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电厂冷端多尺度能耗表征及控制规律研究

作　者: 贾瑞宣
导　师: 徐鸿
学　校: 华北电力大学（北京）
专　业: 热能工程
关键词: 冷端系统循环水泵能耗优化设计优化调度
分类号: TM621
类　型: 博士论文
年　份: 2011年
下　载: 66次
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内容摘要

热力发电厂冷端本质上是一个多设备、多过程的复杂系统,探寻其能耗表征及控制规律一直是电厂节能的关键,也是深度挖掘节能潜力,实现节能降耗的难点之所在,因此,研究其中的科学问题,提出既紧密结合实际、又有一定理论性和通用性的解决方案,对于进一步提高冷端系统经济性有重要意义。论文实现节能降耗的关键点：冷端最大能耗设备的优化设计、优化选型和系统的优化调度。而难点在于从现有的理论中进一步凝炼能耗的本质,为能耗降低提供理论上的解决方案。三部分既相互独立又相互支撑、相互印证。主要科学问题涉及：1.根据叶轮机械内流理论,对叶轮流道内二次流、旋涡、回流损失机理进行分析,指出传统理论的不足之处主要表现在两个方面：第一是其对象主要针对轴流式；第二是过于重视表象分析,疏于探索力学本质。在此基础上,从旋涡动力学角度寻找规律,指出和二次流损失相关的一些定性关系。2.找到影响二次流形成的关键性影响参数,将其作为自由参数进行优化,从而提出了一种基于二次流控制的叶型优化设计新方法。实例分析证明,该方法可以有效地削弱或消除二次流的影响,提高效率。3.从混流泵效率曲线特点及变化规律,分析了其对变速调节的适应能力；从混流泵的负载特性以及负载率对双速电机效率的影响规律,分析循环水泵采用双速电机调节的合理性、科学性。4.针对冷端凝汽器真空对机组性能的影响,以及循环水泵台数调节的特点,提出了最小匹配供水量的概念,以此为调节的导向。在研究有效控制循环水泵实际供水量对最小匹配供水量偏离程度的过程中,提出了多速交叉并联理论,以此为指导制定优化改造方案。5.综合考虑循环水泵不同改造方案对循环水流量、汽轮机微增功率、循环水泵电耗的影响,将基于设备优化改造的最优真空作为优化目标值,并确立了循环水系统的优化目标函数。最后以某电厂冷端优化改造为例,验证了多速交叉并联理论的科学性和有效性。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-15
第1章绪论  15-23
  1.1 课题背景和意义  15-16
  1.2 国内外研究现状  16-21
    1.2.1 冷端系统概述  16-17
    1.2.2 冷端设备的研究现状  17-19
    1.2.3 冷端优化国内外研究现状  19-20
    1.2.4 目前研究存在的问题  20-21
  1.3 研究目的  21-22
  1.4 论文的主要内容  22-23
第2章叶轮内流分析  23-32
  2.1 引言  23-24
  2.2 内流损失理论  24-28
    2.2.1 叶型损失  24-25
    2.2.2 端部损失  25
    2.2.3 旋涡理论  25-28
  2.3 二次流损失控制规律研究  28-31
    2.3.1 传统方法  28-29
    2.3.2 法向平衡方程  29-30
    2.3.3 Rossby数  30-31
  2.4 本章小结  31-32
第3章基于二次流控制的叶型优化设计  32-49
  3.1 引言  32
  3.2 优化的基本原理  32-34
    3.2.1 参数化设计  32-33
    3.2.2 参数化建模  33
    3.2.3 优化原理  33-34
  3.3 CFD分析的数值模型  34-38
    3.3.1 控制方程  35-36
    3.3.2 紊流模型概述  36-37
    3.3.3 离散方法  37
    3.3.4 多重网格技术  37
    3.3.5 隐式残差平均法  37-38
  3.4 优化的数值模拟  38-43
    3.4.1 自由参数选取  38
    3.4.2 自由参数与优化目标的关系  38-41
    3.4.3 优化前后参数对比  41-43
  3.5 优化结果分析  43-48
    3.5.1 叶轮性能分析  43-47
    3.5.2 整机性能分析  47-48
    3.5.3 新设计方法有效性分析  48
  3.6 本章小结  48-49
第4章冷端系统运行分析及运行优化模型  49-62
  4.1 汽水温度对比法  49-50
  4.2 最小匹配供水量  50-53
    4.2.1 最优真空传统定义  50-51
    4.2.2 实际最优真空区间  51
    4.2.3 最小匹配供水量  51-53
  4.3 循环水量调节  53-55
    4.3.1 调节方法  53-54
    4.3.2 双速电机调节  54-55
  4.4 多速交叉并联理论  55-56
  4.5 基于运行分析的冷端系统优化模型  56-61
    4.5.1 综合成本节煤率  56-57
    4.5.2 冷端系统优化模型  57-59
    4.5.3 冷端系统优化初始化条件  59-60
    4.5.4 冷端系统优化流程图  60-61
  4.6 本章小结  61-62
第5章电厂冷端系统运行优化计算实例  62-84
  5.1 设备资料  62-64
  5.2 运行现状  64-68
    5.2.1 设计温度下的运行状况及分析  64-66
    5.2.2 冬季0℃左右运行状况及分析  66-67
    5.2.3 现有运行方式改进的必要性  67-68
  5.3 改进措施  68-80
    5.3.1 改造方案及运行方式  68-74
    5.3.2 循环水泵运行可靠性分析  74-75
    5.3.3 各改造方案经济对比  75-78
    5.3.4 最优运行方式  78-80
  5.4 效果评价  80-83
    5.4.1 循环水泵优化运行效果  80
    5.4.2 凝汽器优化运行效果  80-83
  5.5 本章小结  83-84
第6章结论与展望  84-86
  6.1 研究结论  84-85
  6.2 需进一步开展的工作  85-86
参考文献  86-93
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果  93-94
攻读博士学位期间参加的科研工作  94-95
致谢  95-96
作者简介  96

电厂冷端多尺度能耗表征及控制规律研究

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