CN104074611A - 基于汽轮机中压缸启动的切缸自动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于汽轮机中压缸启动的切缸自动控制方法，包括：发出切缸指令以执行切缸操作；检测并判断主蒸汽流量、机组负荷以及高排逆止门后压力是否呈上升趋势；根据判断结果自动复位切缸指令。与现有技术相比，本发明基于汽轮机中压缸启动的切缸自动控制方法，由于高排逆止门被顶开后，主蒸汽流量、机组负荷以及高排逆止门后压力这三个参数都会呈上升趋势，因此，通过判断这三个参数是否呈上升趋势来确定高排逆止门是否被顶开，实现了对高排逆止门状态的真实判定，相比人工判断，实现了机组的自启停，同时，相比采用时间延时来判断，准确度更高，避免了总阀位指令增加至最大值、机组的主汽压力波动及负荷波动，提高了运行的安全稳定性能。

Description

基于汽轮机中压缸启动的切缸自动控制方法

技术领域

本发明涉及火力发电技术领域，更具体的涉及一种基于汽轮机中压缸启动的切缸自动控制方法。 

背景技术

汽轮机启动按进汽通道来分，一般可分为三种：高压缸启动、高中压缸联合启动和中压缸启动。中压缸启动是指在汽轮机冲转时，高压缸不进汽，主蒸汽通过高压旁路调节阀进入中压缸冲动汽轮机的转子，并由中压调节阀控制机组的转速，当汽轮机并网带一定的负荷后，再由中压缸进汽切换到高压缸进汽，采用高压调节阀控制机组负荷，直到机组带满负荷。由中压缸进汽切换到高压缸进汽的过程即称为切缸，反之，称为反切缸。 

由于整套启动过程中必须经历一个切缸过程，因此，切缸是中压缸启动中一项至关重要的环节。在中压缸启动工况下，当切缸条件满足时，准备切缸，发出自动切缸指令后，高压旁路调节阀以一定的速率关小至开度为10％，同时总阀位指令以一定速率增加，当总阀位指令增加到大于35％时，关闭高压缸通风阀，高排逆止门被顶开，高压旁路调节阀的开度逐渐减小至全关，高压缸开始进汽，主蒸汽从高压旁路调节阀逐渐转移到高压缸，完成切缸，其中高排逆止门被顶开即代表完成了切缸过程，完成切缸后，需及时的复位切缸指令。 

当前，多数机组采用人工判断或者自切缸开始延时一定时间作为切缸成功的判断。而如果人为判断，就不能完全实现机组的自启停，增加运行人员的劳动强度，还有可能造成人为误操作，如果用时间延时来判断，则不能明确反映高排逆止门是否真实被顶开，而可能导致总阀位指令会增加至最大值，易引起机组的主汽压力波动，负荷也会波动，对机组的安全稳定运行不利。 

因此，急需一种基于汽轮机中压缸启动的切缸自动控制方法来克服上述缺陷。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于汽轮机中压缸启动的切缸自动控制方法，以实现用物理参数来判断高排逆止门是否被顶开，从而实现切缸指令的快速自动复位，防止总阀位指令开得过大，引起机组压力、负荷的波动，为机组的整组启动奠定基础。 

为实现上述目的，本发明提供了一种基于汽轮机中压缸启动的切缸自动控制方法，包括以下步骤： 

发出切缸指令以执行切缸操作； 

检测并判断主蒸汽流量、机组负荷以及高排逆止门后压力是否呈上升趋势以确定高排逆止门是否被顶开； 

根据判断结果自动复位所述切缸指令。 

与现有技术相比，本发明基于汽轮机中压缸启动的切缸自动控制方法，由于高排逆止门被顶开后，主蒸汽流量、机组负荷以及高排逆止门后压力这三个参数都会呈上升趋势，因此，通过检测及判断这三个参数是否呈上升趋势来确定高排逆止门是否被顶开，实现了对高排逆止门状态的真实判定，相比人工判断，实现了机组的自启停，减少了运行人员的劳动强度，避免了可能出现的人为误操作；同时，相比采用时间延时来判断，准确度更高，避免了采用时间延时判断时可能导致的总阀位指令增加至最大值、机组的主汽压力波动以及负荷波动，提高了机组运行的安全稳定性能。 

较佳地，所述“检测并判断主蒸汽流量、机组负荷以及高排逆止门后压力是否呈上升趋势”具体为： 

检测并判断主蒸汽流量、机组负荷以及高排逆止门后压力是否持续上升预设时间。 

较佳地，所述预设时间为10秒。 

较佳地，所述“发出切缸指令以执行切缸操作”之前还包括： 

中压缸启动机组，检测是否达到切缸条件； 

根据检测结果发出所述切缸指令。 

较佳地，所述切缸条件为：所述机组负荷在20MW至100MW之间且高压旁路调节阀的开度在40％至60％之间。 

较佳地，所述“切缸操作”包括： 

发出开启高排逆止门的指令； 

总阀位指令以第一预设速率增加； 

所述高压旁路调节阀以第二预设速率关至开度为10％； 

检测所述总阀位指令是否大于35％，根据检测结果关闭高压缸通风阀。 

较佳地，所述“根据判断结果自动复位所述切缸指令”之前还包括： 

检测并判断高排金属温度是否高于允许值； 

根据判断结果发出反切缸指令以执行反切缸操作。 

较佳地，所述“反切缸操作”包括： 

复位所述切缸指令、联开高压缸通风电动门和所述高压缸通风阀并发出关闭所述高排逆止门的指令； 

所述总阀位指令按第三预设速率减小至30％； 

所述高压旁路调节阀按第四预设速率开至50％。 

较佳地，所述“根据判断结果发出反切缸指令以执行反切缸操作”之后还包括： 

检测所述总阀位指令是否小于35％且所述高压旁路调节阀的开度大于48％； 

根据检测结果复位所述反切缸指令。 

通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。 

附图说明

图1为中压缸启动的汽轮机系统示意图。 

图2为本发明基于汽轮机中压缸启动的切缸自动控制方法一实施例的流程图。 

图3为本发明基于汽轮机中压缸启动的切缸自动控制方法另一实施例的流程图。 

图4为图3所示实施例中切缸指令和反切缸指令的控制逻辑图。 

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。 

请参考图1至图2，本发明基于汽轮机中压缸启动的切缸自动控制方法一实施例的流程图包括以下步骤： 

步骤S101，汽轮机以中压缸方式进行启动； 

步骤S102，启动过程中，按下切缸按钮后，检测是否达到切缸条件，若检测结果为是，执行步骤S103，反之，继续执行步骤S102；其中，切缸条件为：机组负荷大于20MW且小于100MW，高压旁路调节阀的开度大于40％且小于60％，只有满足这两个条件时，才会发出切缸指令； 

步骤S103，自动发出切缸指令以执行切缸操作； 

具体的，发出切缸指令后，执行的切缸操作包括： 

a1，DEH(即数字式电液控制系统)自动投遥控，汽机主控投自动方式； 

a2，汽机主控延时两秒目标值按设定速率切到70％； 

a3，发开启高排逆止门的指令，总阀位指令以第一预设速率增加； 

a4，当总阀位指令大于20％时，高压旁路调节阀按第二预设速率关至开度为10％； 

a5，当总阀位指令大于35％时，发自动关闭高压缸通风阀的指令以关闭高压缸通风阀，其中第一预设速率和第二预设速率可以根据需要自由设置。 

步骤S104，检测主蒸汽流量、机组负荷以及高排逆止门后压力的当前状态； 

对于主蒸汽流量，当切缸指令发出后，高压缸开始进汽，调节级压力升高，主蒸汽流量持续增大；对于机组负荷，在发出切缸指令且高排逆止门还没有被顶开时，由于高压缸还没有做功，但中压缸的进汽量减小，从而机组负荷会下降，而当高排逆止门被顶开后，高压缸开始做功，机组负荷将会升高；对于高排逆止门后压力，当高压缸开始进汽但高排逆止门还没有被顶开时，由于通过高压旁路调节阀的蒸汽量减小，会使高排逆止门后压力下降，而当高排逆止门被顶开后，高排逆止门后压力将上升。因此，根据这三个物理量的状态变化(即上升或下降)，就可以确定高排逆止门是否被顶开(即是否完成切缸过程)。 

步骤S105，判断主蒸汽流量、机组负荷以及高排逆止门后压力是否呈上升趋势以确定高排逆止门是否被顶开，若判断结果为是，执行步骤S106，反之，返回步骤S104；一般情况下，高排逆止门的开反馈取的是电磁阀带电信号，即只要发出高排逆止门开指令使电磁阀带电后，即使高排逆止门因卡涩或其他原因并没有真实打开，DCS也会认为高排逆止门在开状态，因此，高排逆止门在中间位置处没有一个准确的判断信号。 

具体的，当主蒸汽流量、机组负荷以及高排逆止门后压力这三个参数同时具有上升趋势时，说明高排逆止门已经被顶开，即切缸完成，进而可以发出复位指令来复位切缸指令。在本实施例中，“判断主蒸汽流量、机组负荷以及高排逆止门后压力是否呈上升趋势”具体为：判断主蒸汽流量、机组负荷以及高排逆止门后压力是否持续上升预设时间，预设时间是预设设置的一参考值，如可以为10秒，当然，该参考值需要通过多次实验确定。 

其中，判断是否持续预设时间可以通过超前滞后函数LEADLAG和纯延时函数TDON来实现，具体的，对任一参数，如主蒸汽流量，当主蒸汽流量在某一时刻(如t2)的值大于前一时刻(如t1)的值时，则认为主蒸汽流量在t1与t2时间段内是上升趋势，若在预设时间内，任一时刻的值均比其前一时刻的值大，则认为主蒸汽流量持续上升预设时间；动态下，超前滞后函数LEADLAG的输出为： 

OUT＝(K1X IN1)+(K2X OLDIN1)+(K3X OLDOUT)， 

其中OLDOUT＝前一输出，IN1＝电流输出，OLDIN1＝前一输入，K1＝GAIN x(H+2x LEAD)/H+2x LAG)，K2＝GAIN x(H+2x LEAD)/H+2x LAG)，K3＝(2X LAG-H)/(2x LAG+H)，H＝采样时间(回路时间)，GAIN＝增益，LEAD＝超前时间，LAG＝滞后时间。 

步骤S106，自动复位切缸指令。 

从以上描述可以看出，本发明基于汽轮机中压缸启动的切缸自动控制方法，由于高排逆止门被顶开后，主蒸汽流量、机组负荷以及高排逆止门后压力这三个参数都会呈上升趋势，因此，通过检测及判断这三个参数是否呈上升趋势来确定高排逆止门是否被顶开，实现了对高排逆止门状态的真实判定，相比人工判断，实现了机组的自启停，减少了运行人员的劳动强度，避免了可能出现的人为误操作；同时，相比采用时间延时来判断，准确度更高，避免了采用时间延时判断时可能导致的总阀位指令增加至最大值、机组的主汽压力波动以及负荷波动，提高了机组运行的安全稳定性能。 

请参考图3，本发明基于汽轮机中压缸启动的切缸自动控制方法另一实施例的流程图包括以下步骤： 

步骤S201，汽轮机以中压缸方式进行启动； 

步骤S202，启动过程中，按下切缸按钮，检测是否达到切缸条件(切缸条件与图2所示实施例相同，此处不再赘述)，若检测结果为是，执行步骤S203，反之，继续执行步骤S202；其中发出切缸指令的条件具体可参见图4中逻辑电路A，即按下切缸按钮(切缸功能对应图4中输出线1)后，满足机组负荷大于20MW且小于100MW、高压旁路调节阀的开度大于40％且小于60％时发出切缸指令，逻辑电路A中TDON为纯延时，可以为1秒或其他时间值，当然，没有时间延时(即0秒)也是可以的； 

步骤S203，自动发出切缸指令以执行切缸操作，之后执行步骤S204和步骤S207，其中步骤S204和步骤S207之间没有先后顺序； 

步骤S204，检测主蒸汽流量、机组负荷以及高排逆止门后压力的当前状态； 

步骤S205，判断主蒸汽流量、机组负荷以及高排逆止门后压力是否持续上 升预设时间，若判断结果为是，执行步骤S206，反之，返回步骤S204； 

步骤S206，复位切缸指令；如图4所示，只有当主蒸汽流量、机组负荷以及高排逆止门后压力持续上升预设时间(逻辑电路B)或发出反切缸指令或按下切缸按钮(复位切缸功能对应图4中输出线2)后，才会复位切缸指令； 

步骤S207，检测并判断高排金属温度是否高于允许值(如410摄氏度)，当判断结果为是时，执行步骤S208，反之，继续执行步骤S207； 

步骤S208，自动发出反切缸指令以执行反切缸操作；其中反切缸指令的逻辑控制可参见图4中逻辑电路C，由图4可知，在发出切缸指令(即在切缸过程中)后，若高排金属温度高于允许值或按下反切缸按钮(反切缸功能对应输出线1)，才会发出反切缸指令； 

具体的，反切缸操作包括： 

b1，发出反切缸指令后，立即复位切缸指令并发出关闭高排逆止门指令； 

b2，联开高压缸通风电动门和高压缸通风阀； 

b3，总阀位指令按第三预设速率减小至30％； 

b4，高压旁路调节阀按第四预设速率开至开度为50％，其中第三预设速率和第四预设速率可以根据需要自由设置。 

步骤S209，检测并判断机组是否满足高压旁路调节阀的开度大于48％且总阀位指令小于35％，若判断结果为是，执行步骤S210，反之，继续执行步骤S209； 

步骤S210，复位反切缸指令，其中复位反切缸指令的逻辑控制可参见图4中逻辑电路C，由图4可知，当高压旁路调节阀的开度大于48％且总阀位指令小于35％或按下反切缸按钮(复位反切缸功能对应输出线2)后，复位反切缸指令。 

如图3至图4所示实施例，在切缸过程中，如果高排金属温度过高则可能导致跳机，为解决该问题，本实施例中增加了反切缸控制功能，在高排金属温度高于允许值时，自动发出反切缸指令，使高压旁路调节阀快速开至50％，总阀位指令关至30％，并打开高压缸通风阀和高压缸通风电动门，使高压缸通风，进而有效防止了高排金属温度继续升高而导致跳机，为实现机组APS(即自启停系统)整组奠定了基础。 

以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。 

Claims (9)

1.一种基于汽轮机中压缸启动的切缸自动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

发出切缸指令以执行切缸操作；

检测并判断主蒸汽流量、机组负荷以及高排逆止门后压力是否呈上升趋势以确定高排逆止门是否被顶开；

根据判断结果自动复位所述切缸指令。

2.如权利要求1所述的基于汽轮机中压缸启动的切缸自动控制方法，其特征在于，所述“检测并判断主蒸汽流量、机组负荷以及高排逆止门后压力是否呈上升趋势”具体为：

检测并判断主蒸汽流量、机组负荷以及高排逆止门后压力是否持续上升预设时间。

3.如权利要求2所述的基于汽轮机中压缸启动的切缸自动控制方法，其特征在于，所述预设时间为10秒。

4.如权利要求1所述的基于汽轮机中压缸启动的切缸自动控制方法，其特征在于，所述“发出切缸指令以执行切缸操作”之前还包括：

中压缸启动机组，检测是否达到切缸条件；

根据检测结果发出所述切缸指令。

5.如权利要求4所述的基于汽轮机中压缸启动的切缸自动控制方法，其特征在于，所述切缸条件为：所述机组负荷在20MW至100MW之间且高压旁路调节阀的开度在40％至60％之间。

6.如权利要求5所述的基于汽轮机中压缸启动的切缸自动控制方法，其特征在于，所述“切缸操作”包括：

发出开启高排逆止门的指令；

总阀位指令以第一预设速率增加；

所述高压旁路调节阀以第二预设速率关至开度为10％；

检测所述总阀位指令是否大于35％，根据检测结果关闭高压缸通风阀。

7.如权利要求1所述的基于汽轮机中压缸启动的切缸自动控制方法，其特征在于，所述“根据判断结果自动复位所述切缸指令”之前还包括：

检测并判断高排金属温度是否高于允许值；

根据判断结果发出反切缸指令以执行反切缸操作。

8.如权利要求7所述的基于汽轮机中压缸启动的切缸自动控制方法，其特征在于，所述“反切缸操作”包括：

复位所述切缸指令、联开高压缸通风电动门和所述高压缸通风阀并发出关闭所述高排逆止门的指令；

所述总阀位指令按第三预设速率减小至30％；

所述高压旁路调节阀按第四预设速率开至开度为50％。

9.如权利要求7所述的基于汽轮机中压缸启动的切缸自动控制方法，其特征在于，所述“根据判断结果发出反切缸指令以执行反切缸操作”之后还包括：

检测所述总阀位指令是否小于35％且所述高压旁路调节阀的开度大于48％；

根据检测结果复位所述反切缸指令。