CN102661177A - 利用调门开度限制实现汽轮机一次调频功能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用调门开度限制实现汽轮机一次调频功能的方法，包括补汽阀开度限制处理方法和高压调门开度限制处理方法。补汽阀开度限制处理方法是利用补汽阀开度限制来实现平时补汽阀关闭，一次调频要求加负荷时才开启的控制方法。高压调门开度限制处理方法是利用高压调门开度限制来实现调门全开滑压运行方式下一次调频功能的控制方法。采用本发明的方法，能使补汽阀平时处于关闭状态，而在一次调频动作的情况下为了快速增加负荷才开启，从而提高机组运行经济性和设备安全性；另外，本发明对于高压调门全开滑压运行的汽轮机组，能够实现一次调频动作时快速减少负荷，满足一次调频性能要求。

Description

利用调门开度限制实现汽轮机一次调频功能的方法

技术领域

本发明涉及火力发电机组的自动控制领域，尤其涉及一种利用调门开度限制实现汽轮机一次调频功能的控制方法，主要用于带有补汽阀且采用高压调门全开滑压运行的汽轮机实现一次调频的功能。

背景技术

并网运行的汽轮发电机组都应具备一次调频功能，即当电网频率发生一定变化时机组能自动快速改变发电负荷以维持电网频率稳定。汽轮机控制系统的核心功能是实现汽机转速、机组负荷或主汽压力的控制，其调节对象为进汽调门。对于采用高压调门节流调节方式的汽机机组，其原先的控制回路也能实现一次调频功能。但如果为了提高机组经济性，采用高压调门全开滑压运行的方式时，则原先的控制回路无法满足一次调频的功能要求。

目前，不少超（超）临界机组都带有补汽阀，对于带有补汽阀且采用高压调门全开滑压运行的汽轮机，一方面由于调门全开，大幅降低高压调门的节流损失，显著提高机组经济性；但另一方面，按照目前的控制逻辑，由于调门全开也会造成补汽阀开启，使得部分具有较高初压的新蒸汽通过补汽阀降压进入汽轮机做功，从而会明显降低机组热效率，带来经济性损失。同时补汽阀的开启还可能会引起汽轮机振动加大，影响机组安全。再者，高压调门全开时如果补汽阀也处于开启状态也不利于实现机组一次调频功能，因为当一次调频动作需要增加负荷时，本来可以利用补汽阀开启来快速增加负荷，而此时已无法再增加了。另外，高压调门全开后，如果一次调频动作要求减负荷时，按照原有控制逻辑高压调门关闭会存在较大延迟，无法满足机组一次调频性能要求。

有鉴于此，寻求一种利用调门开度限制直接改变调门开度，来实现汽轮机一次调频功能的方法成为该领域技术人员的追求目标。

发明内容

本发明的任务是提供一种利用调门开度限制实现汽轮机一次调频功能的自动控制方法，它解决了上述现有技术所存在的问题。按本发明的方法，平时补汽阀处于关闭状态，从而提高机组运行经济性和设备安全性，当一次调频动作需要增加负荷的时候才开启补汽阀，且开启的幅度和需要增加的负荷量有关；平时汽轮机高压调门处于全开滑压运行，以减少调门节流损失，而当一次调频动作需要降低负荷时，通过调门开度限制快速关小高压调门，且关小的幅度和需要减少的负荷量有关，从而满足一次调频性能要求。

本发明的技术解决方案如下：

一种利用调门开度限制实现汽轮机一次调频功能的方法，包括补汽阀开度限制处理方法和高压调门开度限制处理方法；

所述补汽阀开度限制处理方法是利用补汽阀开度限制来实现平时补汽阀关闭，一次调频要求加负荷时才开启的控制方法，包括以下步骤：

A1、投入一次调频功能按钮，此时补汽阀的开度限制从手动设置切换到根据逻辑运算自动控制，平时补汽阀开度限制为-2%，确保关闭；

A2、当一次调频动作需要加负荷时，根据电网频率的下降幅度计算确定需要增加的负荷量；

A3、再根据补汽阀的开度—流量特性，以及考虑机组当前实际负荷，确定补汽阀开度；

A4、对该补汽阀开度要求进行变化速率处理后，送至补汽阀开度限制；

A5、补汽阀将按照该限值快速开启，从而增加机组负荷，一次调频结束后，该限值又会回到-2%，使得补汽阀关闭；

所述高压调门开度限制处理方法是利用高压调门开度限制来实现调门全开滑压运行方式下一次调频功能的控制方法，包括以下步骤：

B1、投入一次调频功能按钮，此时高压调门的开度限制从手动设置切换到根据逻辑运算自动控制，平时高压调门开度限制为102%，使得高压调门接受核心控制回路的指令而全开；

B2、当一次调频动作需要减负荷时，根据电网频率的上升幅度计算确定需要减少的负荷量；

B3、再根据高压调门的开度－流量特性，以及考虑机组当前实际负荷，确定高压调门开度；

B4、对该高压调门开度要求进行变化速率处理后，送至高压调门开度限制；

B5、高压调门将按照该限值快速关小，从而减少机组负荷，一次调频结束后，该限值又会回到102%，使得高压调门全开。

采用本发明的利用调门开度限制实现汽轮机一次调频功能的方法，能使补汽阀平时处于关闭状态，而在一次调频动作的情况下开启，从而提高机组运行经济性和设备安全性；当汽轮机高压调门全开滑压运行时，采用本方法能使调门在一次调频动作的情况下较快关小，满足一次调频性能要求。

附图说明

图1为汽轮机的核心控制功能框图。

图2为本发明方法的补汽阀开度限制处理环节示意图。

图3为本发明方法的高压调门开度限制处理环节示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。

参看图1至图3，按本发明的一种利用调门开度限制实现汽轮机一次调频功能的方法，包括补汽阀开度限制处理方法和高压调门开度限制处理方法等两种方法。

所述补汽阀开度限制处理方法是利用补汽阀开度限制来实现平时补汽阀关闭，一次调频要求加负荷时才开启的控制方法，它包括以下步骤：

A1、投入一次调频功能按钮，此时补汽阀的开度限制从手动设置切换到根据逻辑运算自动控制，平时补汽阀开度限制为-2%，确保关闭。

A2、当一次调频动作需要加负荷时，根据电网频率的下降幅度计算确定需要增加的负荷量。

A3、再根据补汽阀的开度—流量特性，以及考虑机组当前实际负荷，确定补汽阀开度。

A4、对该补汽阀开度要求进行变化速率处理后，送至补汽阀开度限制。

A5、补汽阀将按照该限值快速开启，从而增加机组负荷，一次调频结束后，该限值又会回到-2%，使得补汽阀关闭。

所述高压调门开度限制处理方法是利用高压调门开度限制来实现调门全开滑压运行方式下一次调频功能的控制方法，它包括以下步骤：

B1、投入一次调频功能按钮，此时高压调门的开度限制从手动设置切换到根据逻辑运算自动控制，平时高压调门开度限制为102%，使得高压调门接受核心控制回路的指令而全开。

B2、当一次调频动作需要减负荷时，根据电网频率的上升幅度计算确定需要减少的负荷量。

B3、再根据高压调门的开度－流量特性，以及考虑机组当前实际负荷，确定高压调门开度。

B4、对该高压调门开度要求进行变化速率处理后，送至高压调门开度限制。

B5、高压调门将按照该限值快速关小，从而减少机组负荷，一次调频结束后，该限值又会回到102%，使得高压调门全开。

如图1所示，转速/负荷PI调节器输出和主汽压PI调节器输出取小后，经阀门重叠度和阀门流量特性等函数关系转换，再经调门开度高限后，输出控制指令给汽机调门，通过改变调门开度来实现汽机转速、机组负荷或主汽压力的自动控制。为了提高机组经济性，采用调门全开滑压运行方式时，则原先的回路无法满足机组一次调频的控制要求。而本发明的关键则是对开度限制进行处理，增加开度限制的自动控制功能，从而实现调门全开滑压运行方式下的汽轮机一次调频功能。

对利用调门开度限制实现一次调频功能增加投入/切除按钮，在一定的负荷区间内，当按钮投入时，补汽阀和高压调门的开度限制进入自动控制模式。平时补汽阀的开度高限为-2%，以确保补汽阀关闭。当一次调频动作需要增加负荷时，根据补汽阀开度－流量特性、当前机组负荷等关系来确定补汽阀开度值，并把该值送至补汽阀的开度限制，由于在限制环节前的开启指令已处于最大（原有控制逻辑的特性），故补汽阀会按照该限制值快速开启，从而增加机组负荷。当一次调频恢复后，补汽阀的开度限制再慢慢恢复至-2%，补汽阀逐渐关闭。

当汽轮机采用滑压运行方式时，高压调门的开度高限为102%，让高压调门一直处于全开状态。如果一次调频动作需要降低负荷时，按照原先的控制逻辑，只有当开度限制前的控制指令下降到一定值后才会使调门关小，无法满足一次调频的快速性要求。而采用本发明的方法，根据调门开度－流量特性、当前机组负荷直接确定高压调门的开度值，并把该值送至高压调门的开度高限，使得高压调门从全开位置迅速关小，机组负荷快速降低。当一次调频恢复后，高压调门的开度限制再慢慢恢复至102%，使得调门全开。

综上可知，采用本发明的利用调门开度限制实现汽轮机一次调频功能的方法，能使补汽阀平时处于关闭状态，而在一次调频动作的情况下为了快速增加负荷才开启，从而提高机组运行经济性和设备安全性；另外，本发明对于高压调门全开滑压运行的汽轮机组，能够实现一次调频动作时快速减少负荷，满足一次调频性能要求。

当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变化、变型等都将落在本发明权利要求的范围内。

Claims (1)

1.一种利用调门开度限制实现汽轮机一次调频功能的方法，其特征在于：包括补汽阀开度限制处理方法和高压调门开度限制处理方法；

所述补汽阀开度限制处理方法是利用补汽阀开度限制来实现平时补汽阀关闭，一次调频要求加负荷时才开启的控制方法，包括以下步骤：

A1、投入一次调频功能按钮，此时补汽阀的开度限制从手动设置切换到根据逻辑运算自动控制，平时补汽阀开度限制为-2%，确保关闭；

A2、当一次调频动作需要加负荷时，根据电网频率的下降幅度计算确定需要增加的负荷量；

A3、再根据补汽阀的开度—流量特性，以及考虑机组当前实际负荷，确定补汽阀开度；

A4、对该补汽阀开度要求进行变化速率处理后，送至补汽阀开度限制；

A5、补汽阀将按照该限值快速开启，从而增加机组负荷，一次调频结束后，该限值又会回到-2%，使得补汽阀关闭；

所述高压调门开度限制处理方法是利用高压调门开度限制来实现调门全开滑压运行方式下一次调频功能的控制方法，包括以下步骤：

B1、投入一次调频功能按钮，此时高压调门的开度限制从手动设置切换到根据逻辑运算自动控制，平时高压调门开度限制为102%，使得高压调门接受核心控制回路的指令而全开；

B2、当一次调频动作需要减负荷时，根据电网频率的上升幅度计算确定需要减少的负荷量；

B3、再根据高压调门的开度－流量特性，以及考虑机组当前实际负荷，确定高压调门开度；

B4、对该高压调门开度要求进行变化速率处理后，送至高压调门开度限制；

B5、高压调门将按照该限值快速关小，从而减少机组负荷，一次调频结束后，该限值又会回到102%，使得高压调门全开。

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