽器或热井而汇于主凝结水。二是采用疏水泵，将疏水打入该加热器出口水流中。这个汇入点的混合温差最小，故产生的附加冷源热损失亦小。所有疏水收集方式中，疏水逐级自流的热经济性最差 11，但可以加装外置式疏水冷却器来加以改善。采用疏水泵方式热经济性仅次于没有疏水的混合式加热器。(3) 高压 旁路装置 在高压加热器出故障时，为了不使锅炉给水中断或避免高压给水从抽汽管倒流入汽轮机，在高压加热器给水系统中设有自动旁路
29、保护装置。其作用是：当高压加热器发生故障或管子破裂时，能迅速切断高压加热器给水，同时开启旁路向锅炉供水。(4) 排汽系统装置 排汽系统设在高压加热器后，用于启动时排汽和正常运行排汽，该排汽系统能排除蒸汽停滞区内的不凝结气体，使加热器不被腐蚀。(5) 蒸汽冷却器装置 它的设置可以利用抽汽过热度。由于再热提高了中、低压缸部分抽汽过热度，当与之对应的出口水温不变时，该加热器的换热温差 ，和相应的回热过程不可逆损失就会增加。装设蒸汽冷却器来提高该级加热器出口水温或整个回热系统出口水温，则会大大改善这种不利状况。(6) 除氧器装置 电厂运行过程中，给水会不断地溶解入气体，主要是由补充水带入空气，从系统中
30、处于真空下工作得设备和管道附件不严密处漏入空气。溶于水中的氧对钢铁构成的热力设备以及管道会产生强烈的腐蚀作用，二氧化碳将加剧氧的腐蚀。而所有不凝结气体在换热设备中均会使热阻增加、传热效果恶化，从而导致机组热经济性下降。给水除氧器应是混合式加热器，因为混合式加热器重庆大学硕士学位论文 2 热力系统分析7能将给水加热到饱和温度，满足 热除氧要求。除氧器的运行原则是：首先保证除氧器和给水泵的安全可靠运行，同时兼顾热经济性。此外关于除氧器的分类，以水在除氧器内的播散方式来区分还可分为淋水盘式和喷雾式两种，按工作压力分真空式、大气式和高压除氧器几种。2.2 热力系统热经济性分析2.2.1 综合性热经济指
31、标计算实际运行回热循环热经济性指标的目的，是为了表明实际热力发电厂中热经济的优劣，特别是变工况的热经济性，以便发现影响热经济性的主要因素，提出优化运行方式的措施，更好地达到节约能源的目标。在实际火力发电厂常使用的热经济指标有：汽耗量 汽 轮发电机组每小时消耗的蒸汽量 kg/hgmkjsgjsgjniiirhceyyqhhPD1)1(1)(36001100 (2.1)汽轮机热耗 汽轮机发电机组每小时消耗的热量 kJ/hrhrhfw qDhhDQ )( 000 (2.2)其中 (本小节后面公式，符号说明同 )：eP 发电机输出功率（ kW）rhq 1 再热蒸汽在再热器内吸热量（ kJ/kg）rhq
32、 1 再热蒸汽带给汽轮机的热量（ kJ/kg）sgj 第 j 级辅助汽水比焓（ kJ/）sgjy 第 j 级轴封汽份额，共有 k 级轴封iy 抽汽做功不足系数，中间再热前：rhcrhcii qhhqhhy0中间再热后：rhccii qhhhhy0m ,g 汽轮机机械效率，发电机效率0h 新汽比焓（ kJ/）hc 排汽比焓（ kJ/）i 第 i 级抽汽系数，即各级抽汽量 Di与汽轮机进汽量 D0之比。共有 n 级抽汽重庆大学硕士学位论文 2 热力系统分析8汽轮机绝对内效率fwrhrhnikjsgjsgjcciirhrhii hqhhhhqhqw 01 100)(2.3)其中：wi 1 新汽比内功
33、 (kJ/ )0q 1 新汽比热耗 (kJ/ )汽轮机发电机组绝对电效率gmiee QP 03600 (2.4)凝汽式电厂热效率cpecp QBqP 360036001 (2.5)电厂煤耗量 /hcpeqPB13600 (2.6)电厂煤耗率 /(kW h)ePBb (2.7)电厂标准煤耗率 标煤 /（ kW h）cpcpsb123.0292703600 (2.8)电厂热耗率 kJ/(kW h)11 bqPBqqecp (2.9)汽轮机发电机组热耗率 kJ/(kW h)ePDd 0 (2.10)1q 实际煤的低位发热量 (kJ/ )i 汽轮机内效率热经济指标之间的关系重庆大学硕士学位论文 2 热
34、力系统分析9热经济性分析中，一般用热经济性指标的绝对或相对变化量来表示热经济性的变化，对于热效率（以 i 为例）：绝对变化量 iii （ 2.11）相对变化量iii ，iii （ 2.12）对于能耗率：绝对变化量 qqq （ 2.13）相对变化量 qqq ， qqq （ 2.15）热经济性指标相对变化量之间有如下关系：1）某一分热效率的相对变化将引起总热效率产生相同的相对变化，即：cpei ， cpb （ 2.17）2）某一分热效率变化引起机组和全厂的能耗率产生相同的相对变化值，即：sbq （ 2.18）3）分热效率变化不大时，其相对变化近似等于机组和全厂的能耗率的相对变化，即当 ii 时，有
35、：sii bq （ 2.19）根据上述理论，可由已 知经济指标的相对变化，直接求出其它各种经济指标的相对变化，从而简化了技术经济的分析和计算。2.2.2 局部热经济性指标(1) 汽轮机相对内效率汽轮机相对内效率是衡量机组运行经济性能的一项重要的经济性指标，影响汽轮机相对内效率的因素很多，既有热力参数的影响，又有结构因素的影响。汽轮机相对内效率通常定义为蒸汽的有效焓降与理想绝热焓降之比，即 :titiri WWhh （ 2.20）其中：ih 蒸 汽的有效比焓降 (kJ/ )th 蒸汽的理想比焓降 (kJ/ )iw 汽轮 机的实际比内功 (kJ/ )tw 汽轮机的理想比内功 (kJ/ )1）高压缸
36、相对内效率重庆大学硕士学位论文 2 热力系统分析10igpgpgp hhhh00 （ 2.21）其中：gp 高压缸相对内效率oh 汽轮机进汽焓值 (kJ/ )gph 高压缸排汽焓 (kJ/ )igph 绝热时的高压缸理想排汽焓 (kJ/ )2）中压缸相对内效率在 30%以上负荷，中压调节汽门处于全开状态，中压缸不存在汽门开启时的节流损失， 其相对内效率计算式为 :izprzprzp hhhh （ 2.22）其中：zp 汽轮机中压缸相对内效率rh 再热蒸汽焓 (kJ/ )zph 中压缸排汽焓 (kJ/ )izph 中压缸理想排气焓 (kJ/ )3）低压缸相对内效率汽轮机末几级处于湿蒸汽区，排汽点
37、的焓值不能由排汽压力和温度所确定，故涉及到求排气焓的 问题。近似低压缸热力过程线如图 2.1中的线 BC,理想热力过程线为图 2.1中的线 BA；CBA0hendshPin-dphin-dphiend图 2.1 低压缸热力过程线Fig2.1 thermal process line in low-pressure cylinder重庆大学硕士学位论文 2 热力系统分析11定压条件下可以写出低压 缸的相对内效率计算式为：ienddpinenddpindp hhhh （ 2.23）其中：dp 低压缸相对内效率dpinh 低压缸进汽焓 (kJ/ )endh 低压缸终点焓，即排汽焓 (kJ/ )ien
38、dh 低压缸理想排汽焓 (kJ/ )求低压缸相对内效率需要知道低压缸终点焓，计算低压缸终点焓涉即排汽焓是热力计算 中的一个难点问题，在第三章有具体介绍。(2) 凝汽器真空凝汽器真空对机组的出力和热耗有很大的影响，它的提高有利于机组热经济性的提高。由于凝汽器真空不但受冷却水量和水温的影响，还与真空系统的严密性、管子的清洁度、凝汽器负荷有关。所以凝汽器真空受环境因素和实际运行维护调整的影响，其应达值可通过凝汽器变工况计算得到。设凝汽器内压力为主凝结区的蒸汽凝结温度 ts 对应的饱和压力，则tws ttt 1 （ 2.24）wccDDht187.4 （ 2.25）1187.4 wDctekAt （
39、2.26）符号说明如下：tw1 循环水进水温度（）t 循环水温升（）t 凝汽器传热端差（）ch 蒸汽凝结放热量（ kJ/）Dw 进入凝汽器的循环水流量（ /h）Dc 进入凝汽器的蒸汽流量（ /h）k 凝汽器平均总体传热系数 kJ/( hK)Ac 凝汽器冷却面积（）凝汽器真空计算的关键是确定 Dw Dc 及传热系数 K。 Dc 可根据汽轮机进汽量和抽汽量计算得到， Dw 可根据凝汽器进口冷却水压力的测量值和叶角大小来查循重庆大学硕士学位论文 2 热力系统分析12环泵的性能曲线得到。 K 可根据经验公式得到 3：K=14654wtzd （ 2.27）、 w、 t、 z、 d 分别为冷却面积清洁程度
40、的修正系数、冷却水流速和管径修正系数、冷却水进口温度修正系数、冷却水流程数的修正系数、凝汽器的单位蒸汽负荷的修正系数。一般而言， 凝汽器真空的实际运行值与应达值不一致，主要是因为空气泄漏和管子积垢等因素影响传热系数所致。(3) 抽汽压损加热器的抽汽压损是指从汽轮机抽汽口至加热器的抽汽管道的总压力损失。对抽汽压损影响最大的是抽汽管的介质流速和局部阻力。局部阻力主要与装置阀门的多少和类型有关，介质流速和管径有关，通过技术经济指标确定。压损增加使抽汽到达加热器压力减少，使抽汽压力对应的饱和水温度降低，被加热的给水温度降低，从而导致给水在锅炉内的吸热量增加，使效率降低。所以抽汽压损对热经济性起负面影响
41、，设计或运行时应尽量降低抽汽压损。抽汽 压损在变工况时可近似取为常数，一般不大于抽汽压力的 10%3。(4) 加热器的端差端差 是指加热器压力下的饱和温度与其出口水的温度之差，端差反映加热器的回热效果，同时也反映加热器自身的传热效果，也是衡量机组热经济性的一个重要指标。影响加热器端差大小的主要因素有：加热器内传热管的特性、传热管的尺寸、管内对流换热系数、管外凝结换热系数及管内外工质的温度等。实际运行的加热器而言，加热器己经设计完成，因此影响其运行端差标准值的因素实际就是加热器的汽侧温度、给水入口 水温及给水流量。端差增加导致被加热的给水温度降低，从而使给水在锅炉内的吸热量增加，导致循环效率降低
42、，所以端差越小，加热器的回热效果越佳，其经济性越好。设计角度考虑，也不能片面追求端差小，加热器的换热面积不能过大，否则加热器的金属材料用量太大，介质流动阻力也会增大。重庆大学硕士学位论文 3 回热系统计算模型的确定133 回热系 统计算模型的确定3.1 常规热力系统计算方法3.1.1 热平衡法即基于加热器的质量平衡和能量平衡对热力系统进行分析，属热力学第一定律的方法，也是热力系统分析最基本的方法。用热平衡法求解回热系统抽汽系数的方法有并联解法和串联解 法，下面分别介绍这两种方法：串联解法热力系统串联解法是伴随热力发电厂工程的出现而采用的手工计算的方法，基于加热器的热平衡计算汽轮机的各级抽汽量，
43、是发电厂设计、热力系统分析、汽轮机设计的最基本的方法。针对一千克新蒸汽，从第一级高压加热器开始，列出质量平衡和能量平衡式，逐级往下算，直到最后一级为止。该方法是手工计算的方法，不方便计算机求解。并联解法电厂热力系统的矩阵分析是联立各级回热加热器的热平衡方程式，通过求解一组包含抽汽量的线性方程组完成对热力系统的计算。相对于“串联解法”，称其为“并联解法”。并 联解法有很多的矩阵模型，其中应用比较广泛的是 tq 矩阵法 12，其矩阵方程 形式如下： A (3.1)导出 1 A (3.2)式中 A 矩阵反映了回热系统的结构。以文献 12中的一个 N-125 机组入手具体说明 q 矩阵法的原理。根据其
44、回热系统各级加热器 可列出如下的热平衡式：7177177625547166554524462554442524432214233221211322111211)()()()(tDtDtDhDtDtDDtDhDtDDtDtDtDhDtDtDtDhDtDtDDtDhDtDDtDtDtDhDtDtDtDhDcskccscscscsccscsss(3.3)重庆大学硕士学位论文 3 回热系统计算模型的确定14和质量平衡式312611iiciicDDDDDD(3.4)其中：Di 回热抽汽量 （ i =1,2, ,7）hi i 级回热抽汽焓 （ i =1,2, ,7）it i 级加热器出口给水焓 （ i =
45、1,2, ,7）sit i 级加热器抽汽饱和水焓 （ i =1,2, ,7）kt 凝汽器出口水焓D 新蒸汽量Dc1 凝汽器出口凝结水量 Dc1=Dk+D7Dc2 Dc1 第一次与疏水汇合后的总流量将混合式加热器和带疏水泵的表面式加热器统称为汇集式加热器。再定义以下符号：i 加热器给水焓升， 1 iii ttiq 表面式加热器抽汽放热量， siii thq iq 汇集式加热器抽汽放热量， 1 iii thqi 表面式加热器疏水放热量， siisi tt )1(i 汇集式加热器疏水放热量， 1)1( iisi tt代入 iq ， iq ， i ， i ， i 并移项变换后得到式 (3.5)的线性方
46、程组777675747372717666564636261654545352515444342414333231322212111xqxxxxxxxqxxxxxxqxxxxxqxxxxqxxxqxxq(3.5)即AX (3.6)方程解 1 AX 可求得各段抽汽系数 xi ,从而得出机组一些热经济性指标。该线形方程的增广矩阵 A 与热力系统一一对应，有明显物理意义。针对一个具体的热力系统，需确定各段的 q， ， 值，然后直接求解。重庆大学硕士学位论文 3 回热系统计算模型的确定153.1.2 等效焓降法等效焓降法产生于六十年代后期，由苏联专家库兹涅佐夫提出，在七十年代后期逐步完善成熟并成为一套完
47、整的理论体系 14。等效焓降的概念：对于纯凝汽式汽轮机， 1 新蒸汽作功就等于它的焓降：chhH 01 （ 3.7）而对于有回热抽汽的汽轮机， 1 新蒸汽的作功：)()()()( 221102 cnnccc hhhhhhhhH )1)(10 niiic yhh = 11)1( Hyniii （ 3.8）其中作功不足系数ppii hhhhy0（ 3.9）h0 进汽轮机蒸汽的初焓hc 汽轮机排汽焓i 第 i 级抽汽系数n 总抽汽级数可以看出，回热抽汽式汽轮机 1 新蒸汽的作功，等效于 )1(1niii y 新蒸汽直达冷凝器的焓降，这便是等效焓降的概念。等效热降法以加热器为研究究主体，研究加热器中排挤抽汽的做功情况，简化分析和局部定量是其主要特点。其优点在于各个抽汽点的等效焓降值确定后，任何局部热力条件改变均可通过当地的等效焓降表达，无需整个机组重新核算。3.1.3 循环函数法循环函数法 15是简化分析方法。一个电厂热力系统可看作一个由许多不同作用的汽、水流混合组成的综合热力循环，它可以被分
