CN103032112B - 一种流量线性变化的汽轮机配汽规律无扰切换方法 - Google Patents

Abstract

一种流量线性变化的汽轮机配汽规律无扰切换方法，它涉及一种无扰切换方法，具体涉及一种流量线性变化的汽轮机配汽规律无扰切换方法。本发明为了解决现有汽轮机配汽规律切换时会引起机组功率较大的扰动的问题。本发明所述由配汽方式F切换到配汽方式G的具体步骤如下：在汽轮机数字电液控制系统中根据配汽方式F和配汽方式G确定各个阀门的切换起始阀位f_i(x₀)和目标阀位g_i(x₀)；在t₁时刻确定阀门入口压力P₀，调节级后压力P₁，压比根据压比ε、切换时间[t₁，t₂]在各个阀门非线性流量特性曲线上确定各个阀门的切换规律在汽轮机数字电液控制系统中设计自动切换逻辑，实现汽轮机组的自动无扰切换模式。本发明用于汽轮机配汽方法的切换。

Description

一种流量线性变化的汽轮机配汽规律无扰切换方法

技术领域

本发明涉及一种无扰切换方法，具体涉及一种流量线性变化的汽轮机配汽规律无扰切换方法。

背景技术

汽轮机是一种将蒸汽的能量转化成机械功的旋转机械，广泛应用于现代大型发电系统中。为满足用户实际用电量需求，与外界变动的负荷保持平衡，汽轮机必须经常调整其功率。改变汽轮机功率最直接、最有效的方式就是控制其进汽量，即进行汽轮机配汽。

对汽轮机配汽有两种方式：单阀配汽和多阀配汽。单阀配汽是指在汽轮机高压缸进汽时采用各个高压调节阀门同时进汽的方式，各个高压调节阀门的指令和开度都是一样的，汽轮机进汽均匀，气缸和转子受热也相对均匀。在汽轮机发生负荷变化时调节级后的蒸汽温度变化就很小，所产生的热应力就相对很小，使机组运行灵活性较好，适合在机组启动和变换负荷时采用，但单阀方式在低负荷运行时所产生的气流损失较大，调节效率较低，机组经济性就相对较差。多阀配汽是指在汽轮机进气时采用单个高压调节阀门逐步进汽方式，各个高压调节阀门的指令和开度都是不一样的，各调节阀按照一定的顺序有计划的动作从而改变汽轮机的进汽面积。每个高压调节阀门的开度都是根据自身的流量曲线对应的指令输出的。在低负荷运行时，只有一个(或两个)阀门有节流损失，其余阀门全开或者全关，故调节效率较高，机组经济性较好。

根据两种配汽方式的特点，一般情况下，机组启动时采用单阀配汽方式，以保证汽缸转子受热均匀、机组运行灵活性好；机组日常运行时采用多阀配汽方式，以保证机组较高的效率和经济性。机组启动后，负荷增加到一定程度后就要对机组配汽方式进行切换，即从单阀配汽切换到多阀配汽。在机组变负荷或突发情况时，又需要从多阀配汽切换到单阀配汽。

此外，多阀配汽方式下，有各种各样的配汽规律。各个配汽规律下机组在各负荷区段的运行特点不同。不同季节，一天中不同时间，都有相应的最优的配汽方式。因此，不同的多阀配汽方式之间进行切换，可以改善振动情况，提高某些负荷区段效率等。现有的汽轮机配汽规律切换时会引起机组功率较大的扰动。

发明内容

本发明为解决现有汽轮机配汽规律切换时会引起机组功率较大的扰动的问题，进而提出一种流量线性变化的汽轮机配汽规律无扰切换方法。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明所述由配汽方式F切换到配汽方式G的具体步骤如下：

步骤一、设定切换负荷点x₀，设定初始切换时间为t₁，切换结束时间为t₂；

步骤二、在汽轮机数字电液控制系统中根据配汽方式F和配汽方式G确定各个阀门的切换起始阀位f_i(x₀)和目标阀位g_i(x₀)，其中i＝1，2，…，n，i表示第i个阀门；

步骤三、在t₁时刻确定阀门入口压力P₀，调节级后压力P₁，压比

步骤四、根据压比ε、切换时间[t₁，t₂]在各个阀门非线性流量特性曲线上确定各个阀门的切换规律

$h_i^{x_0}\left(t^{\′}\right)=s_i^{\mathrm{\ϵ}}\left(q_i(t_1+t^{\′})\right)=s_i^{\mathrm{\ϵ}}(q_i\left(t_1\right)+k_i{t}^{\′})---\left(1\right),$

公式(1)中t′∈(0，t₂-t₁)，i＝1，2，…，n，q_i(t₁+t′)表示第i个阀门在t₁+t′时刻的流量，表示压比为ε时第i个阀门非线性流量特性曲线函数，其中Δq_i表示第i个阀门的流量变化；

步骤五、在汽轮机数字电液控制系统中设计自动切换逻辑，实现汽轮机组的自动无扰切换模式。

本发明的有益效果是：本发明实现了两种配汽方式的无扰切换，由于切换过程中总流量保持不变，因而对负荷不产生干扰；本发明实现了流量线性切换，切换过程中，每个阀门的流量都是随时间呈线性变化的；切换过程中蒸汽总流量保持不便，可实现自动开环切换；本发明在任何负荷点都可以进行任意两种配汽方式切换，不仅仅适用于单阀配汽和多阀配汽之间的切换，不同的多阀配汽之间也同样能在任何负荷点进行无扰切换。

附图说明

图1是本发明的阀门进气示意图，图2是压比对阀门流量特性的影响，图3是三种配汽方式#1+#3→#4→#2，#2+#4→#3→#1和单阀的说明图，图中#1表示一号阀门，#2表示二号阀门，#3表示三号阀门，#4表示四号阀门，A点表示切换点，图4表示的是在A负荷点处从单阀配汽方式到#1#3#4#2配汽方式的切换过程，图5表示的是在A负荷点处从单阀配汽方式到#2#4#3#1配汽方式的切换过程，图6表示的是在A负荷点处从#1#3#4#2配汽方式到#2#4#3#1配汽方式的切换过程。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式所述一种流量线性变化的汽轮机配汽规律无扰切换方法，由配汽方式F切换到配汽方式G的具体步骤如下：

步骤一、设定切换负荷点x₀，设定初始切换时间为t₁，切换结束时间为t₂；

步骤二、在汽轮机数字电液控制系统中根据配汽方式F和配汽方式G确定各个阀门的切换起始阀位f_i(x₀)和目标阀位g_i(x₀)，其中i＝1，2，…，n，i表示第i个阀门；

步骤三、在t1时刻确定阀门入口压力P₀，调节级后压力P₁，压比

步骤四、根据压比ε、切换时间[t₁，t₂]在各个阀门非线性流量特性曲线上确定各个阀门的切换规律

$h_i^{x_0}\left(t^{\′}\right)=s_i^{\mathrm{\ϵ}}\left(q_i(t_1+t^{\′})\right)=s_i^{\mathrm{\ϵ}}(q_i\left(t_1\right)+k_i{t}^{\′})---\left(1\right),$

公式(1)中t′∈(0，t₂-t₁)，i＝1，2，…，n，q_i(t₁+t′)表示第i个阀门在t₁+t′时刻的流量，表示压比为ε时第i个阀门非线性流量特性曲线函数，其中Δq_i表示第i个阀门的流量变化；

步骤五、在汽轮机数字电液控制系统中设计自动切换逻辑，实现汽轮机组的自动无扰切换模式。

具体实施方式二：结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式所述一种流量线性变化的汽轮机配汽规律无扰切换方法的步骤四中对在t₁+t′时刻时，第i个阀门由于开度变化而引起通过该阀的流量变化为

Δq_i(t₁+t′)＝q_i(t₁+t′)-q_i(t₁)＝k_it′(2)，

由公式(2)可推导出q_i(t₁+t′)＝q_i(t₁)+k_it′(3)。

其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式所述一种流量线性变化的汽轮机配汽规律无扰切换方法的配汽方式F为：

u_i＝f_i(x)，i＝1，2，…，n(4)，

公式(4)中u_i表示第i个阀门在配汽方式F中的开度，x表示综合流量指令；

配汽方式G为：

u′_i＝g_i(x)，i＝1，2，…，n(5)，

公式(5)中u′_i表示第i个阀门在配汽方式G中的开度，x表示综合流量指令。

本实施方式中对于单阀配汽规律，f₁(χ)＝f₂(χ)＝…＝f_n(χ)。

其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

本发明的无扰性证明：

因为切换前后总流量保持不变，所以

$\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{q}_i\left(t_2\right)=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{q}_i\left(t_1\right)$

又因为q_i(t₁+t′)＝q_i(t₁)+k_it′，所以

$\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{q}_i\left(t_2\right)=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{q}_i\left(t_1\right)+(t_2-t_1)\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{k}_i$

所以， $\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{k}_i=0$

则对 $\∀t^{\′}\∈(0,t_2-t_1),$ $\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{q}_i(t_1+t^{\′})=t^{\′}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{k}_i=0,$

即该切换规律在切换过程中不产生负荷波动，属于无扰切换。

Claims (2)

1.一种流量线性变化的汽轮机配汽规律无扰切换方法，其特征在于：由配汽方式F切换到配汽方式G的具体步骤如下：

步骤一、设定切换负荷点x₀，设定初始切换时间为t₁，切换结束时间为t₂；

步骤二、在汽轮机数字电液控制系统中根据配汽方式F和配汽方式G确定各个阀门的切换起始阀位f_i(x₀)和目标阀位g_i(x₀)，其中i＝1,2,…,n，i表示第i个阀门；

步骤三、在t₁时刻确定阀门入口压力P₀，调节级后压力P₁，压比

步骤四、根据压比ε、切换时间[t₁,t₂]在各个阀门非线性流量特性曲线上确定各个阀门的切换规律

$h_i^{x_0}\left(t^{\′}\right)=s_i^{\mathrm{\ϵ}}\left(q_i(t_1+t^{\′})\right)=s_i^{\mathrm{\ϵ}}(q_i\left(t_1\right)+k_i{t}^{\′})---\left(1\right),$

公式(1)中t′∈(0,t₂-t₁)，i＝1,2,…,n，q_i(t₁+t′)表示第i个阀门在t₁+t′时刻的流量，表示压比为ε时第i个阀门非线性流量特性曲线函数，其中Δq_i表示第i个阀门的流量变化；

步骤五、在汽轮机数字电液控制系统设计自动切换逻辑；

其中配汽方式F为：

u_i＝f_i(x)，i＝1,2,…,n  (4)，

公式(4)中u_i表示第i个阀门在配汽方式F中的开度，x表示综合流量指令；

配汽方式G为：

u′_i＝g_i(x)，i＝1,2,…,n  (5)，

公式(5)中u′_i表示第i个阀门在配汽方式G中的开度，x表示综合流量指令。

2.根据权利要求1所述一种流量线性变化的汽轮机配汽规律无扰切换方法，其特征在于：步骤四中对在t₁+t′时刻时，第i个阀门由于开度变化而引起通过该阀的流量变化为

Δq_i(t₁+t′)＝q_i(t₁+t′)-q_i(t₁)＝k_it′  (2)，

由公式(2)可推导出q_i(t₁+t′)＝q_i(t₁)+k_it′  (3)。