CN103925590B - 发电机组快速减负荷过程中给水控稳方法 - Google Patents
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Abstract
一种发电机组快速减负荷过程中给水控稳方法，包括：从历史数据库中采集发电机组快速减负荷发生到再启动过程中各时间段对应的主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、给水温度、给水流量、燃料流量；根据采集数据与时间的关系分别建立时间与采集数据的曲线；将建立的各曲线进行拟合获得燃料流量-给水流量曲线；根据建立的各曲线和拟合的曲线确定主蒸汽温度、再热蒸汽温度、主蒸汽压力同时稳定且发电机组运行在带厂用电工况时锅炉对应的给水流量值；发电机组发生快速减负荷时，将给水泵的给水流量调整至所述给水流量值。本方案提高发电机组快速减负荷过程中给水稳定性，同时缩短了控稳时间。
Description
技术领域
本发明涉及控制技术领域，特别是涉及一种发电机组快速减负荷过程中给水控稳方法。
背景技术
快速减负荷(FCB，FASTCUTBACK)是指机组在高于某一负荷定值运行时，因内部或外部电网故障与电网解列，瞬间甩掉全部对外供电负荷，但未发生锅炉MFT（MainFuelTrip，主燃烧跳闸）的情况下，用以维持发电机解列带厂用电或停机不停炉的自动控制功能。
目前，相继发生电网故障并导致大面积停电的严重事故，使得社会生活和经济等各方面遭受巨大损失。电力已渗透到社会生产和生活的各个方面，一旦发生电力系统局部或大范围停电故障，造成的直接和间接后果极其严重。具有FCB能力的机组，能够在电网故障的情况下不停机，立即转为只带厂用电的孤岛运行方式。特别是大型火电机组，若具备FCB能力，电网崩溃时，能在电网故障消除后迅速恢复向外供电，除对社会重要用户供电外，还能向系统内其他火电机组提供启动用电。
FCB工况是火力发电机组最严峻的一种动态过渡运行工况，它要求机组各设备和系统具有良好的健康状况，且调节响应灵敏，动作正确，控制稳定、灵活，保护设定合理准确，联合动作过程协调，才能确保机组安全稳定地过度。FCB功能试验的成功，意味着机组具有优异的安全技术性能指标，这对电网安全稳定运行和提高抵御风险的能力将起到非常关键和重要的作用。
FCB发生后，快速减负荷，锅炉由于蓄热大，锅炉压力飞升超压，多余工质主要通过高低旁路和电磁泄压阀排放多余工质；FCB动作后工质的补充：机组FCB动作后，由于锅炉的热惯性和燃料系统的延时性，锅炉热负荷降到预定的FCB目标值仍需要一定时间。在此阶段，多余蒸汽只能通过过热汽安全门以及电磁泄放阀排向大气。客观上造成一定程度的工质循环不平衡。
正常运行时，汽动给水泵的汽源取自汽轮机四级抽汽，汽轮机甩负荷后，抽汽压力迅速跌落。此时若紧急启动电动给水泵，由于带液力耦合调速装置的电动给水泵启动时间长达10多s，而此时直流锅炉煤水比平衡的迅速破坏将导致锅炉MFT。要使汽动给水泵维持正常运行，必须进行汽源切换，迅速将汽轮机的第四级抽汽来的汽源切到再热器冷段来的备用汽源。现有技术采用常规PID控制器调节给水，调节过程缓慢，控稳时间长，难以满足FCB大幅度甩负荷动作后的快速控制和稳定控制的需要。
发明内容
本发明针对发电机组快速减负荷过程中给水控稳耗费时间长的问题，提供一种发电机组快速减负荷过程中给水控稳方法。
一种发电机组快速减负荷过程中给水控稳方法，包括：
从历史数据库中采集发电机组快速减负荷发生到再启动过程中各时间段对应的主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、给水温度、给水流量、燃料流量；
根据采集数据与时间的关系建立时间-主蒸汽压力曲线、时间-主蒸汽温度曲线、时间-再热蒸汽温度曲线、时间-给水温度曲线、时间-给水流量曲线、时间-燃料流量曲线；
将建立的各时间-主蒸汽压力曲线、时间-主蒸汽温度曲线、时间-再热蒸汽温度曲线、时间-给水温度曲线、时间-给水流量曲线、时间-燃料流量曲线进行拟合获得燃料流量-给水流量曲线；
根据建立的时间-主蒸汽压力曲线、时间-主蒸汽温度曲线、时间-再热蒸汽温度曲线、时间-给水温度曲线、时间-给水流量曲线、时间-燃料流量曲线和拟合的燃料流量-给水流量曲线，确定主蒸汽温度、再热蒸汽温度、主蒸汽压力同时稳定且发电机组运行在带厂用电工况时锅炉对应的给水流量值；
所述发电机组发生快速减负荷时，将给水泵的给水流量调整至所述给水流量值。
上述发电机组快速减负荷过程中给水控稳方法，通过预先从历史数据库中采集发电机组快速减负荷过程中各时间段对应的FCB历史数据，并建立时间-历史数据的曲线，然后根据时间-历史数据曲线拟合出燃料流量-给水流量曲线，从而得到合理的给水流量值。在发电机组发送快速减负荷时，将给水泵的给水流量调整至所述给水流量值，无需人工根据监控参数慢慢尝试调节给水泵，可以实现快速控稳，提高了发电机组快速减负荷过程中给水稳定性，缩短了控稳时间。
附图说明
图1为本发明发电机组快速减负荷过程中给水控稳方法实施例的流程示意图；
图2为本发明具体运用实例中FCB时各个阀门动作与时间曲线；
图3为本发明具体运用实例中FCB时主蒸汽压力飞升曲线；
图4为本发明具体运用实例中FCB时给水泵运行曲线；
图5为本发明具体运用实例中FCB发生到重新启动过程记录曲线。
具体实施方式
以下针对本发明发电机组快速减负荷过程中给水控稳方法的各实施例进行详细的描述。
如图1所示，为本发明发电机组快速减负荷过程中给水控稳方法实施例的流程示意图，包括：
步骤S101：从历史数据库中采集发电机组快速减负荷发生到再启动过程中各时间段对应的主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、给水温度、给水流量、燃料流量；
历史数据库是电厂机组快速减负荷的监测装置的一个组成部分。汽轮机、发电机、锅炉等设备运行参数和给水控制系统参数均被自动采集并保存到历史数据库中。因此可以从历史数据库中获取发电机组快速减负荷过程中的历史数据。
步骤S102：根据采集数据与时间的关系建立时间-主蒸汽压力曲线、时间-主蒸汽温度曲线、时间-再热蒸汽温度曲线、时间-给水温度曲线、时间-给水流量曲线、时间-燃料流量曲线；
每个时间段有其对应的历史数据，因此可以建立时间与历史数据的曲线。比如，画一个二维坐标，以其中一个轴为时间轴，另一个轴为历史数据轴。查找历史数据中该时间对应的历史数据，从而建立时间-历史数据的曲线。其中“-”表示“和”，即时间和历史数据的曲线。
步骤S103：将建立的时间-主蒸汽压力曲线、时间-主蒸汽温度曲线、时间-再热蒸汽温度曲线、时间-给水温度曲线、时间-给水流量曲线、时间-燃料流量曲线进行拟合获得燃料流量-给水流量曲线；
比如，可以将建立的曲线进行线性拟合或二次拟合，获得燃料流量-给水流量曲线。
步骤S104：根据建立的时间-主蒸汽压力曲线、时间-主蒸汽温度曲线、时间-再热蒸汽温度曲线、时间-给水温度曲线、时间-给水流量曲线、时间-燃料流量曲线和拟合的燃料流量-给水流量曲线，确定主蒸汽温度、再热蒸汽温度、主蒸汽压力同时稳定且发电机组运行在带厂用电工况时锅炉对应的给水流量值；
该给水流量值大于连锁保护动作（MFT，主燃料跳闸）时的给水流量给定值。
获得给水流量值后，将发电机组对应给水流量值作为FCB动作后的给水流量目标值，以便后续发生FCB动作时，快速调整到目标值。
步骤S105：发电机组发生快速减负荷时，将给水泵的给水流量调整至给水流量值。
在该类型的发电机组发生快速减负荷时，无需观察发电机组的其他参数，直接将供给发电机组的给水泵的给水量调整至上述求得的给水流量值即可。比如，可以通过人工方式调节给水泵，使给水泵的给水量为给水流量值。
上述发电机组快速减负荷过程中给水控稳方法，通过预先从历史数据库中采集发电机组快速减负荷过程中各时间段对应的FCB历史数据，并建立时间-历史数据的曲线，然后根据时间-历史数据曲线拟合出燃料流量-给水流量曲线，从而得到合理的给水流量值。在发电机组发送快速减负荷时，将给水泵的给水流量调整至给水流量值，无需人工根据监控参数慢慢尝试调节给水泵，可以实现快速控稳，提高了发电机组快速减负荷过程中给水稳定性，缩短了控稳时间。并且供机组发生FCB后对给水系统安全、快速稳定运行监测比对。
一般在给水系统中，存在多个给水泵。比如两台汽动给水泵和一台电动给水泵。在其中一个实施例中，为了实现机组低负荷时的节能，本方案还包括：
根据建立的各曲线和拟合的燃料流量-给水流量曲线查找机组快速减负荷后机组负荷、主蒸汽汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽温度稳定时，所述给水流量值对应的时间；
实时检测所述发电机组发生快速减负荷的当前时间与发生时间差值，当所述差值为所述时间时，将维持一台给水泵运行，将其他给水泵出力降低至备用状态或停运状态。其中，当前时间为正发生快速减负荷时获取的当前时间，所述发生时间为发生快速减负荷的时间。目的是为了计算当前时间距离发生时间的时间差。
因给水流量指令的最低值是（25%--40%）锅炉最大连续运行负荷，所以当FCB发生后，如有两台或以上给水泵运行时，保留一台运行，并将另外运行的给水泵快速降低出力至备用状态。未出力的给水泵，在一定的时间内，按与FCB发生工况相对应的主蒸汽压力所给出的转速指令运行。此转速指令，使给水泵出口压力应保证在FCB发生时主蒸汽压力、FCB时的压力升高值和锅炉阻力损失这三者之和的数值，并保证给水量大于连锁保护动作(MFT)时的给水流量给定值。因此还实时获取FCB发生时主蒸汽压力、压力升高值、锅炉阻力损失值，可以建立对应的曲线。
在其中一个实施例中，发电机组发生快速减负荷时，将给水泵的给水流量调整至给水流量值步骤，包括：
从历史数据库中采集发电机组快速减负荷过程中各时间段对应的汽机旁路门开度、汽机各调节门开度、蒸汽疏水门开度、分离器出口调节阀开度、给水泵出口压力、给水泵转速、给水泵再循环门开度；
根据采集数据与时间的关系建立时间-汽机旁路门开度曲线、时间-汽机各调节门开度曲线、时间-蒸汽疏水门开度曲线、时间-分离器出口调节阀开度曲线、时间-给水泵出口压力曲线、时间-给水泵转速曲线、时间-给水泵再循环门开度曲线；
将时间-给水流量曲线、时间-给水泵出口压力曲线、时间-给水泵转速曲线、时间-给水泵再循环门开度曲线进行拟合获得给水流量-给水泵出口压力曲线、给水流量-给水泵转速曲线、给水流量-给水泵再循环门开度曲线；
根据所述给水流量值和所述时间从所述时间-汽机旁路门开度曲线、时间-汽机各调节门开度曲线、时间-蒸汽疏水门开度曲线、时间-分离器出口调节阀开度曲线、时间-给水泵出口压力曲线、时间-给水泵转速曲线、时间-给水泵再循环门开度曲线、给水流量-给水泵出口压力曲线、给水流量-给水泵转速曲线、给水流量-给水泵再循环门开度曲线中查找该给水流量值对应的汽机旁路门开度、汽机各调节门开度、蒸汽疏水门开度、分离器出口调节阀开度、给水泵出口压力、给水泵转速、给水泵再循环门开度、给水流量-给水泵出口压力、给水流量-给水泵转速、给水流量-给水泵再循环门开度；
根据查找的汽机旁路门开度、汽机各调节门开度、蒸汽疏水门开度、分离器出口调节阀开度、给水泵出口压力、给水泵转速、给水泵再循环门开度、给水流量-给水泵出口压力、给水流量-给水泵转速、给水流量-给水泵再循环门开度将给水泵的给水流量调整至所述给水流量值。
本实施例通过历史数据中的给水泵转速和各开度等，可以确定给水泵调节至给水流量值时的给水泵转速，以及各调节们、调节阀等的开度，实现对给水泵的调节。通过根据历史曲线和拟合出的给水流量曲线，确定并列运行给水泵中的一台退出工作的时间和退出速度，以使FCB动作后给水系统更加安全稳定运行。
在其中一个实施例中，其他给水泵以200r/min至600r/min的速率退出。
在其中一个实施例中，发电机组为直流锅炉发电机组。
本方案举其中一个具体应用实例进行说明。
以某600MW机组为例，发电机组快速减负荷的监测装置包括：发电机组的DCS与监控计算机USB接口电连接；安装在发电机组高压旁路出口的热电偶与测温电阻电连接，测温电阻与数据采集器电连接，发电机组电连接的压力变送器、差压变送器与测压电阻电连接，测压电阻与数据采集器电连接，数据采集器与电连接锅炉汽包上安装的热电偶与测温电阻电连接，测温电阻与数据采集器电连接，数据采集器与计算机USB接口电连接；发电机组的厂级监控系统计算机与历史数据库电连接，历史数据库与FCB监控计算机通过FCB监控计算机的网络接口RJ45电连接。
数据采集器采用IMP3595数据采集系统。压力变送器采用3051Rosemount。计算机的USB接口与数据处理模块连接，数据处理模块与报警模块连接，报警模块与显示器连接。数据处理模块和报警模块依据自动控制技术和计算机数据处理技术编制。
基于上述连接，采集历史数据库中历史数据，包括：主蒸汽流量、主蒸汽压力、总给水流量、给水泵转速、给水泵入口流量、给水泵出口压力、给水泵再循环门开度、主蒸汽温度、再热蒸汽温度在内的机组给水系统相关参数，采集进入FCB监测判定计算机，计算整理后拟合成对应过程的参数的时间关系曲线，主要包括图2、图3、图4和图5。图2为FCB时各个阀门动作与时间曲线，包括：FCB发生时，时间-汽机旁路门开度曲线210、时间-主蒸汽疏水门开度曲线220、时间-分离器出口调节阀开度曲线230、主蒸汽压力240；图3为FCB时主蒸汽压力飞升曲线。图4为FCB时给水泵运行曲线，其中包括给水流量-单泵运行曲线410、给水流量-两台泵运行曲线420、给水流量-锅炉系统阻力曲线430、给水流量-主蒸汽给定压力曲线440、给水流量-锅炉阻力损失曲线450。其中，15%为MFT给定值，25%为最低给水量。其中，由于机组容量不同，对应的给水流量不同，为方便比较，选取机组满负荷时的给水流量值作为100%。图5为FCB发生到重新启动过程记录曲线，包括时间-再热蒸汽温度曲线510、时间-主蒸汽温度曲线520、时间-主蒸汽压力曲线530、时间-给水流量曲线540、时间-燃料流量曲线550、时间-发电机出力曲线560、直流运行571、再循环运行572、贯流运行573、压力设定值580、分离容器水位590。
根据上述各个曲线拟合出FCB过程中的给水泵转速、给水流量、给水泵出口压力、给水泵再循环门开度的过渡过程曲线，以供机组发生FCB后对给水系统安全、快速稳定运行监测比对。
从历史数据及其形成的相关曲线，确定FCB发生10秒后，给水快速下降，t1（50秒）左右减到给定流量，但高于MFT（连锁保护）动作的给水流量。
因此在FCB发生时对于直流锅炉的给水控制，应首先切换为一台汽动泵运行，汽源首先考虑直接取自再热器出口，运行约t1时间后，切换为电动给水泵运行，这样直流炉给水控制可以快速达到稳定工况。
通过拟合出的给水流量曲线，确定FCB动作后给水系统稳定运行的最佳给水流量设定及给水泵最佳工作点。本实施例中，最佳给水流量设定值为(820—960)t/h
通过根据历史曲线和拟合出的给水流量曲线，确定并列运行给水泵中的一台退出工作的时间和退出速度，以使FCB动作后给水系统更加安全稳定运行。本实施例中，当FCB动作后60s左右，给水流量过渡到900t/h，FCB动作后90s，B给水泵转速以600r/min的速率减少出力，一直到给水泵转速降至2900r/min到备用状态。以使FCB动作后给水系统更加安全稳定运行。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (4)
1.一种发电机组快速减负荷过程中给水控稳方法，其特征在于，包括：
从历史数据库中采集发电机组快速减负荷发生到再启动过程中各时间段对应的主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、给水温度、给水流量、燃料流量；
根据采集数据与时间的关系建立时间-主蒸汽压力曲线、时间-主蒸汽温度曲线、时间-再热蒸汽温度曲线、时间-给水温度曲线、时间-给水流量曲线、时间-燃料流量曲线；
将建立的各时间-主蒸汽压力曲线、时间-主蒸汽温度曲线、时间-再热蒸汽温度曲线、时间-给水温度曲线、时间-给水流量曲线、时间-燃料流量曲线进行拟合获得燃料流量-给水流量曲线；
根据建立的时间-主蒸汽压力曲线、时间-主蒸汽温度曲线、时间-再热蒸汽温度曲线、时间-给水温度曲线、时间-给水流量曲线、时间-燃料流量曲线和拟合的燃料流量-给水流量曲线，确定主蒸汽温度、再热蒸汽温度、主蒸汽压力同时稳定且发电机组运行在带厂用电工况时锅炉对应的给水流量值；
所述发电机组发生快速减负荷时，将给水泵的给水流量调整至所述给水流量值；
还包括：
根据建立的各曲线和拟合的燃料流量-给水流量曲线查找机组快速减负荷后机组负荷、主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽温度稳定时，所述给水流量值对应的时间；
实时检测所述发电机组发生快速减负荷的当前时间与发生时间差值，当所述差值为所述时间时，将维持一台给水泵运行，将其他给水泵出力降低至备用状态或停运。
2.根据权利要求1所述的发电机组快速减负荷过程中给水控稳方法，其特征在于，所述发电机组发生快速减负荷时，将给水泵的给水流量调整至所述给水流量值步骤，包括：
从历史数据库中采集发电机组快速减负荷过程中各时间段对应的汽机旁路门开度、汽机各调节门开度、蒸汽疏水门开度、分离器出口调节阀开度、给水泵出口压力、给水泵转速、给水泵再循环门开度；
根据采集数据与时间的关系建立时间-汽机旁路门开度曲线、时间-汽机各调节门开度曲线、时间-蒸汽疏水门开度曲线、时间-分离器出口调节阀开度曲线、时间-给水泵出口压力曲线、时间-给水泵转速曲线、时间-给水泵再循环门开度曲线；
将时间-给水流量曲线、时间-给水泵出口压力曲线、时间-给水泵转速曲线、时间-给水泵再循环门开度曲线进行拟合获得给水流量-给水泵出口压力曲线、给水流量-给水泵转速曲线、给水流量-给水泵再循环门开度曲线；
根据所述给水流量值和所述时间从所述时间-汽机旁路门开度曲线、时间-汽机各调节门开度曲线、时间-蒸汽疏水门开度曲线、时间-分离器出口调节阀开度曲线、时间-给水泵出口压力曲线、时间-给水泵转速曲线、时间-给水泵再循环门开度曲线、给水流量-给水泵出口压力曲线、给水流量-给水泵转速曲线、给水流量-给水泵再循环门开度曲线中查找该给水流量值对应的汽机旁路门开度、汽机各调节门开度、蒸汽疏水门开度、分离器出口调节阀开度、给水泵出口压力、给水泵转速、给水泵再循环门开度、给水流量-给水泵出口压力、给水流量-给水泵转速、给水流量-给水泵再循环门开度；
根据查找的汽机旁路门开度、汽机各调节门开度、蒸汽疏水门开度、分离器出口调节阀开度、给水泵出口压力、给水泵转速、给水泵再循环门开度、给水流量-给水泵出口压力、给水流量-给水泵转速、给水流量-给水泵再循环门开度将给水泵的给水流量调整至所述给水流量值。
3.根据权利要求1或2所述的发电机组快速减负荷过程中给水控稳方法，其特征在于，所述其他给水泵以200r/min至600r/min的速率退出。
4.根据权利要求1或2所述的发电机组快速减负荷过程中给水控稳方法，其特征在于，所述发电机组为直流锅炉发电机组。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
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Effective date of registration: 20171113 Address after: 510655, No. fifth, No. 146-150, Whampoa Avenue, Tianhe District, Guangdong, Guangzhou Patentee after: Guangdong Electric Power Research Institute of energy technology limited liability company Address before: 510080 Dongfeng East Road, Dongfeng, Guangdong, Guangzhou, Zhejiang Province, No. 8 Patentee before: ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE, GUANGDONG POWER GRID CO., LTD. |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
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