CN103334946B - 一种火电厂汽动引风机在线节能诊断控制系统 - Google Patents
一种火电厂汽动引风机在线节能诊断控制系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种火电厂汽动引风机在线节能诊断控制系统，包括节能诊断装置，节能诊断装置包括数据采集模块、煤质及电价信息采集模块、数据库及管理模块、在线节能诊断模块、用户界面信息处理模块和显示器，数据采集模块用于采集火电厂的数据，煤质及电价信息采集模块用于采集燃烧煤的数据，数据采集模块和煤质及电价信息采集模块将采集到的数据传输至数据库及管理模块，数据库及管理模块将传输来的数据传给在线节能诊断模块，在线节能诊断模块能够根据接收来的数据进行汽动引风机的煤耗差处理，在线节能诊断模块将煤耗差处理后的数据传输给用户界面信息处理模块，用户界面信息处理模块将接收的数据转变成煤耗差曲线图，并且通过显示器显示。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽动引风机的控制系统，具体是指一种火电厂汽动引风机在线节能诊断控制系统。
背景技术
随着科学技术的发展，现代大型火电燃煤机组逐渐朝着高参数、大功率的方向发展，这使得锅炉引风机的功率逐渐增大。同时因为国家绿色环保的要求，新老电厂加装脱硫装置时普遍将引风机与脱硫增压机合并，直接采用引风机克服原有的烟气系统阻力和新增的脱硫系统阻力，相当于减少了1～2台设备，对减少设备投资和减轻维护人员的工作量有积极的意义。引风机与脱硫增压风机合并后使引风机功率进一步增大，对于1000MW超超临界机组，合并后的单台引风机的驱动功率已达到8000～11000kW。
对大容量火电机组采用小汽轮机驱动引风机方案的设想已被超超临界机组电厂采用并取得创新性应用。与引风机采用电动机驱动方式相比，采用汽轮机驱动将会体现以下优点：
（1）彻底解决引风机启动时电流过大对厂用电系统的冲击；
（2）大幅降低厂用电率，增加供电量，提高电厂的运行指标，实现更多的供电盈利；
（3）风机在不同负荷下均能保持高效率；
（4）减少能量转换环节和能量损失，提高了热能的利用效率。
汽动引风机在不同主机负荷下的运行特性不尽相同，如何在线实时监测汽动引风机运行过程中对全厂的节能减排贡献度，以及寻找运行最优负荷范围就显得格外重要。同时，汽动引风机在低负荷工况下，汽轮机末级叶片容易发生水蚀，如何在水蚀时及时发出预警以及做出紧急处理措施也是需要考虑的问题。
鉴于此，有必要开发一种火电厂汽动引风机在线节能诊断控制系统，对运行中的汽动引风机进行在线节能诊断，并在低负荷工况下，对汽动引风机末级叶片发生水蚀时进行预警和联动控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种火电厂汽动引风机在线节能诊断控制系统，该在线检测控制系统能够对运行中的汽动引风机进行在线节能诊断。
本发明的这一目的通过如下的技术方案来实现的：一种火电厂汽动引风机在线节能诊断控制系统，其特征在于：所述在线检测控制系统包括节能诊断装置，所述节能诊断装置包括数据采集模块、煤质及电价信息采集模块、数据库及管理模块、在线节能诊断模块、用户界面信息处理模块和显示器，所述的数据采集模块用于采集火电厂的主蒸汽温度、主蒸汽压力、再热蒸汽温度、再热蒸汽压力、高压缸排汽温度、高压缸排汽压力、耗煤量、NOx、CO、CO2、SO2的数据，所述的煤质及电价信息采集模块用于采集燃烧煤种、煤质、煤价和电价的数据，所述数据采集模块和煤质及电价信息采集模块将采集到的数据传输至所述的数据库及管理模块，所述的数据库及管理模块将传输来的数据进行储存，再将储存的数据传给所述的在线节能诊断模块，所述的在线节能诊断模块能够根据接收来的数据进行汽动引风机的煤耗差处理，从而实现对运行中的汽动引风机进行实时在线煤耗差分析，所述的在线节能诊断模块将煤耗差处理后的数据传输给所述的用户界面信息处理模块，所述的用户界面信息处理模块将接收的数据转变成煤耗差曲线图，并且通过所述显示器动态实时显示煤耗差的变化曲线图，通过该变化曲线图达到实时检测汽动引风机节能减排效益的目的。
为了在低负荷工况下，对汽动引风机末级叶片发生水蚀时进行预警和联动控制，本发明可以做如下改进：所述的在线检测控制系统还包括事故控制装置，所述的事故控制装置能够在汽动引风机的末级叶片发生水蚀时发出预警，同时进行事故处理，所述的事故控制装置包括温度探测器、参照对比模块、报警装置、联动控制系统和引风机系统，所述的温度探测器设置在汽动引风机的末级叶片附近，用于探测汽动引风机末级叶片的蒸汽湿度，并且将测得的蒸汽湿度数值传送给所述的参照对比模块，所述的参照对比模块将接收来的蒸汽湿度数值与设置的预警湿度范围值和危险水蚀点数值进行对比，若蒸汽湿度数值处于预警湿度范围值内，则启动报警装置，并将报警记录反馈至所述的数据库及管理模块，若蒸汽湿度数值达到危险水蚀点数值，则在启动报警装置的同时启动所述的联动控制系统，所述的联动控制系统与所述的引风机系统相连接，所述的引风机系统包括至少一组引风机机组，每一组引风机机组均由一台所述的汽动引风机和一台增设的电动引风机组成，多组引风机机组呈并联状设置，彼此独立工作，所述的联动控制系统用于控制引风机系统中的汽动引风机和电动引风机，在汽动引风机的末级叶片发生水蚀时将汽动引风机切换至电动引风机，通过电动引风机替代汽动引风机进行工作。
所述的引风机系统包括两组引风机机组，每一组引风机机组中的汽动引风机和电动引风机呈并联状设置，汽动引风机和电动引风机均与火电厂锅炉的炉膛相连通，用于引出炉膛内的烟气，所述汽动引风机的入口与火电厂锅炉的炉膛连接有入口管路，该入口管路上安装有汽动引风机入口挡板，汽动引风机的出口连接有出口管路，该出口管路上设置有汽动引风机出口挡板，经汽动引风机的锅炉烟气从该出口管路排出，所述电动引风机的入口与火电厂锅炉的炉膛连接有入口管路，该入口管路上安装有电动引风机入口挡板，电动引风机的出口连接有出口管路，该出口管路上设置有电动引风机出口挡板，经电动引风机的锅炉烟气从该出口管路排出，所述的联动控制系统分别与所述的汽动引风机、电动引风机、电动引风机入口挡板、电动引风机出口挡板、汽动引风机入口挡板和汽动引风机出口挡板相连接，通过控制汽动引风机、电动引风机的运行或停止以及控制电动引风机入口挡板、电动引风机出口挡板、汽动引风机入口挡板和汽动引风机出口挡板的开启或关闭，实现汽动引风机与电动引风机之间的切换控制。
本发明的在线节能诊断模块能实时在线对运行中的汽动引风机进行煤耗差分析（对比电动方案），用户界面信息处理模块能动态显示煤耗差变化曲线以及实时差额收益与污染物减排量，汽动引风机实时节能减排效益情况和汽动引风机水蚀事故记录反馈回数据库及管理系统，以便于汽动引风机运行特性分析和事故原因分析，联动控制系统在汽动引风机发生水蚀时及时进行联动控制，将汽动引风机系统解除，起动电动引风机代替。
本发明中，所述的报警装置包括水蚀报警记录、声光报警装置、水蚀事故广播、报警电话。所述的数据库及管理系统存储有进行节能诊断所需数据的实时监测量、实时煤耗差动态曲线、实时差额收益与污染物减排量和水蚀报警记录。
所述的联动控制系统将针对汽动引风机末级叶片发生水蚀时对汽动引风机和电动引风机进行切换。
与现有技术相比，本发明具有如下显著效果：
（1）本发明的在线节能诊断模块能够实现汽动引风机实时在线的节能减排贡献度分析。
（2）本发明利用用户界面信息处理模块实现实时煤耗差动态曲线以及实时差额收益与污染物减排量，以便于运行人员分析汽动引风机的最佳运行负荷范围，实现汽动引风机的优化运行，同时也可作为其他电厂的经验借鉴。
（3）本发明运行速度快，反应时间短。
（4）本发明的数据库及管理模块，具有良好的自我补充和完善能力，通过不断补充汽动引风机实时运行效益和事故记录，可供运行人员分析利用历史数据。
（5）本发明的联动控制系统能够针对汽动引风机末级叶片水蚀事故及时进行联动控制，以便及时处理水蚀事故，保证汽轮机安全。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明火电厂汽动引风机在线节能诊断控制系统的整体结构示意图；
图2是本发明火电厂汽动引风机在线节能诊断控制系统中引风机系统的结构示意图。
附图标记说明
1、数据采集模块；2、煤质及电价信息采集模块；3、数据库及管理模块；4、在线节能诊断模块；5、用户界面信息处理模块；6、显示器；7、温度探测器；8、参照对比模块；9、报警装置；10、联动控制系统；11、引风机系统；100、汽动引风机；101、电动引风机；102、炉膛；A、电动引风机入口挡板；B、电动引风机出口挡板；C、汽动引风机入口挡板；D、汽动引风机出口挡板；
具体实施方式
如图1、图2所示的一种火电厂汽动引风机在线节能诊断控制系统，在线检测控制系统包括节能诊断装置，节能诊断装置包括数据采集模块1、煤质及电价信息采集模块2、数据库及管理模块3、在线节能诊断模块4、用户界面信息处理模块5和显示器6，数据采集模块1用于采集火电厂的主蒸汽温度、主蒸汽压力、再热蒸汽温度、再热蒸汽压力、高压缸排汽温度、高压缸排汽压力、耗煤量、NOx、CO、CO2、SO2的数据，煤质及电价信息采集模块2用于采集燃烧煤种、煤质、煤价和电价的数据，数据采集模块1和煤质及电价信息采集模块2将采集到的数据传输至数据库及管理模块3，数据库及管理模块3将传输来的数据进行储存，再将储存的数据传给在线节能诊断模块4，在线节能诊断模块4能够根据接收来的数据进行汽动引风机的煤耗差处理，从而实现对运行中的汽动引风机进行实时在线煤耗差分析，在线节能诊断模块4将煤耗差处理后的数据传输给用户界面信息处理模块5，用户界面信息处理模块5将接收的数据转变成煤耗差曲线图，并且通过显示器6动态实时显示煤耗差的变化曲线图，通过该变化曲线图达到实时检测汽动引风机节能减排效益的目的。
所述的在线检测控制系统还包括事故控制装置，事故控制装置能够在汽动引风机的末级叶片发生水蚀时发出预警，同时进行事故处理，事故控制装置包括温度探测器7、参照对比模块8、报警装置9、联动控制系统10和引风机系统11，温度探测器7设置在汽动引风机的末级叶片附近，用于探测汽动引风机末级叶片的蒸汽湿度，并且将测得的蒸汽湿度数值传送给参照对比模块8，参照对比模块8将接收来的蒸汽湿度数值与设置的预警湿度范围值和危险水蚀点数值进行对比，若蒸汽湿度数值处于预警湿度范围值内，则启动报警装置9，并将报警记录反馈至数据库及管理模块3，若蒸汽湿度数值达到危险水蚀点数值，则在启动报警装置9的同时启动联动控制系统10，联动控制系统10与引风机系统11相连接。
所述的引风机系统11包括两组引风机机组，两组引风机机组呈并联状设置，彼此独立工作，联动控制系统10用于控制引风机系统11中的汽动引风机100和电动引风机101，在汽动引风机的末级叶片发生水蚀时将汽动引风机切换至电动引风机，通过电动引风机替代汽动引风机进行工作。每一组引风机机组均由一台汽动引风机100和一台增设的电动引风机101组成，每一组引风机机组中的汽动引风机100和电动引风机101呈并联状设置，汽动引风机100和电动引风机101均与火电厂锅炉的炉膛102相连通，用于引出炉膛102内的烟气，汽动引风机100的入口与火电厂锅炉的炉膛102连接有入口管路，该入口管路上安装有汽动引风机入口挡板C，汽动引风机100的出口连接有出口管路，该出口管路上设置有汽动引风机出口挡板D，经汽动引风机100的锅炉烟气从该出口管路排出，并经该出口管路排入烟囱，电动引风机101的入口与火电厂锅炉的炉膛102连接有入口管路，该入口管路上安装有电动引风机入口挡板A，电动引风机101的出口连接有出口管路，该出口管路上设置有电动引风机出口挡板B，经电动引风机101的锅炉烟气从该出口管路排出，并经该出口管路排入烟囱，联动控制系统10分别与汽动引风机100、电动引风机101、电动引风机入口挡板A、电动引风机出口挡板B、汽动引风机入口挡板C和汽动引风机出口挡板D相连接，通过控制汽动引风机100、电动引风机101的运行或停止以及控制电动引风机入口挡板A、电动引风机出口挡板B、汽动引风机入口挡板C和汽动引风机出口挡板D的开启或关闭，实现汽动引风机100与电动引风机101之间的切换控制。
作为本实施例的变换，所述的引风机系统11中的引风机机组为至少一组引风机机组，每一组引风机机组均由一台汽动引风机100和一台增设的电动引风机101组成，多组引风机机组呈并联状设置，彼此独立工作。
本实施例中的煤质及电价信息采集模块2，可以实时根据燃烧煤种煤质、煤价和上网电价的变化进行节能诊断调整，使结果更加符合机组实际运行情况和市场经济情况。
用户界面信息处理模块5处理后所得到的曲线包括实时煤耗差动态曲线和实时差额收益与污染物减排量。
报警装置9包括水蚀报警记录、声光报警装置、水蚀事故广播、报警电话，可发出不同的警报。
数据库及管理模块3存储有进行节能诊断所需数据的实时监测量、实时煤耗差动态曲线、实时差额收益与污染物减排量和水蚀报警记录，运行人员可以从中查得历史数据和事故记录。
联动控制系统10将针对汽动引风机末级叶片发生水蚀时对汽动引风机和电动引风机进行切换，电动机起动，引风机进出口挡板开闭。
本发明具体操作过程原理如下：
本发明通过在在线节能诊断模块4从数据采集模块1调用主蒸汽温度、主蒸汽压力、再热蒸汽温度、再热蒸汽压力、高压缸排汽温度、高压缸排汽压力、耗煤量、NOx、CO、CO2、SO2等污染物的数据，经数据库及管理模块3进行储存和预处理，数据采集模块采集的数据来自于电厂的DAS系统，再将处理后的数据传给在线节能诊断模块进行运算，将运算结果传给用户界面信息处理模块5和显示器6进行节能减排效果的实时动态显示，并将用户界面信息处理模块5的在线节能诊断结果反馈回数据库及管理模块3。煤质及电价信息采集模块2可以实时根据燃烧煤种煤质、煤价和上网电价的变化进行节能诊断调整，使结果更加符合机组实际运行情况和市场经济情况。温度探测器7将从汽动引风机末级叶片测得的蒸汽湿度参数传给参照对比模块8，参照对比模块8将接收来的的蒸汽湿度与事先设置好的预警湿度范围和危险水蚀点进行对比，若湿度处于预警湿度范围，将信号传递给水蚀报警记录、声光报警装置、水蚀事故广播、报警电话，同时将水蚀报警记录反馈回数据库及管理模块3，有关人员收到报警后采取相关措施进行水蚀事故预防；若湿度达到危险水蚀点，同时将信号传递给联动控制系统10对引风机系统11进行切换控制。
数据库及管理模块3的工作过程如下：数据库及管理模块3首先对从火电厂DAS系统接收来的主蒸汽温度、主蒸汽压力、再热蒸汽温度、再热蒸汽压力、高压缸排汽温度、高压缸排汽压力等数据进行数据编址存储。数据经过处理得到的用户界面信息处理模块5和水蚀报警记录反馈至数据库及管理模块3事先建立编址的数据单元中。
整个湿法脱硫烟气系统装备中的引风机系统11由两台汽动引风机100和两台电动引风机101组成。电动引风机101作为汽动引风机100发生水蚀等事故时的替代风机。引风机系统11的工作过程如下：
当联动控制系统10接收到参照对比模块8的动作指令后，启动联动控制系统10。
第一步：开启电动引风机101的电动引风机出口挡板B，保持电动引风机入口挡板A处于关闭状态；
第二步：起动电动引风机101，待电动引风机101转速达到带负荷转速时，执行第三步命令；
第三步：开启电动引风机入口挡板A，关闭汽动引风机100，关闭汽动引风机入口挡板C，保持汽动引风机出口挡板D处于开启状态，至此，完成汽动引风机100与电动引风机101的切换控制。
本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种火电厂汽动引风机在线节能诊断控制系统，其特征在于：所述在线节能诊断控制系统包括节能诊断装置，所述节能诊断装置包括数据采集模块(1)、煤质及电价信息采集模块(2)、数据库及管理模块(3)、在线节能诊断模块(4)、用户界面信息处理模块(5)和显示器(6)，所述的数据采集模块(1)用于采集火电厂的主蒸汽温度、主蒸汽压力、再热蒸汽温度、再热蒸汽压力、高压缸排汽温度、高压缸排汽压力、耗煤量、NOx、CO、CO2、SO2的数据，所述的煤质及电价信息采集模块(2)用于采集燃烧煤种、煤质、煤价和电价的数据，所述数据采集模块(1)和煤质及电价信息采集模块(2)将采集到的数据传输至所述的数据库及管理模块(3)，所述的数据库及管理模块(3)将传输来的数据进行储存，再将储存的数据传给所述的在线节能诊断模块(4)，所述的在线节能诊断模块(4)能够根据接收来的数据进行汽动引风机的煤耗差处理，从而实现对运行中的汽动引风机进行实时在线煤耗差分析，所述的在线节能诊断模块(4)将煤耗差处理后的数据传输给所述的用户界面信息处理模块(5)，所述的用户界面信息处理模块(5)将接收的数据转变成煤耗差曲线图，并且通过所述显示器(6)动态实时显示煤耗差的变化曲线图，通过该变化曲线图达到实时检测汽动引风机节能减排效益的目的；所述的在线节能诊断控制系统还包括事故控制装置，所述的事故控制装置能够在汽动引风机的末级叶片发生水蚀时发出预警，同时进行事故处理，所述的事故控制装置包括温度探测器(7)、参照对比模块(8)、报警装置(9)、联动控制系统(10)和引风机系统(11)，所述的温度探测器(7)设置在汽动引风机的末级叶片附近，用于探测汽动引风机末级叶片的蒸汽湿度，并且将测得的蒸汽湿度数值传送给所述的参照对比模块(8)，所述的参照对比模块(8)将接收来的蒸汽湿度数值与设置的预警湿度范围值和危险水蚀点数值进行对比，若蒸汽湿度数值处于预警湿度范围值内，则启动报警装置(9)，并将报警记录反馈至所述的数据库及管理模块(3)，若蒸汽湿度数值达到危险水蚀点数值，则在启动报警装置(9)的同时启动所述的联动控制系统(10)，所述的联动控制系统(10)与所述的引风机系统(11)相连接，所述的引风机系统(11)包括至少一组引风机机组，每一组引风机机组均由一台所述的汽动引风机(100)和一台增设的电动引风机(101)组成，多组引风机机组呈并联状设置，彼此独立工作，所述的联动控制系统(10)用于控制引风机系统(11)中的汽动引风机(100)和电动引风机(101)，在汽动引风机的末级叶片发生水蚀时将汽动引风机切换至电动引风机，通过电动引风机替代汽动引风机进行工作。
2.根据权利要求1所述的火电厂汽动引风机在线节能诊断控制系统，其特征在于：所述的引风机系统(11)包括两组引风机机组，每一组引风机机组中的汽动引风机(100)和电动引风机(101)呈并联状设置，汽动引风机(100)和电动引风机(101)均与火电厂锅炉的炉膛(102)相连通，用于引出炉膛(102)内的烟气，所述汽动引风机(100)的入口与火电厂锅炉的炉膛(102)连接有入口管路，该入口管路上安装有汽动引风机入口挡板(C)，汽动引风机(100)的出口连接有出口管路，该出口管路上设置有汽动引风机出口挡板(D)，经汽动引风机(100)的锅炉烟气从该出口管路排出，所述电动引风机(101)的入口与火电厂锅炉的炉膛(102)连接有入口管路，该入口管路上安装有电动引风机入口挡板(A)，电动引风机(101)的出口连接有出口管路，该出口管路上设置有电动引风机出口挡板(B)，经电动引风机(101)的锅炉烟气从该出口管路排出，所述的联动控制系统(10)分别与所述的汽动引风机(100)、电动引风机(101)、电动引风机入口挡板(A)、电动引风机出口挡板(B)、汽动引风机入口挡板(C)和汽动引风机出口挡板(D)相连接，通过控制汽动引风机(100)、电动引风机(101)的运行或停止以及控制电动引风机入口挡板(A)、电动引风机出口挡板(B)、汽动引风机入口挡板(C)和汽动引风机出口挡板(D)的开启或关闭，实现汽动引风机(100)与电动引风机(101)之间的切换控制。
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