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电厂汽轮机冷端系统故障诊断及运行优化设计_开题报告

Ktbg7415 电厂汽轮机冷端系统故障诊断及运行优化设计_开题报告（一）研究背景与研究意义据初步统计，2016年，全国新增装机容量约为1亿千瓦，总装机容量超过了6亿千瓦，其中火力发电机组装机容量占77．82％；完成发电量增长13．5％，其中火电增长15.3％。随着电力工业规模不断扩大，其自身的能源消耗和污染排放问题也日益..

电厂汽轮机冷端系统故障诊断及运行优化设计_开题报告 Ktbg7415 电厂汽轮机冷端系统故障诊断及运行优化设计_开题报告

（一）研究背景与研究意义

据初步统计，2016年，全国新增装机容量约为1亿千瓦，总装机容量超过了6亿千瓦，其中火力发电机组装机容量占77．82％；完成发电量增长13．5％，其中火电增长15.3％。随着电力工业规模不断扩大，其自身的能源消耗和污染排放问题也日益突出。2006年，发电用原煤超过12亿吨，是全国煤炭消费总量的一半；发电用水占整个工业用水的40％；电厂二氧化硫排放量占全国排放量的一半以上；电厂烟尘排放量占全国排放量的20％；电厂产生的灰渣占全国狄渣的70％。从效率看，我国火电机组的总体能耗和污染明显偏高。2016年，我国火电机组供电标准煤耗约为每千瓦时366克，比国际先进水平高60克左右。据最新统计，日本火电机组供电标准煤耗约为每千瓦时299克，韩国火电机组供电标准煤耗约为每千瓦时300克，意大利火电机组供电标准煤耗约为每千瓦时303克。如果我们能够达到日本的煤耗水平，那么我国在一年内就可以节约原煤2.2亿吨。汽轮发电组主要辅机合理的运行方式对电厂汽轮机运行的经济性会产生很大的影响。在众多的汽轮机辅助系统中，循环水系统是一个庞大的动力系统，它对电厂运行的安全性和经济性都起着至关重要的作用。首先，循环水泵是电厂厂用电的消耗大户。如果采用小汽轮机带动循环水泵，那么循环水泵将成为消耗电量最大的辅助设备，约占汽轮发电机组额定发电量的1．5％左右。其次，电厂的循环水系统也是冷却水的消耗大户。一般情况下，一台300MW机组所需冷却水量约为35000t/h左右，一台600MW凝汽式发电机组所需冷却水量约为65000t/h左右。由于蒸发、风吹和排污等原因，冷却水会不断蒸发损失，如果冷却水的损失率按2.5％(与各地的环境温度和气候条件有关)计算，那么300MW和600MW凝汽式发电机组所需的冷却水的补充水量分别为750t/h和1625t/h。对于一个在缺水地区的电厂来说，这将是一个令人瞩目的数字。如果循环水系统采用闭式循环供水，这些损失的冷却水量需要用地下水来补充，而地下水的价格更昂贵。而且，随着人们对环境及水资源保护意识的不断提高，由冷却水造成的污染、水资源本身消耗量以及由此产生的经济损失已不容忽视。

因此，无论从耗电方面还是从耗水方面来说，对于发电厂循环水系统运行优化的研究都是具有十分重要的意义。这也要求汽轮机运行相关部门应根据当时的汽轮机负荷和冷却水进水温度，及时调整循环水系统的运行方式，调整循环水泵的最佳运行方式，实现循环水系统的运行优化，保持汽轮机在各种负荷、各种冷却水进水温度下，凝汽器均能在最佳真空下运行，最大限度地提高汽轮机的运行经济性。随着我国电力市场体制的逐步完善，实行厂网分开，现在各个发电企业所面临的最主要任务是：使电厂的发电成本尽量接近最低值和进一步改善电厂运行的经济性。在通常情况下，汽轮机冷端系统的设计人员是在机组额定负荷和额定冷却进水温度的情况下进行汽轮机冷端系统的优化设计，而在运行过程中，汽轮机发电机组常常会偏离额定值而处于变工况运行状态。所以，对常处于变工况运行状态的汽轮机发电机组来说，如何实现汽轮机冷端系统运行最优化，降低发电成本，获得最大净利润具有非常重要的意义。

（二）国内研究现状

目前，国内学者为了使发电机组的运行经济性得到进一步的提高，都是通过对影响凝汽器真空的各种因素进行分析和研究并找到科学合理的方法予以解决。考虑影响凝汽器真空的各种因素，这些冷端系统中的各个分支系统和设备对发电机组的运行经济性具有非常大的影响，主要有以下两个方面的影响：一方面是诸如凝结水泵、循环水泵和真空泵等这一系列的耗能设备所消耗的厂用电；另一方面是汽轮机排汽压力的变化对发电机组功率的影响。目前许多专家都是通过全面考虑上述两个方面的影响，来对整个汽轮机冷端系统工作性能的好坏进行评价。

此外还有王乃宁教授研制的“汽轮机湿蒸汽的光学测量”方法，为汽轮机末级排气状态的确定提供了一种更加先进的技术。以上的研究成果，不仅在确定凝汽器的最佳真空和真空应达值方面更加科学，同时也使得工作人员能够更进一步地了解汽轮机冷端系统的评价指标，从而为更好地运行和维护汽轮机各冷端系统奠定了基础。就国内火电厂机组的设计优化而言，主要是对凝汽器的换热面积、循环倍率、背压、端差以及循环水温升的选取，通过微增出力计算厂年发电量，并与相应的厂用电量共同得出年综合发电量。然后考虑煤价得出年收益，考虑投资后得出设计方案的投资回收年限，最终确定合适的设计方案。在确定背压后，可对变工况进行预测，也可对供货商所提供资料进行复核。一般冷端优化必须用厂商提供的微增出力曲线。有了通用计算法后，就可以预先进行系统优化，优化结果可用于设备招标中之规范书，并对厂商提出要求。也可与厂商优化结果对比。

所以，无论是单独研究循环水泵、凝汽器等这一类的耗能设备，还是整体研究电厂汽轮机冷端系统，它们主要有以下两个重点目的：一个是为了提高发电机组运行的经济性；另一个是为了使电厂实现“节能减排"这一目标。汽轮机冷端系统概念是基于汽轮机低压缸的造型设计与冷却塔而提出的17J。通过对汽轮机低压缸、循环水系统、低压加热器、凝汽器和与运行费用相关的所有参数进行综合考虑，来确定汽轮机低压缸型式和冷却水量的最佳值，使汽轮机冷端系统运行优化更加接近真正意义上的最佳解。

（二）国外研究现状

国内外很多专家在汽轮机各个冷端系统分支的主要设备和系统，如汽轮机低压缸的末级组、循环水系统、凝汽器和循环水泵等方面进行了比较详细的研究，各参考文献也主要以关于凝汽器装置优化技术方面的研究为主，大多是以分析法和诊断法两种方法进行研究。例如：美国的SouthBya电站就安装了由美国SanDigeo电力公司提供的凝汽器性能在线监测系统，该系统允许通过在线监测系统人工判别凝汽器性能降低的程度，达到消除凝汽器在性能维修方面表现的不确定性。

除此之外，Indianapolis电力公司的Petersburg电厂3号机组在EPRI对其凝汽器进行现场实验测试后，接受了其关于改善凝汽器性能的整套试验方法和实验步骤。该试验是根据最新的研究技术和实验数据，由研究人员向电厂工作人员提供一套完善的凝汽器性能分析资料。

此研究激起了国内外许多科研工作者在完善凝汽器性能、降低机组热耗率方面的兴趣。另外，俄罗斯乌拉尔国立技术大学研制了汽轮机凝汽器装置的诊断系统应用在T一250／300／一240汽轮机组的K-1400凝汽器上，这是一个具有性能监测和故障诊断的专家系统。

如：美国SanDigeo电力公司在South Bya电站安装了凝汽器性能在线监测系统，工作人员能够根据该在线监测系统来判别凝汽器性能降低的程度，从而消除凝汽器性能维修方面的不确定性。还有EPRI对Indianapolis电力公司在Petersburg电厂3号机组的凝汽器进行了现场的实验测试，给出了一种改善凝汽器性能的试验方法及其具体步骤。该实验利用了最新的研究技术和实验数据，为电厂工作人员提供了一套完整的凝汽器性能分析资料。

国内外对汽轮机冷端系统内的其它系统和单项设备的研究也有较大的突破。例如，美国INTEK公司生产的RheoVac空气漏入监测器，通过该监测器我们可以准确地测量出抽气系统中的空气流量，还有一项比较重要的单项研究是王乃宁教授的“汽轮机湿蒸汽的光学测量"，此项研究为汽轮机末级排汽状态的确定提供了一种更加先进的技术。以上这些研究成果，不仅使凝汽器最佳真空和真空应达值的确定变得更加科学合理，而且使工作人员对汽轮机冷端系统的评价指标有了更进一步了解。

二、^范文提纲

1绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.2.1国内研究现状

1.2.2国外研究现状

2 汽轮机冷端系统的概述

2.1汽轮机冷端系统优化的概念

2.2汽轮机冷端设备的主要规范

2.3汽轮机冷端系统优化的必要性

3 汽轮机冷端系统故障诊断

3.1轴封系统运行状态诊断