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[摘 要]随着我国经济的快速发展，对能源的需求越来越多，源源不断的汲取让能源变得匮乏。循环水系统是火力发电厂的一个重要系统，消耗的厂用电相当于发电总量的1.5%～2%，理论研究和同类型机组的实践运行经验表明：通过对循环水系统的优化运行，可提高机组运行的经济性0.2%～0.75%。循环水系统的优化运行实质上就是根据机组的负荷和循环水温度，寻找机组运行的最佳背压、凝结水最佳过冷度和最佳循环水流量之间的关系，合理配置循环泵的运行控制方式，以提高机组的经济性。本文以阳城电厂350MW机组为例，对循环水系统优化运行进行了比较深入的研究。
[关键词]350MW机组循环水系统优化技术措施；实施方法
中图分类号：TV523 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）16-0001-02
概述：循环水系统的优化运行方式， 对于节约厂用电， 提高电厂的经济性具有重要的意义。循环水系统的优化运行实质上是寻找机组的最佳真空。一般来讲， 在机组达到最佳真空之前， 背压每变动±0.001MPa ， 将影响汽机出力±1 %～ 2 %， 可见背压变化对机组经济性有较大的影响。论文以阳城电厂6×350MW机组循环泵经过改造已采用变频控制，为循环水系统的优化运行提供了较为理想的设备平台；但长期以来一直采用简单的手动控制，没有达到提高机组运行经济性的理想效果，具有较大的经济性提升空间。
1.技术措施
根据最佳背压和凝结水过冷度是最终实现循环水系统优化运行的关键，若采用闭环控制，则由于系统的大滞后和诸多的因素很难保证循环水系统稳定、经济运行。经过长时间的研究探索，以能量平衡、及流量平衡为基础，采用焓值控制，通过一系列计算，产生循环水流量设定值，实现对循环水系统的流量控制，将大大改善控制系统的动态特性，极大地提高循环水系统自动运行的稳定性和经济性。
低压缸排汽热量：Q汽=D×H汽（Ne，P汽，T汽） （1）
凝结水目标热量：Q水=D×H水（Ts） （2）
凝结水实际热量：Q水=D×H水（T水） （3）
循环水吸收的热量：Qw=Dw×[Hw（T出）-Hw（T入）] （4）
根据能量平衡：D×[H汽（Ne，P汽，T汽）-H水（Ts）]=Dw×[Hw（T出）-Hw（T入）] （5）
（6）
式中：Dw：循环水流量；D：低压缸排汽流量；H汽（Ne，P汽，T汽）：低压缸排汽焓；P汽：低压缸排汽压力；T汽：低压缸排汽温度；P0：设定背压 ；Ts：设定凝结水温度； T水：凝结水温度 ；H水（Ts）：凝结水目标焓； Hw（T出）：循环水出口焓；Hw（T入）：循环水入口焓。
根据上述能量平衡公式（2）和（6），得出循环水流量控制算法：
上述循环水流量计算中关键在于低压缸排汽焓的计算，由于低压缸排汽为湿蒸汽，焓值无法直接计算，初步考虑通过各种工况下热平衡图设计值确定，并进行低压缸排汽压力、温度修正。
2.实施方法
1） 加装凝结水温度测点，用于凝结水过冷度的控制；
2） 在DCS中AP236控制器完成循环水优化控制逻辑的组态，以实现对循环水流量的自动控制，并修改、完善原循环泵变频控制画面，增加凝汽器真空修正操作块和凝结水过冷度修正块；
3） 循环泵变频运行后，跟踪机组的实际情况，调整相关控制参数，使最终循环泵转速的设定值符合预计的要求，以提供运行操作指导；
4） 在开环运行无故障前提下，投入闭环运行，注意观察凝汽器真空和凝结水过冷度等参数的运行情况，并逐步调整、优化。
5） 最终凝汽器真空设定值由效率试验确定。
3.循环泵经济运行调整建议
在负荷、入口循环水温一定的情况下，理论上存在一个最佳真空值。
负荷一定时，提高循环泵转数后，泵耗功增加，厂用电率增加，会影响机组供电煤耗增加，同时泵转数提高后冷却水量加大，凝汽器压力下降，汽轮机热耗下降，会影响机组供电煤耗降低，理论上可通过比较这二者的影响量来确定合适的循环泵转数。根据大唐集团350MW级机组能耗指标分析指导意见，通常凝汽器压力下降1kpa影响供电标煤耗下降2.5g/kw.h，而厂用电率增加1%影响供电标煤耗升高3.25g/kw.h。我厂循环泵单泵变频运行时转数可调区间是80%—100%，循环泵的额定功率P为2000KW，功率与转数的三次方成正比，当转数为80%时，功率为0.83=0.512P=1024KW，约是额定功率的一半。
我厂汽轮机额定负荷时的极限真空约4Kpa，即凝汽器压力4KPa时，末级叶片膨胀达到极限，如凝汽器压力继续降低，汽轮机效率反而会下降。此外极限真空值与机组负荷有关，负荷越低，极限真空值越小，结合实际运行情况，以3.5KPa—4KPa作为极限真空值变化的参考范围。所以当凝汽器压力在3.5KPa—4KPa以下时，循环泵转数可保持最低运行。当凝汽器压力>4KPa时，要根据水温、负荷适当调整循环泵转数。
调整循环泵转数是否更经济，可以按如下方法进行理论预估：
如：水温12℃，负荷300MW，循环泵转数80%，凝汽器压力4.9KPa，如果提高泵转数至85%，凝汽压力下降了0.2KPa至4.7KPa，则凝汽器压力下降0.2KPa影响供电标煤耗下降0.2×2.5=0.5g/kw.h，循环泵增加5%转数多耗功率约0.102×2000=204KW，影响厂用电率升高204KW÷300MW=0.068%，相应的影响供电标煤耗升高0.068×3.25=0.221 g/kw.h，二者进行比较，增加5%的循环泵转数后，供电标煤耗将会下降0.5-0.221=0.279 g/kw.h。可见该水温、负荷下，85%转数比80%转数经济性更好。 循环泵转数变化5%影响凝汽器压力下降的幅度与循环水温（环境温度）、机组负荷有关，水温越低，负荷越低，凝汽器压力下降幅度越大。而负荷值既影响凝汽器压力的下降幅度，还影响厂用电率的增加幅度。
各机组循环泵实际运行功率略有差异，调整循环泵转数后引起的功率变化以高厂变电量变化为准，按照当前负荷可计算出影响的厂用电率及理论标煤耗量。
10月份对凝汽器压力的OM显示值与实际值进行了校对，二者存在一定的偏差，其中#2、#6机的显示值比实际值高出约0.4KPa，#4、#5机的显示值比实际值约低0.3KPa，调整凝汽器压力应按实际值控制。（#1、#3机未校对）
此外“FIRE”OM画面上，显示有供电原煤耗实时值（*0HFE80DF901 XQ04），如同调整二次风、配风方式看发电原煤耗变化一样，调整循环泵转数后的经济性需看供电原煤耗的变化。只要调整后供电原煤耗下降，就说明调整后的经济性更好；如果供电原煤耗升高，则恢复至原来的转数；如果供电原煤耗持平，则可保持相对低的转数运行，即供电原煤耗不变的情况下，保持低厂用电率。
降低循环水温、提高循环泵转数均可降低凝汽器压力，在调整时应优先采取降低循环水温的方法，实现不增加循环泵耗电的情况下降低凝汽器压力。所以在冷季，白班高负荷时应及时调整循环水回水门的运行方式，控制循环水温不超过15℃。
我们现在采用的各种经济性调整手段（调整送风量、氧量、配风方式、低负荷优化磨煤机运行方式、控制主热汽温、调整循环泵变频转数、循环水温度、控制厂用电率、优化辅汽运行等等）都是为了要降低供电煤耗这一综合经济指标。此次修改各项小指标的权重系数，将供电煤耗的权重系数排在第一位，就是引导大家要把降低供电煤耗作为运行调整的最终目标。
噪声处理方面，为达到精确的估计， 许多因素还必须考虑， 这其中负载转矩、摩擦力矩等都使得发动机的动力特性呈非线性（一般
地对单缸而言，它们不会影响到力矩峰值），并且也引入了扰动。因此实际的发动机力矩估计器结构要比图1所示更复杂一些。测量中的发动机角速度及负载变化的噪声也进一步复杂了估计问题， 考虑到估计器前馈通道中的高通特性，那么这些影响是十分麻烦的，也是不容忽视的。为改进这种情况，在前馈网络中引入一非线性噪声门限，以消除显现在前馈通道中的高频信号噪声， 这将大大地改善估计的精度。
4.总结
循环水系统焓值控制方案，能够准确、快速反映凝结水系统和循环水系统以及机组负荷的变化，极大地改善了控制系统的动态特性，实现对循环水系统稳定、经济的自动控制；同时有效解决了系统的大滞后和诸多不确定的因素对控制系统的制约。
循环水系统上述控制方案的完成，可更加准确的控制凝结水的过冷度和循环泵的出力。有望在提高给水温度和降低循环泵的厂用电方面带来可观的经济效益。
参考文献
[1]蒋明昌，田志国，等.火力发电厂能耗指标管理[M].北京：华文出版社，2004.
[关键词]350MW机组循环水系统优化技术措施；实施方法
中图分类号：TV523 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）16-0001-02
概述：循环水系统的优化运行方式， 对于节约厂用电， 提高电厂的经济性具有重要的意义。循环水系统的优化运行实质上是寻找机组的最佳真空。一般来讲， 在机组达到最佳真空之前， 背压每变动±0.001MPa ， 将影响汽机出力±1 %～ 2 %， 可见背压变化对机组经济性有较大的影响。论文以阳城电厂6×350MW机组循环泵经过改造已采用变频控制，为循环水系统的优化运行提供了较为理想的设备平台；但长期以来一直采用简单的手动控制，没有达到提高机组运行经济性的理想效果，具有较大的经济性提升空间。
1.技术措施
根据最佳背压和凝结水过冷度是最终实现循环水系统优化运行的关键，若采用闭环控制，则由于系统的大滞后和诸多的因素很难保证循环水系统稳定、经济运行。经过长时间的研究探索，以能量平衡、及流量平衡为基础，采用焓值控制，通过一系列计算，产生循环水流量设定值，实现对循环水系统的流量控制，将大大改善控制系统的动态特性，极大地提高循环水系统自动运行的稳定性和经济性。
低压缸排汽热量：Q汽=D×H汽（Ne，P汽，T汽） （1）
凝结水目标热量：Q水=D×H水（Ts） （2）
凝结水实际热量：Q水=D×H水（T水） （3）
循环水吸收的热量：Qw=Dw×[Hw（T出）-Hw（T入）] （4）
根据能量平衡：D×[H汽（Ne，P汽，T汽）-H水（Ts）]=Dw×[Hw（T出）-Hw（T入）] （5）
（6）
式中：Dw：循环水流量；D：低压缸排汽流量；H汽（Ne，P汽，T汽）：低压缸排汽焓；P汽：低压缸排汽压力；T汽：低压缸排汽温度；P0：设定背压 ；Ts：设定凝结水温度； T水：凝结水温度 ；H水（Ts）：凝结水目标焓； Hw（T出）：循环水出口焓；Hw（T入）：循环水入口焓。
根据上述能量平衡公式（2）和（6），得出循环水流量控制算法：
上述循环水流量计算中关键在于低压缸排汽焓的计算，由于低压缸排汽为湿蒸汽，焓值无法直接计算，初步考虑通过各种工况下热平衡图设计值确定，并进行低压缸排汽压力、温度修正。
2.实施方法
1） 加装凝结水温度测点，用于凝结水过冷度的控制；
2） 在DCS中AP236控制器完成循环水优化控制逻辑的组态，以实现对循环水流量的自动控制，并修改、完善原循环泵变频控制画面，增加凝汽器真空修正操作块和凝结水过冷度修正块；
3） 循环泵变频运行后，跟踪机组的实际情况，调整相关控制参数，使最终循环泵转速的设定值符合预计的要求，以提供运行操作指导；
4） 在开环运行无故障前提下，投入闭环运行，注意观察凝汽器真空和凝结水过冷度等参数的运行情况，并逐步调整、优化。
5） 最终凝汽器真空设定值由效率试验确定。
3.循环泵经济运行调整建议
在负荷、入口循环水温一定的情况下，理论上存在一个最佳真空值。
负荷一定时，提高循环泵转数后，泵耗功增加，厂用电率增加，会影响机组供电煤耗增加，同时泵转数提高后冷却水量加大，凝汽器压力下降，汽轮机热耗下降，会影响机组供电煤耗降低，理论上可通过比较这二者的影响量来确定合适的循环泵转数。根据大唐集团350MW级机组能耗指标分析指导意见，通常凝汽器压力下降1kpa影响供电标煤耗下降2.5g/kw.h，而厂用电率增加1%影响供电标煤耗升高3.25g/kw.h。我厂循环泵单泵变频运行时转数可调区间是80%—100%，循环泵的额定功率P为2000KW，功率与转数的三次方成正比，当转数为80%时，功率为0.83=0.512P=1024KW，约是额定功率的一半。
我厂汽轮机额定负荷时的极限真空约4Kpa，即凝汽器压力4KPa时，末级叶片膨胀达到极限，如凝汽器压力继续降低，汽轮机效率反而会下降。此外极限真空值与机组负荷有关，负荷越低，极限真空值越小，结合实际运行情况，以3.5KPa—4KPa作为极限真空值变化的参考范围。所以当凝汽器压力在3.5KPa—4KPa以下时，循环泵转数可保持最低运行。当凝汽器压力>4KPa时，要根据水温、负荷适当调整循环泵转数。
调整循环泵转数是否更经济，可以按如下方法进行理论预估：
如：水温12℃，负荷300MW，循环泵转数80%，凝汽器压力4.9KPa，如果提高泵转数至85%，凝汽压力下降了0.2KPa至4.7KPa，则凝汽器压力下降0.2KPa影响供电标煤耗下降0.2×2.5=0.5g/kw.h，循环泵增加5%转数多耗功率约0.102×2000=204KW，影响厂用电率升高204KW÷300MW=0.068%，相应的影响供电标煤耗升高0.068×3.25=0.221 g/kw.h，二者进行比较，增加5%的循环泵转数后，供电标煤耗将会下降0.5-0.221=0.279 g/kw.h。可见该水温、负荷下，85%转数比80%转数经济性更好。 循环泵转数变化5%影响凝汽器压力下降的幅度与循环水温（环境温度）、机组负荷有关，水温越低，负荷越低，凝汽器压力下降幅度越大。而负荷值既影响凝汽器压力的下降幅度，还影响厂用电率的增加幅度。
各机组循环泵实际运行功率略有差异，调整循环泵转数后引起的功率变化以高厂变电量变化为准，按照当前负荷可计算出影响的厂用电率及理论标煤耗量。
10月份对凝汽器压力的OM显示值与实际值进行了校对，二者存在一定的偏差，其中#2、#6机的显示值比实际值高出约0.4KPa，#4、#5机的显示值比实际值约低0.3KPa，调整凝汽器压力应按实际值控制。（#1、#3机未校对）
此外“FIRE”OM画面上，显示有供电原煤耗实时值（*0HFE80DF901 XQ04），如同调整二次风、配风方式看发电原煤耗变化一样，调整循环泵转数后的经济性需看供电原煤耗的变化。只要调整后供电原煤耗下降，就说明调整后的经济性更好；如果供电原煤耗升高，则恢复至原来的转数；如果供电原煤耗持平，则可保持相对低的转数运行，即供电原煤耗不变的情况下，保持低厂用电率。
降低循环水温、提高循环泵转数均可降低凝汽器压力，在调整时应优先采取降低循环水温的方法，实现不增加循环泵耗电的情况下降低凝汽器压力。所以在冷季，白班高负荷时应及时调整循环水回水门的运行方式，控制循环水温不超过15℃。
我们现在采用的各种经济性调整手段（调整送风量、氧量、配风方式、低负荷优化磨煤机运行方式、控制主热汽温、调整循环泵变频转数、循环水温度、控制厂用电率、优化辅汽运行等等）都是为了要降低供电煤耗这一综合经济指标。此次修改各项小指标的权重系数，将供电煤耗的权重系数排在第一位，就是引导大家要把降低供电煤耗作为运行调整的最终目标。
噪声处理方面，为达到精确的估计， 许多因素还必须考虑， 这其中负载转矩、摩擦力矩等都使得发动机的动力特性呈非线性（一般
地对单缸而言，它们不会影响到力矩峰值），并且也引入了扰动。因此实际的发动机力矩估计器结构要比图1所示更复杂一些。测量中的发动机角速度及负载变化的噪声也进一步复杂了估计问题， 考虑到估计器前馈通道中的高通特性，那么这些影响是十分麻烦的，也是不容忽视的。为改进这种情况，在前馈网络中引入一非线性噪声门限，以消除显现在前馈通道中的高频信号噪声， 这将大大地改善估计的精度。
4.总结
循环水系统焓值控制方案，能够准确、快速反映凝结水系统和循环水系统以及机组负荷的变化，极大地改善了控制系统的动态特性，实现对循环水系统稳定、经济的自动控制；同时有效解决了系统的大滞后和诸多不确定的因素对控制系统的制约。
循环水系统上述控制方案的完成，可更加准确的控制凝结水的过冷度和循环泵的出力。有望在提高给水温度和降低循环泵的厂用电方面带来可观的经济效益。
参考文献
[1]蒋明昌，田志国，等.火力发电厂能耗指标管理[M].北京：华文出版社，2004.