摘要：为实现火电机组节能降耗的目的，主蒸汽压力对机组经济性能有着十分重要影响的参数。统一物理模型的形式规范简明，数学模型形式简单统一、物理意义明确, 能够适用于各种形式的火电机组。在统一物理模型下研究主蒸汽压力的变化对机组的煤耗的影响，推导出主蒸汽压力变化对机组煤耗的影响的物理模型，为火电厂调峰运行起着一定的指导作用。

　　关键词：统一物理模型;主蒸汽压力;耗差分析;机组煤耗 0 绪论

火力发电厂运行中,由于要参与调峰，汽轮机经常在变动工况下运行,除流量发生变化外,蒸汽的参数也可能偏离设计值。蒸汽参数在一定范围内变化,在运行中是允许的,实际上也是难免的。其中,包括主蒸汽压力内的主蒸汽参数是对机组性能有着十分重要影响的参数。主蒸汽压力是反映锅炉和汽轮机之间能量供求关系的一个重要物理量，在机组运行中具有举足轻重的作用。耗差分析方法，是指分析机组运行过程中各小指标参数偏离基准值时对机组热经济性的影响。本文在主蒸汽温度，汽轮机机组背压保持不变的情况下，通过耗差分析方法对主蒸汽压力变化对煤耗的影响。

　　1 主蒸汽压力对机组煤耗变化的模型的推导

　　全厂发电标准煤耗率的变化的模型公式如下：

(1)

　　1.1主蒸汽压力的变化对机组功率P的影响

　　比内功P是机组在循环中，在各个小汽轮机中所做的比内功之和，

即：

其中：—调节级的主蒸汽流量，—流过各小汽机的蒸汽流量

　　在统一物理模型中，将机组的循环内功进行全微分的：

(2)

其中：、、、、、、、分别为调节级的理想比焓降，调节级的相对内效率，调节级的主蒸汽流量，各小汽机的理想比焓降，各小汽机的流量，最末级的流量，最末级的比焓降。

1.1.1 推导、 及

由于调节级流过的流量=。假设主蒸汽压力变化时, 调节汽门开度不变, 仅流量变化。对于凝汽式或调节级为临界工况的机组, 当调节阀开度不变时, 流量仅与初参数有关。由弗留格尔公式得到：

==

进而 (3)

由统一物理模型可知，假设进入第i个小汽机中的工质流量，则的表达式为：

就上式对进行微分，假设在主蒸汽压力变化较小的范围内，由于辅助者汽水所占的比例很小，可以视为辅助汽水的变化量为零，推导结果如下：

(4)

最末级的主蒸汽流量，即进入第9个小汽机的工质流量，则的表达式为：

同理，可以求出：

(5)

1.1.2 推导

　　调节级组理想焓降可表示为：

其中：a=0.57289123, b=-7.528728*10-3, c=5.4037586*10-4,推导出的值：

(6)

1.1.3 推导

对于再热前的各中间级组，蒸汽比焓可表示为(对于特定机组，m可取为定值，一般取2940～2950)，则，再热前的第i级组的理想比焓降的变化：

　　(i=1,2，…，nh)

对其全微分，求出再热前的关系式：

(7)

　　对于中间再热机组, 高压缸工作在过热蒸汽区的那些级的内效率可以认为不变, 机组相对内效率的变化主要由中、低压缸效率的变化引起。因此, 计算中间再热机组主蒸汽参数变化引起的功率增量时, 完全可以认为机组的相对内效率是不变的。

同理，对于再热后各中间级组，第级组的理想比焓降为：

可以求出再热后的关系式：

(8)

由弗留格尔公式的，便可得出再热汽压力pr比例于汽轮机的主蒸汽流量，

(9)

将(9)代入(8)中，的再热后的的关系式：

(10)

1.1.4 推导

　　由于最末级处于湿蒸汽区，由于湿蒸汽的干度不容易求出，故不能简单的顺延中间级的焓降公式。

　　由下式推导出

　　综上所述：即可以求得主蒸汽压力的变化对机组功率P的影响

(11)

其中：(再热前)

或 (再热后)

　　1.2主蒸汽压力的变化机组的吸热量Q的影响

　　由统一物理模型可知，机组的吸热量公式为：

(12)

在主蒸汽的吸热部位只在锅炉中，还有在再热部分。在统一物理模型中，我们可以将主蒸汽的吸热量的部位划分到第一个小锅炉中，还有就是再热部分中的第n个小锅炉中，其他锅炉的吸热量视为零。为其从阀门或者高压侧汽封进出的辅助汽水流量的代数和(进入为正，流出为负)，i=1—n+1。对机组的循环吸热量Q进行全微分。

(其中i=1和n)

　　进一步化简为：

为证明机组循环吸热量Q随主蒸汽压力变化的变化量。只需求出，，，的变化量。

1.2.1 推导

主蒸汽在锅炉中的焓升，在统一物理模型中为第一个小锅炉的实际焓降，，为锅炉给水焓值。在计算主蒸汽焓升变化量时，主要是要确定锅炉给水焓值的变化。

　　由于在固定工况下，热力系统的结构矩阵A，以及各抽气段的抽气比例均视为不变值。所以凝结水在回热加热段的焓升不变。所以给水的变化主要考虑排气焓值得变化。

1.2.2 的推导

　　对上式进行全微分得

推导和 由上可知即：

(13)

上文中提到的虽然没有明确的计算公式，但是可以通过推导出变化后的再热压力，进而求出变化后的再热焓，。

　　由公式(1)、(11)、(13)可最终推导出主蒸汽压力参数的变化对机组煤耗的影响的数学模型：

(11)

其中：

其中：(再热前)

或 (再热后)

　　2 实验数据验证

为了进一步验证上述模型的准确性和精确性，以某发电厂600MW发电机组(型号为N600 – 16.7 /537 /537)型为例进行实例分析,在主蒸汽压力的改变下，分析对火电机组煤耗的影响,

　　N600-16.7/537/537型机组原则性热力系统 表二 主蒸汽压变化对机组煤耗率的变化 主蒸汽压/MPa 16.14 16.24 16.34 16.44 16.54 16.64 16.74 计算值 0.817 0.6592 0.5114 0.3671 0.2240 0.0853 -0.0507 设计值 0.775 0.6313 0.4965 0.3570 0.2183 0.0841 -0.0502 相对误差/% 5.42 4.43 3.01 2.83 2.43 1.52 1.07

　　3 结论

　　本文在统一物理模型的基础上，通过偏微分的方法推导出主蒸汽压力的变化对机组煤耗的偏微分公式，在本文中分析了主蒸汽压力变化对系统内部的各参数的影响，并做了定量的分析。由于模型简明，为判断主蒸汽压力变化对机组效率起了指导性作用。

　　4 参考文献：

　　[1] 闫顺林，胡三高，徐 鸿，李永华.火电机组热经济性分析的统一物理模型和数学模型.中国电机工程学报，2008(23)：37～41

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　　[3] 李娟，张春发. 主蒸汽参数对机组热经济性影响的计算模型研究.华北电力技术，2007(4):7～10

　　[4] 王艳军,吴彦坤,张春发,黄海东.主蒸汽参数变化对机组功率影响的定量研究.热力透平，2007(3):164～167

　　[5] 郑体宽.热力发电厂.北京：中国电力出版社，2000

　　[6] 靳智平，王毅林.电厂汽轮机原理及系统.北京：中国电力出版社，2006