CN101818662A - 一种新的给水泵汽轮机高压汽源控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新的给水泵汽轮机高压汽源控制方法。现有的控制方法无法应对诸如单台给水泵出水量要求突增、低压汽源快速失去等突发情况。本发明的特征在于采用低压调节汽门控制给水泵转速或流量，高压调节汽门控制低压调节汽门前压力；使用两个控制器对高压调节汽门进行分段控制，所述的两个控制器分别是高、低压调节汽门顺序开启控制器与低压调节汽门前压力控制器。本发明使给水泵汽轮机高、低汽源在能够保证机组正常运行的同时也能应对突发情况。

Description

一种新的给水泵汽轮机高压汽源控制方法

技术领域

本发明涉及一种新的火力发电厂给水泵汽轮机高压汽源控制方法。

发明背景

随着热力发电厂单机容量的增加，给水系统的配置被逐步优化，目前国内600MW等级机组，给水系统配置一般为两台汽动给水泵组加一台电动给水泵，但1000MW等级机组一般只配置两台汽动给水泵，取消电动给水泵，简化了给水系统，节省了大量的初投资，但对汽动给水泵的可靠性提出了更高的要求，而给水泵汽轮机的可靠性在很大程度上受其汽源的制约。

目前，火力发电厂用给水泵汽轮机典型汽源配置方式为：一路来自冷段再热蒸汽或主蒸汽的高压汽源，一路来自中压缸排汽或五段抽汽的低压汽源，一路来自辅助蒸汽的调试汽源。高压汽源在机组低负荷或给水泵高出力时投入使用，机组正常运行时给水泵汽轮机使用低压汽源，高、低压汽源分别由各自的调节汽门进行控制，控制方法为顺序开启，也就是低压汽源不足的情况下，低压调节汽门开启到一定开度时高压调节汽门才开启。这种控制方法在机组给水量需求缓慢变化时可满足控制目标的要求，但当单台给水泵出水量要求突增时，或者在一台汽动给水泵正常低压汽源失去时，这种控制方法就无法满足系统需要，而这两种情况的出现都会直接威胁到机组的安全稳定运行，因此，寻求新的给水泵汽轮机高压汽源控制方法很有必要。

发明内容

本发明的目的在于给水泵汽轮机高压汽源提供了一种新的控制方法，其可在满足给高、低压汽源正常投用的同时也可应对诸如单台给水泵出水量要求突增、低压汽源快速失去等突发情况，以有效提高给水泵汽轮机运行的可靠性。

为此，本发明采用以下的技术方案：一种新的给水泵汽轮机高压汽源控制方法，其特征在于采用低压调节汽门控制给水泵转速或流量，高压调节汽门控制低压调节汽门前压力；使用两个控制器对高压调节汽门进行分段控制，所述的两个控制器分别是高、低压调节汽门顺序开启控制器与低压调节汽门前压力控制器。

目前，给水泵汽轮机高、低压汽源均设计为顺序投用，为此，给水泵汽轮机高、低压调节汽门控制目标值均为同一个，即同为给水泵转速或流量。高、低压调节汽门两者的动作差别只是开启的时机不同，高压调节汽阀只有等到低压调节汽门达到一定开度时才投入使用，当给水流量要求突变，尤其是在低压汽源突然失去时，高压调节汽门仍然需要等待低压调节汽门达到设定的开度时才参与调节，出于控制品质的考虑，低压调节汽门在控制逻辑作用下的开启速度是有一定限制的，这就造成此工况下高压调节汽门无谓的等待，错过了开启时机，此时机组就可能因给水流量低而跳闸。

本发明经过研究认为，造成上述问题的原因在于高、低压调节汽门使用同一控制对象，目标值也相同，必然要求其开启有先后，否则会造成系统控制功能的紊乱，导致给水系统不稳定。为此，从给水泵汽轮机高、低压汽源配置结构的出发，本发明对目前高、低压调节汽门控制方式进行改进，给它们分别设计不同的控制目标，即低压调节汽门控制给水泵转速或流量，高压调节汽门控制低压调节汽门前压力，这样做可确保高压调节汽源的快速响应。在低压汽源突然失去的情况下，低压调节汽门前压力必然会首先做出下降的反应，通过压力变送器测量此处压力值，当与理论值偏差超过一定范围时，高压调节汽门开启，补充高压汽源，确保低压调节汽门前压力值在一定范围内，从而就可以保证给水泵汽轮机的汽源可靠性。

与目前的控制方式相比，本发明将高压调节汽门参与调节的时机提前，控制目标与低压调节汽门也无冲突，保证了机组的稳定。如前所述，高压调节汽门控制目标为低压调节汽门前压力，目标值的如何形成十分重要，

本发明提出以下两种方法：

一、设定一恒定压力值作为高压调节汽门控制的目标值，该恒定压力值为额定负荷下的低压调节汽门前压力值，这样做的优点是如果目标值大小设定合理，不论在什么负荷下，高压调节汽门均会一定程度开启，参与调节，可确保突发工况下响应的及时性；这样做也有很大的不足，主要是始终有一部分高压汽源参与控制，降低了给水泵汽轮机运行的经济性。

二、设定一可变压力值作为高压调节汽门控制的目标值，目标值的选取以机组正常运行时低压调节汽门前的实际压力值作为基础值，在该基础值的基础上减小0.05MPa到0.1MPa后得到的值为控制目标值，该控制目标值与机组负荷成正比关系，因此，实际为高压调节汽门设定的控制目标值为一条与负荷相关的曲线，并可设定高、低限。这样做可保证在机组正常运行时，高压调节汽门始终处于关闭状态，从而在不影响给水泵汽轮机运行的经济性的同时，提高压调节汽门的快速响应能力。

按上述二种方法形成的高压调节汽门控制方法，可有效提高其响应速度，但如果单纯的使用这一控制方法，就可能在单台给水泵出力要求突增时，高压调节汽门不能开启的情况，因为此时低压调节汽门前压力并没有低于控制目标值。

为此，本发明进一步提出“用高压调节汽门调给水泵汽轮机低压调节汽门前压力的方式来应对低压蒸汽快速失去的情况，用高、低压调节汽门顺序开启的方式应对单台给水泵出力要求突增之类工况”这一方法，其具体做法是设置两个控制器，一是低压调节汽门前压力控制器，控制目标值由按前述方法确定的曲线提供；二是高、低压调节汽门顺序开启控制器，控制目标值按既定顺序开启曲线生成。两个控制器对高压调节汽门进行分段控制的方法如下：一般设定为当低压调节汽门开度指令大于某一百分值时，上述两个控制器输出值共同参与，取两个控制器输出值中的大值作为高压调节汽门开度指令。当低压调节汽门开度指令小于上述百分值时，高压调节汽门开启指令由低压调节汽门前压力控制器生成。低压调节汽门在开度处于上述百分值以上时，通流能力基本无变化。

本发明在满足给高、低压汽源正常投用的同时也可应对诸如单台给水泵出水量要求突增、低压汽源快速失去等突发情况，有效提高了给水泵汽轮机运行的可靠性。

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为600MW超临界火电机组应用本发明得到的低压调节汽门前压力控制目标值曲线。

图2为600MW超临界火电机组应用本发明及现有方法(即改进前后)的试验结果对比曲线。

具体实施方式

在本发明应用前，对某600MW超临界机组给水泵汽轮机进行了高、低压汽源切换试验。试验在汽动给水泵B上进行，试验时给水泵汽轮机B出系、维持3500r/min运行，试验过程中给水泵汽轮机转速指令维持在3500r/min不变。主要试验过程如下：就地手动关闭四抽到给水泵汽轮机B电动阀，给水泵汽轮机B转速持续下降到457r/min，低压调节汽门开度逐渐增加，到70％开度时高压调节汽门开始开启，给水泵汽轮机B转速随即上升，最高到4011r/min，随后转速回落，经多次波动后基本稳定在3500r/min；就地手动开大四抽到给水泵汽轮机B电动阀，高、低压调节汽门开度关小，此过程中给水泵汽轮机B转速最高到4615r/min，在四抽到给水泵汽轮机B电动阀全开后，高压调节汽门全关，低压调节汽门恢复到以前开度，给水泵汽轮机B转速稳定在3500r/min，切换试验过程结束。可以看出，在未使用本发明对汽源控制方式改进前，给水泵汽轮机汽源切换存在以下问题：(1)低压汽源快速失去时，给水泵汽轮机高、低压调节汽门的响应速度偏慢，转速下降过多；(2)随着高压调节汽门的开启，转速上升过快，超调量较大，振荡次数偏多，调整时间偏长；(3)低压汽源快速恢复时，高、低压调节汽门响应滞后，转速飞升不易控制。

本发明的技术方案为：采用低压调节汽门控制给水泵转速或流量，高压调节汽门控制低压调节汽门前压力；使用两个控制器对高压调节汽门进行分段控制，所述的两个控制器分别是高、低压调节汽门顺序开启控制器与低压调节汽门前压力控制器，分段控制的要求如下：当低压调节汽门开度小于70％时，使用低压调节汽门前压力控制器生成高压调节汽门控制指令；当低压调节汽门开度大于70％时，高、低压调节汽门顺序开启控制器参与低压调节汽门前压力控制器，选用两个控制器输出值中的大值作为高压调节汽门控制指令。

在使用本发明对给水泵汽轮机高压汽源控制方式改进后，重新进行了高、低压汽源切换试验，在给水泵汽轮机低压汽源迅速失去的工况下，给水泵汽轮机的最低转速从改进前的457r/min上升到改进后的2962r/min，振荡过程由若干次减小到一次，效果明显，图2是改进前后两次试验结果的对比。可见，控制方式改进后，高压调节汽门的响应时刻大大提前，低压调门前失压时间明显缩短，给水泵汽轮机高、低压调节汽门开度、低压调节汽门前压力很快稳定，给水泵汽轮机控制稳定性与快速性得到极大提高。

上述试验是在汽动给水泵出系的情况下进行的，为了检验汽动给水泵在真实工作下的情况，进行了汽动给水泵在线状态下高、低压汽源的切换试验。试验时机组负荷维持在455MW不变，汽动给水泵A为试验泵，汽动给水泵B为主力泵。试验时远方电动关闭四抽到给水泵汽轮机A电动阀，使给水泵汽轮机A快速失去低压汽源，观察给水泵汽轮机A高压调节汽门的动作情况与转速变化情况，同时观察汽动给水泵A出水变化情况。结果表明，在改进后的控制方式下，在给水泵汽轮机A低压汽源迅速失去后，高压汽源能够很快使给水泵汽轮机转速恢复，保持给水系统参数确定，这比改进前一旦低压汽源失去，给水泵汽轮机就会失去动力，机组最终会因给水流量低而跳闸有了极大改善。这个结果说明，改进后的控制方式能够有效应对对低压汽源快速失压这种异常工况。

为了检验本发明在单台汽动给水泵出力要求突增的情况下的应用效果，进行了一台汽动给水泵的RUNBACK试验。试验前机组负荷605MW，A、B两台汽动给水泵稳定运行，试验时手动停运汽动给水泵B，电泵不启动，机组负荷迅速自动减到380MW左右。结果表明，汽动给水泵B跳闸后，给水泵汽轮机A低压调节汽门响应及时，高压调节汽门在RUNBACK动作约50s后参与调节，在没有电泵参与调节的情况下，全程给水供应正常，汽动给水泵高压调节汽门控制方式的改进能满足机组RUNBACK工况的需要。

以上结果均说明，本发明使给水泵汽轮机汽源在能够保证机组正常运行的同时也能应对诸如低压汽源突然失去等突发情况，提高了给水系统运行的可靠性。

Claims (4)

1.一种新的给水泵汽轮机高压汽源控制方法，其特征在于采用低压调节汽门控制给水泵转速或流量，高压调节汽门控制低压调节汽门前压力；使用两个控制器对高压调节汽门进行分段控制，所述的两个控制器分别是高、低压调节汽门顺序开启控制器与低压调节汽门前压力控制器。

2.根据权利要求1所述的给水泵汽轮机高压汽源控制方法，其特征在于分段控制的要求如下：当低压调节汽门开度小于一百分值时，使用低压调节汽门前压力控制器生成高压调节汽门控制指令；当低压调节汽门开度大于一百分值时，高、低压调节汽门顺序开启控制器参与低压调节汽门前压力控制器，生成高压调节汽门控制指令；所述的百分值根据低压调节汽门的流量特性来选择。

3.根据权利要求2所述的给水泵汽轮机高压汽源控制方法，其特征在于低压调节汽门前压力控制器的控制目标值为一恒定压力值或可变压力值，所述的恒定压力值为额定负荷下的低压调节汽门前压力值，所述的可变压力值为机组正常运行时的低压调节汽门前的实际压力值减小0.05-0.1MPa后的值。

4.根据权利要求2或3所述的给水泵汽轮机高压汽源控制方法，其特征在于当低压调节汽门开度大于所述的百分值时，高压调节汽门的控制指令选用高、低压调节汽门顺序开启控制器输出值与低压调节汽门前压力控制器输出值中的大值。

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