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【冷水机知识】可控损耗监控器

发电厂最大的单一运营成本是燃料,而燃烧的燃料量直接受到发电厂效率的影响。天然气发电厂的净产量为500兆瓦,每年可燃烧超过1亿美元的燃料,这意味着效率提高1%,每年可价值100万美元。

效率计划可以解决效率问题。有效效率计划的一个常见要素是用于控制室操作员的计算机系统,通常称为可控损失监视器(CLM)。

要了解可控损失监控器(CLM)系统,请考虑作为效率计划的一部分,应该进行效率评估,该评估可以确定以下内容:

  • 当前最佳的工厂绩效
  • 当前工厂实际业绩

效率计划的目标是将最佳可实现性能与实际性能之间的差距减小到尽可能接近零,然后保持所达到的性能。对工厂进行分析以找出造成缺口的原因,以便可以自定义程序来纠正每个效率低下的原因

通常,造成这种差异的原因很大一部分是硬件问题,例如涡轮机密封件磨损和冷凝器管堵塞。但是,在确定了所有硬件问题之后,就有一部分是由于工厂运行而造成的,称为可控制的损失。

可控制的损失问题只能通过培训操作员以了解他们在工厂运行中的行为如何影响工厂的性能来解决。一旦操作员掌握了这些知识,对他们来说,拥有一种可以为他们提供有关可控损失成功管理方面的及时反馈的工具就很重要。该工具是CLM。要了解CLM,有必要了解可控参数的概念以及操作员所需的有关可控参数的信息。

可定义的参数定义

可以将可控制参数定义为操作员可以控制的参数,该参数也对工厂效率产生重大影响。由于可控制的参数而导致的工厂效率的损失是可控制的损失。并不总是很明显应将什么视为可控制的参数。

带有燃烧锅炉的兰金循环电厂可控参数的一个很好的例子是锅炉烟气中的氧气含量。烟道气中的氧气量间接表示供应给锅炉的过量空气。过量的空气对锅炉的效率有很大的影响,并且对其他参数也有影响,例如蒸汽温度,灰分熔化温度(用于燃煤电厂)和NOx的产生。操作员可以通过调节锅炉控制器上的氧气调整量来控制此参数。

可控制参数的另一个示例是冷凝器压力。冷凝器压力可被视为对工厂性能最重要的单个参数,因此,满足两个条件作为可控参数的条件之一。但是,与锅炉烟气中的氧气不同,控制室中没有控制调整可让操作员“调整”冷凝器压力。如果是这种情况,那么如何将其视为可控制的参数?

答案是,在操作员的控制下,有许多事情直接影响冷凝器压力。例如,操作员确定要运行多少台循环水泵以及何时绕开冷却塔。作为另一个示例,操作员可以选择将其他真空泵投入使用。这些是操作员如何影响冷凝器性能的几个示例。

不是可控制参数的参数的示例是涡轮区段效率。涡轮截面效率无疑会影响设备的效率,因此,可控参数的第一标准得到了满足。但是,操作员无法控制涡轮段的效率。该声明的一个例外是误操作或导致摩擦的问题,这会降低涡轮机的效率。但是,一旦损坏完成,操作员将无法恢复涡轮机部分的效率。

一个或多个不是可控制参数的参数的另一个示例是发电机内部温度。发电机的内部温度至关重要,应严密监控。在一定程度上,操作员可以控制发电机温度;例如,可以通过控制产生的无功功率来控制发电机温度。但是,这些温度不会对工厂的效率产生任何重大影响。

可控参数的实际,目标和成本值

为了使CLM对操作员有用,对于每个可控制的损失,操作员都需要三个值:

实际值–可控制参数的实际值应来自定期校准的仪器,以便操作员可以相信可控制损失系统的有效性。经验表明,在可控制的损耗系统中,校准不佳的仪器会很快导致其废弃。

期望值–确定可控参数的期望值非常重要。期望值必须是现实的和可实现的。经验表明,如果操作员面临不切实际的期望值,无论是太难实现还是太容易实现,都将不会使用可控损失系统。

运营成本–一旦确定了可控参数的实际值与预期值之间的差,就可以通过两步过程计算出偏离最佳值的成本,即可控损失。首先,必须确定对热量的影响,然后利用热量的变化可以计算成本。

如果可控参数的实际值比预期值“差”,则结果是发热量增加,并且工厂的运行成本相应增加。但是,如果可控参数的实际值“好于”预期值,则结果是发热量降低,从而给工厂带来“负成本”或节省。

可控制的参数成本通常以每小时美元($ / hr)来计算。常见的发现是,即使对脱机运行造成重大损失,其每小时成本也可能为10美元/小时。对于每年燃烧价值超过1亿美元的燃料的装置来说,这似乎是一笔很小的成本,但是此参数的年成本超过70,000美元(假设容量系数为80%)。

可控参数清单

在任何给定工厂中要考虑的可控制参数必须基于对工厂类型,其配置和设备的评估来确定。下表是500 MW常规兰金循环机组的参数,可控制的参数显示了实际值和预期值,热效率差和成本。该表类似于CLM中常用的表。

可控制的损失 实际的 预期的 热量率差异。 每小时费用
主蒸汽温度 995.3°华氏度 1000°华氏度 13.1 $ 15.07
主蒸汽压力 3382.9磅/平方英寸 3500磅/平方英寸 13.1 $ 19.40
再热蒸汽温度 994.6°华氏度 1000°华氏度 7.1 $ 10.46
辅助电源 52.19兆瓦 58.43兆瓦 -67.2 -$ 93.84
过热器喷雾剂 30公斤/小时 19公斤/小时 43 $ 63.33
再热器减温喷雾 9公斤/小时 4公斤/小时 -16 -$ 23.56
冷凝器压力 2.18英寸汞柱 1.91汞柱 21.4 $ 31.59
锅炉烟气中过量氧气 4.37% 3.54 22.5 $ 31.41
锅炉出口气体温度 312.2°华氏度 291.2 43.9 $ 61.33
最终给水温度 545.3°华氏度 534.1°华氏度 5.4 $ 8.05
每小时费用 $ 123.23
年度费用 $ 863,607

简单循环燃气轮机设备具有较少的可控制参数,因为它们具有较少的部件,并且燃气轮机的性质使得操作者可控制的参数很少。对于联合循环电厂,将消除燃烧锅炉特有的参数,并将其替换为与燃气轮机相关的参数。

重要的是要提供可控参数的完整列表,并监控这些参数的成本总和。这是因为可控参数列表中的几乎每个参数都会对其他每个参数产生一定的影响。因此,操作员可能会发现,通过将一个参数的实际值提高到目标值来优化一个参数会影响其他参数,从而降低整个工厂的效率。如果没有完整的参数列表,操作员将无法了解其操作对工厂的总体影响。

将所有可控参数的成本提供给操作员的另一个好处是,这些成本可以帮助确定操作的优先级。例如,如果一个参数的当前成本为$ 100 / hr,而其他参数的成本不超过$ 10 / hr,则操作员可以快速看到应该首先解决成本最高的参数。

使用可控参数进行单元优化

CLM表的底部给出了可控参数与期望值的偏差的总成本。操作员可以使用该总数来优化工厂效率。首先,操作员可以通过改善成本最高的可控参数来确定提高工厂整体效率的措施的优先级。其次,总数可以用来显示“权衡”的效果。

权衡取决于可控参数相互作用的事实。例如,假设锅炉剩余氧气的实际值高于燃煤机组的目标值。操作员可以使用氧气调整控制来减少锅炉多余的氧气。但是,完成此操作后,其他参数也会受到影响。如果主蒸汽温度低,减少过量的空气通常会降低主蒸汽温度,但也会降低辅助功率。

综上所述,可控损耗监控器(CLM)是用于优化机组效率的强大工具。但是,它确实有局限性。

FCS如何提供帮助

FCS在各种制造商的计算机系统(如CLM)方面具有丰富的经验,旨在供操作员使用以解决可控制的损失。无论CLM的供应商是什么,成功实施CLM都需要一个共同的要素:操作员培训。运营商必须了解他们在发电机组日常运行中采取的行动如何影响效率,以及如何使用CLM来将可控损失降至最低。FCS开发了许多培训计划来满足这一需求,这可以帮助确保CLM的投资回报。