[发明专利]单轴燃气-蒸汽联合循环发电机组总出力的分割方法

说明书

技术领域

本发明涉及发电机组的性能监测与控制，尤其涉及一种单轴燃气-蒸 汽联合循环机组总出力的分割方法及系统。

背景技术

在世界范围内，燃气轮机及燃气-蒸汽联合循环发电已成为火力发电 的主要发展方向之一。在中国，特别是东部地区，经济发展迅速，燃气- 蒸汽联合循环发电以其具有的热效率高、污染物排放低、建设周期短、负 荷适应能力好的优点，也成为今后火力发电鼓励发展和最有前途的方向之 一。

随着燃气-蒸汽联合循环理论和技术的发展，机组的功率和设备复杂 程度都在提高，因此对机组的稳定性也有了更高的要求，另一方面，为了 提高电厂在市场中的竞争力，机组运行的经济性也尤为重要。

在现有的单轴燃气-蒸汽联合循环机组中，压气机、燃气透平、蒸汽 轮机和发电机联接在同一根轴上，只在发电机出线端安装功率表，以测量 整根轴的出力。因此，在单轴燃气-蒸汽联合循环机组发出的总功率中， 燃气透平和蒸汽轮机对出力的贡献是多少？压气机的耗功又是多少？更 进一步，单轴燃气-蒸汽联合循环机组中，压气机、燃气透平、余热锅炉 和蒸汽轮机等关键部件的效率更无从知晓。在这种情况下，不利于机组的 运行人员掌握单轴燃气-蒸汽联合循环机组各关键部件的性能，使机组的 控制操作具有盲目性；也不利于提高单轴燃气-蒸汽联合循环机组运行的 可靠性和经济性。从工厂管理、运行人员的角度看，十分希望在线、实时 掌握燃气透平和蒸汽轮机对机组总出力的贡献以及各关键部件的性能，以 便根据机组的实际情况进行有效地调节和控制。因此，研究开发符合运行 和管理实际情况的单轴燃气-蒸汽联合循环发电机组在线性能计算系统， 在线、自动、科学合理地计算分析机组各关键部件和整体的性能，提高可 靠性和经济性，就有了紧迫的现实性和重大的理论意义。

发明内容

本发明提供一种单轴燃气-蒸汽联合循环发电机组在线性能计算的 系统，以及一种单轴燃气-蒸汽联合循环发电机组总出力(包括联结在同 一根轴中的燃气透平发出的功率、压气机的耗功和蒸汽轮机的出力)的分 割方法，把一根轴上的总出力科学、合理、符合机组实际情况地进行分割， 分别得到同一根轴上联结的燃气透平的功率、压气机的耗功和蒸汽轮机的 出力。

一种单轴燃气-蒸汽联合循环发电机组总出力的分割方法，所述的单 轴燃气-蒸汽联合循环发电机组包括：

燃气轮机，所述的燃气轮机带有压气机、燃烧室、与压气机同轴的燃 气透平；

用于回收利用燃气轮机排气余热的余热锅炉；

与燃气轮机的压气机、燃气透平同轴的汽轮机；

与燃气轮机的压气机、燃气透平和汽轮机同轴的，并在此轴驱动下发 电的发电机；

所述的出力分割计算方法包括如下步骤：

(a)建立压气机、燃烧室和燃气透平的数学模型；

所述的压气机的数学模型包括以下几部分：

进口滤网压损Δp_InletFilter＝(p_air-P₁)/p_air

式中P_air为大气压力，p₁为压气机进口压力。

压气机压比ε_cp＝p₂/p₁

式中p₂为压气机出口压力，p₁为压气机进口压力。

压气机等熵效率η_cp＝(h_2s-h₁)/(h₂-h₁)

式中h_2s为压气机理论出口焓，h₁为压气机进口焓，h₂为压气机出口 焓。

压气机耗功w_cp＝1000×GM_air×(h₂-h₁)/3600

式中GM_air为空气摩尔流量，h₁为压气机进口焓，h₂为压气机出口焓。

所述的燃烧室的数学模型为：