CN103401496B - 低温发电机组发电量的连续可调式控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于发电技术领域，涉及一种低温发电机组发电量的连续可调式控制方法，该方法根据所采集的发电频率和发电相位，判断低温发电机发电是否与电网同频同相；如果判断不为同频同相，则按照设定的频率步长调整工质泵的运行频率，直至判断并网成功，转入下述的正常并网运行的控制：把反馈回来的发电量与预设的功率设定点和回差进行比较，当发电量大于功率设定点+回差时，控制变频器使得工质泵转速下降进而是流量减少；当发电量小于功率设定点-回差时，控制变频器使得工质泵转速上升进而是流量增加；当发电量正好处于用户设定点以及回差的正常范围内时，维持当前转速不变。本发明能够适应热源侧负荷发生的波动并保证发电机组正常可靠运行。

Description

低温发电机组发电量的连续可调式控制方法

所属技术领域

本发明属于发电技术领域，涉及一种低温余热发电机组的控制方法。

背景技术

低温余热发电机组利用有机朗肯循环的原理，一方面解决了工业余热的回收与利用的问题，另一方面也提高了能源利用效率，减轻了大气污染，具有很大的经济与社会效益。图1为一种典型的低温余热发电机组的运行工艺：发电机组工质在工质泵的作用下加压送到蒸发器进行蒸发，蒸发后的气态工质在膨胀机处膨胀做功带动发电机进行发电，膨胀做功后的工质被送到冷凝器处冷却后再次回到工质泵进行加压，整个发电机组在此循环的基础上不断的将做功转化为电能。现阶段的低温余热发电机组在适应热源负荷变化方面还存在技术问题：如果热源负荷波动较大，则发电机组的发电量也会出现较大波动，严重时将影响整个发电系统的运行甚至造成停机事故。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述问题，提供一种可以控制发电机组连续可调的进行稳定可靠的发电量的调整，以适应热源侧负荷发生的波动并保证发电机组正常可靠的运行。本发明的技术方案如下：

一种低温发电机组发电量的连续可调式控制方法，该方法在系统启动后，根据所采集的发电频率和发电相位，判断低温发电机发电是否与电网同频同相；如果判断不为同频同相，则按照设定的频率步长调整工质泵的运行频率，直至判断并网成功，转入下述的正常并网运行的控制：把反馈回来的发电量与预设的功率设定点和回差进行比较，当发电量大于功率设定点+回差时，控制变频器使得工质泵转速下降进而是流量减少；当发电量小于功率设定点-回差时，控制变频器使得工质泵转速上升进而是流量增加；当发电量正好处于用户设定点以及回差的正常范围内时，维持当前转速不变；在低温发电机组运行过程中，若监测到发电机转速超限时，迅速打开并联在工质泵出入口之间的泵旁电磁阀，使泵的出口和入口短路，从而迅速停止向蒸发器输送工质而使系统停机；在膨胀机的出入口之间还通过两路管路并联了两个膨胀机旁电磁阀，一个是超压保护电磁阀，一个是断电保护电磁阀，若运行过程中，监测到膨胀机入口处的工质压力超限，则迅速打开超压保护电磁阀，使膨胀机的出口和入口短路；在系统断电时，迅速打开断路保护电磁阀，使膨胀机的出口和入口短路。

作为优选实施方式，所述的正常并网运行的控制方法如下：

1)判断蒸发器的液位及膨胀机压力是否有一个高于各自预设的上限，如果是，则维持工质泵的当前运行频率，否则，转下一步；

2)判断蒸发器的液位及膨胀机压力是否均低于各自预设的下限，如果不是，则维持工质泵的当前运行频率，否则，转下一步；

3)判断发电机组的发电功率是否大于预设的功率设定点和回差之和，如果是，则使工质泵的运行频率按照设定步长逐渐减小；

4)判断发电机组的发电功率是否小于或等于预设的功率设定点和回差之差，如果是，则使工质泵的运行频率按照设定步长逐渐增大。

本发明通过整合辅助控制信息，以发电量为控制目标，实现了发电机组的发电功率的反馈控制，采用了有效的逻辑控制算法，主要解决了以下几个问题：

1、当发电机组的热源负荷发生波动时，控制机组各部分协调运行，保证发电量适应热源负荷变化，发电量随着负荷的增加而增加，减少而减少。

2、保证在发电机组的热源负荷发生较大波动时仍然能稳定可靠的运行，在保证稳定运行的基础上达到实时的最大的发电量；

3、当热源负荷的波动超出了机组设计时的最大限幅时，保证机组不被损坏并能够在热源负荷恢复正常时再次进行正常运转。

从而，本发明为机组的可靠的最优运行提供了以下的有益效果：

1、在机组启动并网的过程中，利用同频同相的原则，按照一定的控制方式，使得发电机组发电并网的操作方便、准确、快捷。

2、在保证整个发电机组正常可靠运行的前提下，实现了发电量的最大化；

3、较好的解决了现阶段的低温余热发电机组在热源负荷波动变化过程中稳定可靠发电的问题。

附图说明

图1典型低温余热发电机组工艺图。

图2本发明采用的控制策略。

图3本发明采用的变频控制原理示意图。

图4启动并网控制的控制流程图。

图5正常并网运行的控制流程参见。

图6本发明的控制方法应用场合示意图。

具体实施方式

为了实现本专利申请所提到的发明目的，本发明设计了利用变频控制工质泵工质流量的控制方案总体的控制策略，如图2所示：发电机组控制系统采集发电机发电量为控制反馈信号，另外采集蒸发器液位、膨胀机压力信号、发电机转速以及冷凝水的水流开关作为控制辅助信号，采集发电频率和发电相位作为发电机组发电并网的控制信号。核心的发电量控制主要体现在根据控制算法控制输出模拟量信号调节工质泵的变频器以控制系统工质的流量，最终流量的控制会反应到膨胀机上进而反应到发电机的发电量上，从而达到控制发电量的目的，主要思想如图3所示：把反馈回来的发电量与用户的设定点和设定回差进行比较，当发电量大于用户设定点+回差时，控制变频器使得工质泵转速下降进而是流量减少；当发电量小于用户设定点-回差时，控制变频器使得工质泵转速上升进而是流量增加；当发电量正好处于用户设定点以及回差的正常范围内时，维持当前转速不变。

本发明的控制方法，总体的控制可以分成三个部分，包括低温发电机组启动发电并完成并入电网过程的第一控制部分、当发电机组正常并网发电以后根据实时状态对机组发电量的第二控制部分以及当低温发电机组有故障发生时的故障处理的第三控制部分。启动并网控制的控制流程参见图4：

●系统启动后，根据所采集的发电频率和发电相位，判断低温发电机发电是否与电网同频同相；

●如果判断为同频同相，则判断并网成功，转入第二个控制部分，否则，按照设定的频率步长调整工质泵的运行频率；

正常并网运行的控制流程参见图5:

1)判断蒸发器的液位及膨胀机压力是否有一个高于各自预设的上限，如果是，则维持工质泵的当前运行频率，否则，转下一步；

2)判断蒸发器的液位及膨胀机压力是否均低于各自预设的下限，如果不是，则维持工质泵的当前运行频率，否则，转下一步；

3)判断发电机组的发电功率是否大于预设的功率设定点和回差之和，如果是，则使工质泵的运行频率按照设定步长逐渐减小；

4)判断发电机组的发电功率是否小于或等于预设的功率设定点和回差之差，如果是，则使工质泵的运行频率按照设定步长逐渐增大。

故障处理的控制主要是：当发电机转速超过设定上限时，系统停机报警提示用户处理；当检测到无冷凝水流流过冷凝器时，系统停机报警提示用户处理。

参见图6，本发明的控制方法的第三部分，主要体现在对工质泵和膨胀机的控制上，采用如下的方法，在工质泵的出入口之间并联上泵旁电磁阀，当系统出现严重故障（如发电机转速超限）时，迅速打开此阀门，使泵的出口和入口短路，从而迅速停止向蒸发器输送工质而使系统停机。在膨胀机的出入口之间还通过两路管路并联了两个膨胀机旁电磁阀，一个是超压保护电磁阀，一个是断电保护电磁阀。超压保护电磁阀的作用是：当系统中膨胀机前的工质压力超限（会造成发电机转速过高）时，迅速打开此阀门，使膨胀机的出口和入口短路，从而迅速的将膨胀机入口压力卸载，起到保护作用。断电保护电磁阀的作用是：在系统断电时，迅速打开此阀门，使膨胀机的出口和入口短路，保证在系统断电不工作时，系统内已存的高压工质不对膨胀机做功从而迅速卸载，以免对膨胀机和发电机造成断电冲击。

Claims (2)

1.一种低温发电机组发电量的连续可调式控制方法，该方法在系统启动后，根据所采集的发电频率和发电相位，判断低温发电机发电是否与电网同频同相；如果判断不为同频同相，则按照设定的频率步长调整工质泵的运行频率，直至判断并网成功，转入下述的正常并网运行的控制：把反馈回来的发电量与预设的功率设定点和回差进行比较，当发电量大于预设的功率设定点和回差之和时，控制变频器使得工质泵转速下降进而是流量减少；当发电量小于预设的功率设定点和回差之差时，控制变频器使得工质泵转速上升进而是流量增加；当发电量正好处于用户设定点以及回差的正常范围内时，维持当前转速不变；在低温发电机组运行过程中，若监测到发电机转速超限时，迅速打开并联在工质泵出入口之间的泵旁电磁阀，使工质泵的出口和入口短路，从而迅速停止向蒸发器输送工质而使系统停机；在膨胀机的出入口之间还通过两路管路并联了两个膨胀机旁电磁阀，一个是超压保护电磁阀，一个是断电保护电磁阀，若运行过程中，监测到膨胀机入口处的工质压力超限，则迅速打开超压保护电磁阀，使膨胀机的出口和入口短路；在系统断电时，迅速打开断路保护电磁阀，使膨胀机的出口和入口短路。

2.根据权利要求1所述的低温发电机组发电量的连续可调式控制方法，其特征在于，正常并网运行的控制方法如下：

1)判断蒸发器的液位及膨胀机压力是否有一个高于各自预设的上限，如果是，则维持工质泵的当前运行频率，否则，转下一步；

2)判断蒸发器的液位及膨胀机压力是否均低于各自预设的下限，如果不是，则维持工质泵的当前运行频率，否则，转下一步；

3)判断发电机组的发电功率是否大于预设的功率设定点和回差之和，如果是，则使工质泵的运行频率按照设定的频率步长逐渐减小；

4)判断发电机组的发电功率是否小于或等于预设的功率设定点和回差之差，如果是，则使工质泵的运行频率按照设定的频率步长逐渐增大。