电厂变频循环水泵优化运行监测方法

专利名称：电厂变频循环水泵优化运行监测方法电厂变频循环水泵优化运行监测方法技术领域本发明属于火力发电节能技术领域，尤其是一种电厂变频循环水泵优化运行监测方法。背景技术：随着变频循环水泵在火力发电机组上的应用越来越广泛，循环水泵变频技术带来的节能量越来越受到节能工作者的重视。变频循环水泵的节能量分为两个部分，一部分为通过变频技术调节循环水泵转速改变循环水流量，相对于以往通过改变管道阻力(调整叶片角度或调整门的开度等方法)所带来的循环水泵耗功的减少；另一部分为通过优化变频循环水泵运行，保持机组在最佳真空状态下运行所带来的系统优化节能量。因此，通过建立一套变频循环水泵优化运行节能量在线监测系统，能够直观而全面的了解变频循环水泵所带来的节能效果，为运行人员和节能工作者提供参考和依据。发明内容本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电厂变频循环水泵优化运行监测方法。本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的:一种电厂变频循环水泵优化运行监测方法，该方法的步骤如下:⑴机组实时运行数据采集模块从运行机组分散控制系统(DCS)服务器采集监测所需机组实时运行数据，并将机组实时运行数据发送至循环水流量对机组真空影响计算模块；⑵循环水流量对机组真空影响计算模块接收来自于机组实时运行数据采集系统的数据采集结果，依次计算凝汽器的当前热负荷值、不同循环水流量工况下机组真空的变化以及该变化对机组发电机功率的影响，将计算结果发送至最优循环水泵运行方式节能量计算模块；⑶循环水流量对循环水泵耗功影响计算模块根据循环水泵运行特性曲线或已完成的循环水泵性能试验结果，计算不同循环水流量工况下循环水泵耗功的变化，并将计算结果发送至最优循环水泵运行方式节能量计算模块；⑷最优循环水泵运 行方式节能量计算模块同时接收来自于循环水流量对机组真空影响计算模块、循环水流量对循环水泵耗功影响计算模块的计算数据及循环水泵的实时运行状态，完成循环水泵最优运行方式的计算以及最优运行方式下的变频循环水泵节能量，同时计算变频循环水泵在当前运行模式下的节能量，将计算结果发送至数据存储服务器和变频循环水泵优化运行节能量在线监测系统主显示屏；(5)数据存储服务器接收来自于最优循环水泵运行方式节能量计算模块的计算结果，并完成数据的分类和存储，以供使用人员对监测系统历史数据的调取和后续处理；(6)变频循环水泵优化运行节能量在线监测系统主显示屏接收来自于最优循环水泵运行方式节能量计算模块的实时计算数据和数据存储服务器的历史数据，并以图表和历史数据曲线的形式呈现。而且，所述步骤⑴机组实时运行数据具体包括机组负荷、机组真空、凝汽器循环水流量、凝汽器循环水进/回水温度、循环水泵运行状态和循环水泵耗功。而且，所述步骤⑵凝汽器的当前热负荷值的具体计算方法是:①由变频循环水泵转速计算X当前循环冷却水流量dv, dv=aXx,其中a为已知系数；②由循环冷却水当前平均温度下的比热容Cp和密度P、循环冷却水流量q及凝汽器循环水进回水温度h和计算当前凝汽器的热负荷值qk=P XdvXcpX (Vt1)0而且，所述步骤⑵不同循环水流量工况下机组真空的变化以及该变化对机组发电机功率的影响的具体计算步骤是:①对汽轮机厂家提供的背压修正曲线进行拟合，得到机组真空变化Λρ对发电机功率的影响 AW 的关系式:AW=aX Δ p4+b X Δ p3+c X Δ p2+dX Δ p+e ；②由不同循环水流量工况下机组真空的变化根据关系式计算其对发电机功率的影响。而且，所述步骤⑶计算不同循环水流量工况下循环水泵耗功变化的具体方法为:①对循环水泵性能试验得到的循环水泵功率与循环水流量的关系曲线进行拟合，得到循环水流量dv与循环水泵耗功Wp的关系式:Wp=fXdv+g ；②由不同循环水流量工况下的循环水流量根据关系式计算对应的循环水泵耗功。而且，所述步骤⑷循环水泵最优运行方式的计算以及最优运行方式下的变频循环水泵节能量的具体方法步骤为:①采用循环重复计算法，分别计算变频循环水泵在转速可调整范围内不同转速下循环冷却水流量dv ；②由当前凝汽器热负荷值qk计算不同循环冷却水流量工况下机组真空的变化以及该变化对机组发电机功率的影响值AW;③计算不同循环冷却水流量工况下，变频循环水泵耗功的变化量Wp ；④计算不同循环冷却水流量工况下，真空变化对机组发电机功率的影响值AW和变频循环水泵耗功变化量Wp的代数 和值I AW+WP I，当其值最大时I AW+WP I max，所对应的变频循环水泵运行方式即为最优运行方式；其最大代数和值I麵p I _与循环水泵工频状态下的代数和值I AW+WP I g的差值I AW+WP I max-1 Aff+wp I g即为最优运行方式下的变频循环水泵节能量。而且，所述步骤⑷计算变频循环水泵在当前运行模式下的节能量的具体步骤是:①计算变频循环水泵当前运行模式下循环冷却水流量dv及对机组真空影响值；②计算机组当前运行真空对发电机功率的影响值Λ W和变频循环水泵耗功Wp代数和值I AW+Wp I，其值与循环水泵工频状态下的代数和值I AW+Wp I g的差值I AW+Wp1-1 Aff+Wp I g即为变频循环水泵在当前运行模式下的节能量。而且，所述步骤(5)数据的分类和存储的具体方法是:①数据分为机组实时运行数据和计算结果数据，其中机组实时运行数据包括:凝汽器热井水温度、凝汽器循环冷却水进/回水温度、机组真空、变频循环水泵转速等；计算结果数据包括:循环冷却水流量、优化运行节能量等；②由于机组实时运行数据采集自运行机组分散控制系统(DCS)服务器，在本数据存储服务器中不再进行保存，只完成计算结果数据同时间数据包同步存储。而且，所述步骤(6)呈现的图表内容具体包括机组负荷、凝汽器热井水温度、凝汽器循环冷却水进/回水温度、机组真空、变频循环水泵转速、循环冷却水流量和优化运行节能量；历史数据曲线包括机组负荷、机组真空、循环冷却水流量和优化运行节能量。本发明的优点和积极效果是:本发明将机组实时运行数据采集系统、循环水流量对机组真空影响计算单元、循环水流量对循环水泵耗功影响计算单元、最优循环水泵运行方式节能量计算模块、数据存储服务器和变频循环水泵优化运行节能量在线监测系统主画面连接在一起，构成变频循环水泵优化运行节能量在线监测系统。该系统能够实时计算变频循环水泵在当前运行模式下和最优运行方式下相对于定速循环水泵的节能量，实现节能量的在线监测，能够直观而全面的了解变频循环水泵所带来的节能效果，为运行人员和节能工作者提供参考和依据。图1是本发明变频循环水泵优化运行节能量在线监测系统的系统连接示意图。具体实施方式以下结合附图对本发明实施例做进一步详述:需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。一种电厂变频循环水泵优化运行监测方法，如图1所示，该方法运行所使用的硬件监测系统包括运行机组分散控制系统(DCS)服务器、机组实时运行数据采集模块、循环水流量对机组真空影响计算模块、循环水流量对循环水泵耗功影响计算模块、最优循环水泵运行方式节能量计算模块、数据存储服务器、变频循环水泵优化运行节能量在线监测系统主显示屏及循环水泵，该方法的步骤如下:⑴机组实时运行数据采集模块从运行机组分散控制系统(DCS)服务器采集监测所需机组实时运行数据，并将机组实时运行数据发送至循环水流量对机组真空影响计算模块，其中，机组实时运行数据具体包括机组负荷、机组真空、凝汽器循环水流量、凝汽器循环水进/回水温度、循环水泵运行状态和循环水泵耗功。⑵循环水流量对机组真空影响计算模块接收来自于机组实时运行数据采集系统的数据采集结果，依次计算凝汽器的当前热负荷值、不同循环水流量工况下机组真空的变化以及该变化对机组发电机功率的影响，将计算结果发送至最优循环水泵运行方式节能量计算模块。其中，凝汽器的当前热负荷值的具体计算方法是:①由变频循环水泵转速计算X当前循环冷却水流量dv, dv=aXx,其中a为已知系数； ②由循环冷却水当前平均温度下的比热容Cp和密度P、循环冷却水流量q及凝汽器循环水进回水温度h和计算当前凝汽器的热负荷值qk=P XdvXcpX (Vt1)0其中，不同循环水流量工况下机组真空的变化以及该变化对机组发电机功率的影响的具体计算步骤是:①对汽轮机厂家提供的背压修正曲线进行拟合，得到机组真空变化Λρ对发电机功率的影响 AW 的关系式:AW=aX Δ p4+b X Δ p3+c X Δ p2+dX Δ p+e ；②由不同循环水流量工况下机组真空的变化根据关系式计算其对发电机功率的影响。⑶循环水流量对循环水泵耗功影响计算模块根据循环水泵运行特性曲线或已完成的循环水泵性能试验结果，计算不同循环水流量工况下循环水泵耗功的变化，并将计算结果发送至最优循环水泵运行方式节能量计算模块。其中，计算不同循环水流量工况下循环水泵耗功变化的具体方法为:①对循环水泵性能试验得到的循环水泵功率与循环水流量的关系曲线进行拟合，得到循环水流量dv与循环水泵耗功Wp的关系式:Wp=fXdv+g ；②由不同循环水流量工况下的循环水流量根据关系式计算对应的循环水泵耗功。⑷最优循环水泵运行方式节能量计算模块同时接收来自于循环水流量对机组真空影响计算模块、循环水流量对循环水泵耗功影响计算模块的计算数据及循环水泵的实时运行状态，完成循环水泵最优运行方式的计算以及最优运行方式下的变频循环水泵节能量，同时计算变频循环水泵在当前运行模式下的节能量，将计算结果发送至数据存储服务器和变频循环水泵优化运行节能量在线监测系统主显示屏；其中，循环水泵最优运行方式的计算以及最优运行方式下的变频循环水泵节能量的具体方法步骤为:①采用循环重复计算法，分别计算变频循环水泵在转速可调整范围内不同转速下循环冷却水流量dv ；②由当前凝汽器热负荷值qk计算不同循环冷却水流量工况下机组真空的变化以及该变化对机组发电机功率 的影响值AW;③计算不同循环冷却水流量工况下，变频循环水泵耗功的变化量Wp ；④计算不同循环冷却水流量工况下，真空变化对机组发电机功率的影响值AW和变频循环水泵耗功变化量Wp的代数和值I AW+WP I，当其值最大时I AW+WP I max，所对应的变频循环水泵运行方式即为最优运行方式；其最大代数和值I麵p I _与循环水泵工频状态下的代数和值I AW+WP I g的差值I AW+WP I max-1 Aff+wp I g即为最优运行方式下的变频循环水泵节能量。其中，计算变频循环水泵在当前运行模式下的节能量的具体步骤是:①计算变频循环水泵当前运行模式下循环冷却水流量dv及对机组真空影响值；②计算机组当前运行真空对发电机功率的影响值Λ W和变频循环水泵耗功Wp代数和值I AW+Wp I，其值与循环水泵工频状态下的代数和值I AW+Wp I g的差值I AW+Wp1-1 Aff+Wp I g即为变频循环水泵在当前运行模式下的节能量。(5)数据存储服务器接收来自于最优循环水泵运行方式节能量计算模块的计算结果，并完成数据的分类和存储，以供使用人员对监测系统历史数据的调取和后续处理。其中，数据的分类和存储的具体方法是:①数据分为机组实时运行数据和计算结果数据，其中机组实时运行数据包括:凝汽器热井水温度、凝汽器循环冷却水进/回水温度、机组真空、变频循环水泵转速等；计算结果数据包括:循环冷却水流量、优化运行节能量等。②由于机组实时运行数据采集自运行机组分散控制系统(DCS)服务器，在本数据存储服务器中不再进行保存，只完成计算结果数据同时间数据包同步存储。(6)变频循环水泵优化运行节能量在线监测系统主显示屏接收来自于最优循环水泵运行方式节能量计算模块的实时计算数据和数据存储服务器的历史数据，并以图表和历史数据曲线的形式呈现。其中，呈现的图表内容具体包括机组负荷、凝汽器热井水温度、凝汽器循环冷却水进/回水温度、机组真空、变频循环水泵转速、循环冷却水流量和优化运行节能量等；历史数据曲线包括机组负荷、机组真空、循环冷却水流量和优化运行节能量等。具体应用实例对比本发明方法已经在2台330MW容量火电机组变频循环水系统上得到了应用，原来2台机组的平均供电煤耗为336.2g/kff.h，采用本发明方法后2台机组的平均供电煤耗为335.7g/kff.h，平均降低了 0.5g/kff.h。如果机组年运行小时数按照6000小时计算，则单台330MW容量机组年 可节约标煤量990吨，2台机组年可节约标煤量1980吨。权利要求1.一种电厂变频循环水泵优化运行监测方法，其特征在于:该方法的步骤如下: ⑴机组实时运行数据采集模块从运行机组分散控制系统(DCS)服务器采集监测所需机组实时运行数据，并将机组实时运行数据发送至循环水流量对机组真空影响计算模块； ⑵循环水流量对机组真空影响计算模块接收来自于机组实时运行数据采集系统的数据采集结果，依次计算凝汽器的当前热负荷值、不同循环水流量工况下机组真空的变化以及该变化对机组发电机功率的影响，将计算结果发送至最优循环水泵运行方式节能量计算模块； ⑶循环水流量对循环水泵耗功影响计算模块根据循环水泵运行特性曲线或已完成的循环水泵性能试验结果，计算不同循环水流量工况下循环水泵耗功的变化，并将计算结果发送至最优循环水泵运行方式节能量计算模块； ⑷最优循环水泵运行方式节能量计算模块同时接收来自于循环水流量对机组真空影响计算模块、循环水流量对循环水泵耗功影响计算模块的计算数据及循环水泵的实时运行状态，完成循环水泵最优运行方式的计算以及最优运行方式下的变频循环水泵节能量，同时计算变频循环水泵在当前运行模式下的节能量，将计算结果发送至数据存储服务器和变频循环水泵优化运行节能量在线监测系统主显示屏； (5)数据存储服务器接收来自于最优循环水泵运行方式节能量计算模块的计算结果，并完成数据的分类和存储，以供使用人员对监测系统历史数据的调取和后续处理； (6)变频循环水泵优化运行节能量在线监测系统主显示屏接收来自于最优循环水泵运行方式节能量计算模块的实时计算数据和数据存储服务器的历史数据，并以图表和历史数据曲线的形式呈现。2.根据权利要求1所述的电厂变频循环水泵优化运行监测方法，其特征在于:所述步骤⑴机组实时运行数据具体包括机组负荷、机组真空、凝汽器循环水流量、凝汽器循环水进/回水温度、循环水泵运行状态和循环水泵耗功。3.根据权利要求1所述的电厂变频循环水泵优化运行监测方法，其特征在于:所述步骤⑵凝汽器的当前热负荷值的具体计算方法是: ①由变频循环水泵转速计算X当前循环冷却水流量dv,dv=aXx,其中a为已知系数； ②由循环冷却水当前平均温度下的比热容Cp和密度P、循环冷却水流量q及凝汽器循环水进回水温度h和t2计算当前凝汽器的热负荷值qk=P XdvXcpX (Vt1)04.根据权利要求1所述的电厂变频循环水泵优化运行监测方法，其特征在于:所述步骤⑵不同循环水流量工况下机·组真空的变化以及该变化对机组发电机功率的影响的具体计算步骤是: ①对汽轮机厂家提供的背压修正曲线进行拟合，得到机组真空变化ΛP对发电机功率的影响 Δ W 的关系式:Δ W=aX Δ p4+b X Δ p3+c X Δ p2+dX Δ p+e ； ②由不同循环水流量工况下机组真空的变化根据关系式计算其对发电机功率的影响。5.根据权利要求1所述的电厂变频循环水泵优化运行监测方法，其特征在于:所述步骤⑶计算不同循环水流量工况下循环水泵耗功变化的具体方法为: ①对循环水泵性能试验得到的循环水泵功率与循环水流量的关系曲线进行拟合，得到循环水流量dv与循环水泵耗功Wp的关系式:Wp=fXdv+g ； ②由不同循环水流量工况下的循环水流量根据关系式计算对应的循环水泵耗功。6.根据权利要求1所述的电厂变频循环水泵优化运行监测方法，其特征在于:所述步骤⑷循环水泵最优运行方式的计算以及最优运行方式下的变频循环水泵节能量的具体方法步骤为: ①采用循环重复计算法，分别计算变频循环水泵在转速可调整范围内不同转速下循环冷却水流量dv ； ②由当前凝汽器热负荷值qk计算不同循环冷却水流量工况下机组真空的变化以及该变化对机组发电机功率的影响值AW; ③计算不同循环冷却水流量工况下，变频循环水泵耗功的变化量Wp； ④计算不同循环冷却水流量工况下，真空变化对机组发电机功率的影响值AW和变频循环水泵耗功变化量Wp的代数和值I AW+Wp I，当其值最大时I AW+Wp I max，所对应的变频循环水泵运行方式即为最优运行方式；其最大代数和值I AW+Wp I max与循环水泵工频状态下的代数和值I AW+WP I g的差值I AW+Wp I max-1 Aff+wp I 8即为最优运行方式下的变频循环水泵节能量。7.根据权利要求1所述的电厂变频循环水泵优化运行监测方法，其特征在于:所述步骤⑷计算变频循环水泵在当前运行模式下的节能量的具体步骤是: ①计算变频循环水泵当前运行模式下循环冷却水流量dv及对机组真空影响值； ②计算机组当前运行真空对发电机功率的影响值AW和变频循环水泵耗功Wp代数和值I AW+Wp I，其值与循环水泵工频状态下的代数和值I AW+Wp I g的差值I AW+Wp1-1 Aff+Wp I g即为变频循环水泵在当前运行模式下的节能量。8.根据权利要求1所述的电厂变频循环水泵优化运行监测方法，其特征在于:所述步骤(5)数据的分类和存储的具体方法是: ①数据分为机组实时运行数据和计算结果数据，其中机组实时运行数据包括:凝汽器热井水温度、凝汽器循环冷却水进/回水温度、机组真空、变频循环水泵转速等；计算结果数据包括:循环冷却水流量、优化运行节能量等； ②由于机组实时运行数据采集自运行机组分散控制系统(DCS)服务器，在本数据存储服务器中不再进行保存，只完成计算结果数据同时间数据包同步存储。9.根据权利要求1所述的电厂变频循环水泵优化运行监测方法，其特征在于:所述步骤(6)呈现的图表内容具体包括机组负荷、凝汽器热井水温度、凝汽器循环冷却水进/回水温度、机组真空、变频循环水泵转速、循环冷却水流量和优化运行节能量；历史数据曲线包括机组负荷、机组真空、循环冷却水流量和优化运行节能量。全文摘要本发明涉及一种电厂变频循环水泵优化运行监测方法，该方法的步骤为机组实时运行数据采集模块采集监测所需数据，并将数据发送至循环水流量对机组真空影响计算模块；计算凝汽器热负荷值、真空变化及该变化对机组功率影响；根据循环水泵运行特性曲线或已完成的循环水泵性能试验结果，计算不同循环水流量工况下循环水泵耗功的变化；完成循环水泵最优运行方式的计算以及最优运行方式下的变频循环水泵节能量，同时计算变频循环水泵在当前运行模式下的节能量；完成数据的分类和存储，以供调取和后续处理；以图表和历史数据曲线的形式呈现。本发明能够实时计算变频循环水泵在当前运行模式下和最优运行方式下相对于定速循环水泵的节能量，实现节能量的在线监测，能够直观而全面的了解变频循环水泵所带来的节能效果，为运行人员和节能工作者提供参考和依据。文档编号F04D13/00GK103244433SQ20131017000公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月9日 优先权日2013年5月9日发明者张利, 张宇, 刘卫平, 甘智勇, 王建, 屈斌, 何少聪 申请人:国家电网公司, 天津市电力公司