CN102562180A - 汽轮机调速汽门的控制方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种汽轮机调速汽门的控制方法和系统，其中，该方法包括：测量多个调速汽门中的每一个所控制的总流量；设置汽轮机的负荷阈值，并设置所述多个调速汽门中的每一个调速汽门的重叠度；以及当所述汽轮机的负荷大于或等于所述负荷阈值时，控制所述多个调速汽门根据所述每一个调速汽门的重叠度并按照所测量的每一个调速汽门所控制的总流量从小到大的顺序开启；当所述汽轮机的负荷小于所述负荷阈值时，控制所述多个调速汽门根据所述每一个调速汽门的重叠度并按照所测量的每一个调速汽门所控制的总流量从大到小的顺序开启。通过本发明，实现降低能耗的技术效果，保证汽轮机使用的安全性、经济性。
Description
技术领域
本发明涉及汽轮机控制领域，具体地，涉及一种汽轮机调速汽门的控制方法和系统。
背景技术
目前我国许多大型发电厂使用的汽轮机主要是上世纪50-70年代制造和进口的产品。那时的汽轮机大都采用通过液压调速系统的凸轮配汽机构来实现对调速汽门控制的控制曲线。这样的控制技术，结构复杂，部件多，控制转速精度差，迟缓率大、反应慢，特别是使用一段时间后，负荷波动很大，甚至危及到机组的安全运行。
随着生产方式的转变，节能、高效越来越受到人们的重视。为了保护现有投资，许多发电厂都对其使用的汽轮机进行了电气化改造，改造方式主要是用电液控制方式来代替液压调速系统的凸轮配汽机构。虽然改造后的电液方式能够便于对汽轮机调速汽门的控制，但是由于汽轮机调速汽门已与出厂时的状况大为不同，仅单纯改变控制方式并不能实现节能增效的目标。针对上述问题，现有技术中尚没有解决方案。
发明内容
本发明的目的在于至少针对上述现有技术中的问题给予解决。根据本发明的一个方面，提供了一种汽轮机调速汽门的控制方法，其中，该方法包括：测量多个调速汽门中的每一个所控制的总流量；设置汽轮机的负荷阈值，并设置所述多个调速汽门中的每一个调速汽门的重叠度；以及当所述汽轮机的负荷大于或等于所述负荷阈值时，控制所述多个调速汽门根据所述每一个调速汽门的重叠度并按照所测量的每一个调速汽门所控制的总流量从小到大的顺序开启；当所述汽轮机的负荷小于所述负荷阈值时，控制所述多个调速汽门根据所述每一个调速汽门的重叠度并按照所测量的每一个调速汽门所控制的总流量从大到小的顺序开启。
进一步地，该方法还可以包括：测量所述汽轮机的机前压力；以及根据所述机前压力设置所述重叠度，以使所述机前压力不随所述多个调速汽门中的每一个的开启而变化。
进一步地，该方法还可以包括：测量所述多个调速汽门中每一个的预启行程和预启开度；测量所述多个调速汽门中的每一个的调速汽门后压力；以及当前一个调速汽门的调速汽门后压力为所述机前压力的90％时，控制后一个调速汽门经过所述预启行程开启至该调速汽门的预启开度。
根据本发明的另一个方面，提供了一种汽轮机调速汽门的控制系统，其中，该系统包括：测量装置，被配置为测量多个调速汽门中的每一个所控制的总流量；接收装置，被配置为接收汽轮机的负荷阈值以及所述多个调速汽门中的每一个调速汽门的重叠度；以及控制装置，与所述测量装置和所述接收装置相连，用于当所述汽轮机的负荷大于或等于所述负荷阈值时，控制所述多个调速汽门根据所述每一个调速汽门的重叠度并按照所测量的每一个调速汽门所控制的总流量从小到大的顺序开启；当所述汽轮机的负荷小于所述负荷阈值时，控制所述多个调速汽门根据所述每一个调速汽门的重叠度并按照所测量的每一个调速汽门所控制的总流量从大到小的顺序开启。
进一步地，所述测量装置还被配置为测量所述汽轮机的机前压力；所述重叠度根据所述机前压力而设，以使所述机前压力不随所述多个调速汽门中的每一个的开启而变化。
进一步地，所述测量装置还被配置为：测量所述多个调速汽门中每一个的预启行程和预启开度；以及测量所述多个调速汽门中的每一个的调速汽门后压力；所述控制装置还用于当前一个调速汽门的调速汽门后压力为所述机前压力的90％时，控制后一个调速汽门经过所述预启行程开启至该调速汽门的预启开度。
根据本发明提供的上述技术方案，通过测量的每个调速汽门实际控制的总流量，利用测量结果并根据汽轮机的负荷情况对汽轮机的高压调速汽门的开启顺序进行合理配置，在现有汽轮机的硬件基础上实现效率最大化；通过测量每个调速汽门的实际预启行程和预启开度，使对重叠度的控制更为准确；通过在控制过程中不断监测机前压力的情况，可以根据实际情况优化配置调速汽门之间的重叠度，实现降低能耗的技术效果，保证汽轮机使用的安全性、经济性。
附图说明
提供附图以便于对本发明原理的理解，在附图中
图1是根据本发明示例性实施方式的汽轮机调速汽门的控制方法流程图；以及
图2是根据本发明示例性实施方式的汽轮机调速汽门的控制系统框图。
具体实施方式
以下将参考附图结合本发明的示例性实施方式对本发明的原理进行说明。
图1是根据本发明示例性实施方式的汽轮机调速汽门的控制方法流程图。如图1所示，根据本发明的一种汽轮机调速汽门的控制方法，包括：测量多个调速汽门中的每一个所控制的总流量(S10)；设置汽轮机的负荷阈值，并设置所述多个调速汽门中的每一个调速汽门的重叠度(S12)；以及当所述汽轮机的负荷大于或等于所述负荷阈值时，控制所述多个调速汽门根据所述每一个调速汽门的重叠度并按照所测量的每一个调速汽门所控制的总流量从小到大的顺序开启；当所述汽轮机的负荷小于所述负荷阈值时，控制所述多个调速汽门根据所述每一个调速汽门的重叠度并按照所测量的每一个调速汽门所控制的总流量从大到小的顺序开启(S14)。
根据本发明提供的上述技术方案，通过测量的每个调速汽门实际控制的总流量，利用测量结果并根据汽轮机的负荷情况对汽轮机的高压调速汽门的开启顺序进行合理配置，在现有汽轮机的硬件基础上实现效率最大化。
优选地，该方法还包括：测量所述汽轮机的机前压力；以及根据所述机前压力设置所述重叠度，以使所述机前压力不随所述多个调速汽门中的每一个的开启而变化。
优选地，该方法还可以包括：测量所述多个调速汽门中每一个的预启行程和预启开度；测量所述多个调速汽门中的每一个的调速汽门后压力；以及当前一个调速汽门的调速汽门后压力为所述机前压力的90％时，控制后一个调速汽门经过所述预启行程开启至该调速汽门的预启开度。
根据本发明，通过测量每个调速汽门的实际预启行程和预启开度，使对重叠度的控制更为准确；通过在控制过程中不断监测机前压力的情况，可以根据实际情况优化配置调速汽门之间的重叠度，实现降低能耗的技术效果。
以下，以500MW俄制汽轮机为例，对根据本发明的汽轮机调速汽门的控制方法进行详细说明。该汽轮机具有4个高压调速汽门(称为调门1、2、3、4)，其中，调门1和2各有10个喷嘴，调门3和4各有14个喷嘴。出厂时设置这4个调速汽门的开启顺序为先调门1和2同时开启，再开启调门3，在开启调门4。
实际使用中，发明人发现：由于喷嘴堵塞、管路老化等原因，调门3和4控制的喷嘴的总流量小于调门1和2控制的喷嘴的总流量。如果按照汽轮机出厂时设置的调速汽门的开启顺序，则总流量小的调门3和4会最后开启，出现截流损失，造成能耗的浪费。
为了解决上述问题。可以采用如下的方法：首先，测量多个调速汽门(调门1、2、3、4)中的每一个所控制的喷嘴的总流量，以得到各调速汽门的实际流量，通过实际流量可以确定每一个调速汽门的做功能力；设置汽轮机的负荷阈值；设置所述多个调速汽门中的每一个调速汽门的重叠度；在汽轮机需要在高压条件运行的情况下，当所述汽轮机的负荷大于或等于所述负荷阈值时，控制所述多个调速汽门根据所述每一个调速汽门的重叠度并按照所测量的每一个调速汽门所控制的总流量从小到大的顺序开启；当所述汽轮机的负荷小于所述负荷阈值时，控制所述多个调速汽门根据所述每一个调速汽门的重叠度并按照所测量的每一个调速汽门所控制的总流量从大到小的顺序开启。测量所述汽轮机的机前压力；以及测量所述多个调速汽门中每一个的预启行程和预启开度。其中重叠度可以根据机前压力进行设置，控制调速汽门的开启同时，对机前压力进行实时测量，保证在调速汽门的开启过程中机前压力无变化。根据发明人实测，重叠度可以设置为为当顺序开启情况下前一个调速汽门后压力为所述机前压力的90％时，后一个调速汽门经过所述预启行程开启至该调速汽门的预启开度。
通过本实施例的汽轮机调速汽门的控制方法，其中每个调速汽门所控制的总流量为该调速汽门控制的喷嘴的流量之和；负荷阈值可以参考汽轮机的额定负荷、所带发电机的额定功率或实际使用要求进行设置，作为举例可以选择500MW为本实施例中的负荷阈值(也可以选择400MW等值)；通过设置重叠度，能够在保证对轴系振动的影响最小的情况下，减小截流损失，最大化汽轮机的效率；通过测量汽轮机的机前压力以及各调速汽门的预启行程和预启开度，能够根据所前压力设置重叠度，使开启控制更加精确，以使机前压力不随调速汽门的开启而变化在低负荷时，总流量小的调速汽门先开启，能够进一步减少截流损失。另外，需要说明的是，发明人实测的重叠度(即，调速汽门后压力为所述机前压力的90％时，后一个调速汽门开启至该调速汽门的预启开度)为示例性数值，实际使用本发明提供的控制方法时应视实际情况设置。通过发明人实测，采用根据本发明的汽轮机调速汽门的控制方法，在汽轮机负荷400MW时，降低供电煤耗1.58kg/kwh；在汽轮机负荷500MW时降低供电煤耗1.0kg/kwh。通过本发明提供的汽轮机调速汽门的控制方法，能够在保证汽轮机运行安全的前提下兼顾经济性。仅以降低供电煤耗1.0kg/kwh计，按照年发电量50亿千瓦时计算，每年可节约标准煤5000吨。并且，该方法适用于新汽轮机的调试以及老旧汽轮机的使用优化改造等，具有广泛的适用性和推广价值。
图2是根据本发明示例性实施方式的汽轮机调速汽门的控制系统框图。如图2所示，根据本发明的汽轮机调速汽门的控制系统，该系统包括：测量装置202，被配置为测量多个调速汽门中的每一个所控制的总流量；接收装置204，被配置为接收汽轮机的负荷阈值以及所述多个调速汽门中的每一个调速汽门的重叠度；以及控制装置206，与所述测量装置202和所述接收装置204相连，用于当所述汽轮机的负荷大于或等于所述负荷阈值时，控制所述多个调速汽门根据所述每一个调速汽门的重叠度并按照所测量的每一个调速汽门所控制的总流量从小到大的顺序开启；当所述汽轮机的负荷小于所述负荷阈值时，控制所述多个调速汽门根据所述每一个调速汽门的重叠度并按照所测量的每一个调速汽门所控制的总流量从大到小的顺序开启。
优选地，所述测量装置202还被配置为测量所述汽轮机的机前压力；所述重叠度根据所述机前压力而设，以使所述机前压力不随所述多个调速汽门中的每一个的开启而变化。
优选地，所述测量装置202还被配置为：测量所述多个调速汽门中每一个的预启行程和预启开度；以及测量所述多个调速汽门中的每一个的调速汽门后压力；所述控制装置206还用于当前一个调速汽门的调速汽门后压力为所述机前压力的90％时，所述控制装置206控制后一个调速汽门经过所述预启行程开启至该调速汽门的预启开度。
根据本发明汽轮机调速汽门的控制系统，通过测量的每个调速汽门实际控制的总流量，利用测量结果并根据汽轮机的负荷情况对汽轮机的高压调速汽门的开启顺序进行合理配置，在现有汽轮机的硬件基础上实现效率最大化；通过测量每个调速汽门的实际预启行程和预启开度，使对重叠度的控制更为准确；通过在控制过程中不断监测机前压力的情况，可以根据实际情况优化配置调速汽门之间的重叠度，实现降低能耗的技术效果，保证汽轮机使用的安全性、经济性。
Claims (6)
1.一种汽轮机调速汽门的控制方法，其特征在于，该方法包括：
测量多个调速汽门中的每一个所控制的总流量；
设置汽轮机的负荷阈值，并设置所述多个调速汽门中的每一个调速汽门的重叠度；以及
当所述汽轮机的负荷大于或等于所述负荷阈值时，控制所述多个调速汽门根据所述每一个调速汽门的重叠度并按照所测量的每一个调速汽门所控制的总流量从小到大的顺序开启；当所述汽轮机的负荷小于所述负荷阈值时，控制所述多个调速汽门根据所述每一个调速汽门的重叠度并按照所测量的每一个调速汽门所控制的总流量从大到小的顺序开启。
2.根据权利要求1的控制方法，其中，该方法还包括：
测量所述汽轮机的机前压力；以及
根据所述机前压力设置所述重叠度，以使所述机前压力不随所述多个调速汽门中的每一个的开启而变化。
3.根据权利要求2的控制方法，其中，该方法还包括：
测量所述多个调速汽门中每一个的预启行程和预启开度；
测量所述多个调速汽门中的每一个的调速汽门后压力；以及
当前一个调速汽门的调速汽门后压力为所述机前压力的90％时，控制后一个调速汽门经过所述预启行程开启至该调速汽门的预启开度。
4.一种汽轮机调速汽门的控制系统，其特征在于，该系统包括：
测量装置，被配置为测量多个调速汽门中的每一个所控制的总流量；
接收装置，被配置为接收汽轮机的负荷阈值以及所述多个调速汽门中的每一个调速汽门的重叠度；以及
控制装置，与所述测量装置和所述接收装置相连，用于当所述汽轮机的负荷大于或等于所述负荷阈值时，控制所述多个调速汽门根据所述每一个调速汽门的重叠度并按照所测量的每一个调速汽门所控制的总流量从小到大的顺序开启；当所述汽轮机的负荷小于所述负荷阈值时，控制所述多个调速汽门根据所述每一个调速汽门的重叠度并按照所测量的每一个调速汽门所控制的总流量从大到小的顺序开启。
5.根据权利要求4的控制系统，其中，
所述测量装置还被配置为测量所述汽轮机的机前压力；
所述重叠度根据所述机前压力而设，以使所述机前压力不随所述多个调速汽门中的每一个的开启而变化。
6.根据权利要求5的控制系统，其中，
所述测量装置还被配置为：测量所述多个调速汽门中每一个的预启行程和预启开度；以及测量所述多个调速汽门中的每一个的调速汽门后压力；
所述控制装置还用于当前一个调速汽门的调速汽门后压力为所述机前压力的90％时，控制后一个调速汽门经过所述预启行程开启至该调速汽门的预启开度。
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