CN104343475A - 火电机组汽轮机高压调门流量特性修正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种火电机组汽轮机高压调门流量特性修正方法，步骤是：在原汽轮机数字电液控制系统的逻辑组态综合阀位控制回路中增加火电机组汽轮机高压调门流量特性修正控制回路接口；进行火电机组汽轮机高压调门流量特性修正控制回路逻辑组态，并将其输出引入到火电机组汽轮机高压调门流量特性修正回路接口中作为综合阀位指令的偏置修正信号；控制系统投入实际运行，根据实时运行曲线，在线整定火电机组汽轮机高压调门流量特性修正控制回路相关参数，最终达到预期的控制效果。本发明保证机组在参与调频调峰时的汽轮机高压调门开度与主蒸汽流量的线性对应，从而实现充分发挥设备潜力，在满足电网调频调峰要求的同时，保证主要参数的稳定性。
Description
技术领域
本发明属于火力发电机组自动控制技术领域，尤其涉及一种火电机组汽轮机高压调门流量特性修正方法。可用于火电机组在参与电网调频调峰时的汽轮机高压调门开度自动控制，保证机组在调频调峰时，汽轮机高压调门开度与主蒸汽流量的线性对应。
背景技术
调频调峰是电网公司维持电网频率稳定的重要手段。为了电网的安全、稳定、经济运行和提高供电电能质量，电网公司要求上网火力发电机组必须具备调频调峰功能，并提出了具体的技术指标和考核办法。火电机组汽轮机高压调门是调频调峰的重要执行机构，直接控制进入汽轮机的蒸汽流量，满足调频调峰的要求，汽轮机高压调门开度与主蒸汽流量的线性对应程度，决定了机组调频调峰的控制品质。
近些年众多国内学者对火电机组汽轮机高压调门控制相关问题进行了研究与探讨，例如《汽轮机技术》的《汽轮机调门流量曲线测试及流量管理函数优化研究》改进了汽轮机调门流量曲线的测试方法，并提出了一种新的基于多边界条件多目标的流量管理函数优化方法，提高了顺序阀模式下流量曲线的线性度，减少了调门的重叠度，提高了机组热经济性。《发电设备》的《汽轮机调门最佳重叠度的确定方法》提出了一种用试验得出单个调门的实际流量特性曲线，并通过作图法直观得出重叠度的最佳范围，进一步通过调节系统试验确定最佳重叠度的方法。《华北电力技术》的《基于历史数据分析的汽机调门曲线优化》针对汽机阀门流量特性不线性的情况，运用数理统计方法，通过对DCS历史数据的采集分析，对实际的汽机调门-流量特性进行辨识，使汽机调门流量曲线线性化。中国专利“汽轮机调速汽门的控制方法和系统”专利申请号CN201110388385.X，提出了一种汽轮机调速汽门的控制方法和系统，通过测量多个调速汽门中的每一个所控制的总流量，设置汽轮机的负荷阈值，并设置多个调速汽门中的每一个调速汽门的重叠度，控制多个调速汽门的开启顺序，实现降低能耗的技术效果，保证汽轮机使用的安全性、经济性。中国专利“汽轮机高压调门流量特性在线测试方法”专利申请号CN201010222664.4，提出了一种汽轮机高压调门流量特性在线测试方法，根据计算结果，修改阀门管理参数和各个高压调门流量特性曲线。中国专利“利用调门开度限制实现汽轮机一次调频功能的方法”专利申请号CN201010507101.X，提出了补汽阀开度限制处理方法和高压调门开度限制处理方法，实现补汽阀平时处于关闭状态，而在一次调频动作的情况下为了快速增加负荷才开启，对于高压调门全开滑压运行的汽轮机组，能够实现一次调频动作时快速减少负荷，满足一次调频性能要求。。
以上这些文献及专利主要从提高阀门流量曲线的线性度、减少阀门的重叠度以及利用补汽阀进行调节等方面进行了阐述，并提出了具体的试验方法和模型辨识方法，提高汽轮机使用的安全性、经济性，但对机组在调频调峰过程中不同工况下的汽轮机高压调门控制没有进行有针对性的研究。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种火电机组汽轮机高压调门流量特性修正方法，其目的是为了解决火电机组在参与电网调频调峰过程中的汽轮机高压调门自动控制问题，保证机组在调频调峰时，汽轮机高压调门开度与主蒸汽流量的线性对应。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
火电机组汽轮机高压调门流量特性修正方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步：在原汽轮机数字电液控制系统的逻辑组态综合阀位控制回路中增加火电机组汽轮机高压调门流量特性修正控制回路接口；
第二步：进行火电机组汽轮机高压调门流量特性修正控制回路逻辑组态，并将其输出引入到火电机组汽轮机高压调门流量特性修正回路接口中作为综合阀位指令的偏置修正信号；
第三步：控制系统投入实际运行，根据实时运行曲线，在线整定火电机组汽轮机高压调门流量特性修正控制回路相关参数，最终达到预期的控制效果。
所述的火电机组汽轮机高压调门流量特性修正控制回路包括判断机组的运行状态，依据机组不同的运行状态计算机组的综合阀位指令的偏置修正信号。
所述的机组的运行状态，包括一次调频动作、二次调频动作、高压调门所处位置、单阀运行方式、顺序阀运行方式、机组的主蒸汽压力高低。
所述的机组的综合阀位指令的偏置修正信号，是由多个基于机组运行状态的修正量，和多个基于机组运行状态的修正系数组成，包括一次调频修正量、二次调频修正量、顺序阀方式综合阀位指令修正系数、顺序阀方式主蒸汽压力修正系数、单阀方式综合阀位指令修正系数、单阀方式主蒸汽压力修正系数。
所述的火电机组汽轮机高压调门流量特性修正控制回路相关参数的整定方法为，将系统投入实际运行，根据机组调频调峰控制运行曲线和汽轮机高压调门控制曲线，反复在线整定相关参数，保证机组在调频调峰时，汽轮机高压调门开度与主蒸汽流量的线性对应。
本发明的有益效果是：
（1）通过对机组运行状态的判断，准确控制机组不同运行状态时的汽轮机高压调门的开度，保证机组在参与调频调峰时的汽轮机高压调门开度与主蒸汽流量的线性对应，从而实现充分发挥设备潜力，在满足电网调频调峰要求的同时，保证主要参数的稳定性。
（2）可有效降低运行人员的劳动强度，且控制效果不依赖于运行人员的技术水平。
（3）实时性好，现场调试过程简单，便于工程实现。
附图说明：
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明算法逻辑图；
图2是本发明的工作流程框图。
具体实施方式
本发明是一种火电机组汽轮机高压调门流量特性修正方法，如图2所示，本发明的工流程包括如下步骤：
第一步：在原汽轮机数字电液控制系统的逻辑组态综合阀位控制回路中增加火电机组汽轮机高压调门流量特性修正控制回路接口；
第二步：进行火电机组汽轮机高压调门流量特性修正控制回路逻辑组态，并将其输出引入到火电机组汽轮机高压调门流量特性修正回路接口中作为综合阀位指令的偏置修正信号；
第三步：控制系统投入实际运行，根据实时运行曲线，在线整定火电机组汽轮机高压调门流量特性修正控制回路相关参数，最终达到预期的控制效果。
所述的火电机组汽轮机高压调门流量特性修正方法，其特征在于：所述的火电机组汽轮机高压调门流量特性修正控制回路包括判断机组的运行状态，依据机组不同的运行状态计算机组的综合阀位指令的偏置修正信号。
所述的火电机组汽轮机高压调门流量特性修正方法，其特征在于：所述的机组的运行状态，包括一次调频动作、二次调频动作、高压调门所处位置、单阀运行方式、顺序阀运行方式、机组的主蒸汽压力高低。
所述的火电机组汽轮机高压调门流量特性修正方法，其特征在于：所述的机组的综合阀位指令的偏置修正信号，是由多个基于机组运行状态的修正量，和多个基于机组运行状态的修正系数组成，包括一次调频修正量、二次调频修正量、顺序阀方式综合阀位指令修正系数、顺序阀方式主蒸汽压力修正系数、单阀方式综合阀位指令修正系数、单阀方式主蒸汽压力修正系数。
所述的火电机组汽轮机高压调门流量特性修正方法，其特征在于：所述的火电机组汽轮机高压调门流量特性修正控制回路相关参数的整定方法为，将系统投入实际运行，根据机组调频调峰控制运行曲线和汽轮机高压调门控制曲线，反复在线整定相关参数，保证机组在调频调峰时，汽轮机高压调门开度与主蒸汽流量的线性对应。
本发明的核心思想是火电机组在调频调峰过程中运行状态复杂多变，只有通过对机组运行状态的判断，准确控制机组不同运行状态时的汽轮机高压调门开度，才能保证机组在参与调频调峰时的负荷响应快速性和主要参数的稳定性。
本发明算法逻辑图，即火电机组汽轮机高压调门流量特性修正控制算法逻辑如图1所示。图1中，一次调频目标，二次调频增量目标，综合阀位指令，主蒸汽压力，顺序阀方式均可直接从控制系统实时数据库中读取。f1(x)为非线性函数发生器，其输入为一次调频目标，输出为一次调频影响的综合阀位指令的偏置修正量。f2(x)为非线性函数发生器，其输入为二次调频增量目标，输出为二次调频影响的综合阀位指令的偏置修正量。f3(x)为非线性函数发生器，其输入为综合阀位指令，输出为单阀方式下综合阀位指令的偏置修正量修正系数，范围0~1，用于修正此工况下阀门流量曲线的线性度。f4(x)为非线性函数发生器，其输入为主蒸汽压力，输出为单阀方式下综合阀位指令的偏置修正量修正系数，范围0~2，用于修正主蒸汽压力不同时的流量特性。f5(x)为非线性函数发生器，其输入为综合阀位指令，输出为顺序阀方式下综合阀位指令的偏置修正量修正系数，范围0~1，用于修正此工况下阀门流量曲线的线性度。f6(x)为非线性函数发生器，其输入为主蒸汽压力，输出为顺序阀方式下综合阀位指令的偏置修正量修正系数，范围0~2，用于修正主蒸汽压力不同时的流量特性。f1(x)、f2(x)的功能是形成机组参与电网调频调峰时的火电机组汽轮机高压调门开度的偏置修正量基准值，f3(x)、f4(x)、f5(x)、f6(x)则根据机组运行的不同状态对基准值进行修正。f1(x)、f2(x)、f3(x)、f4(x)、f5(x)、f6(x)的参数可根据实时曲线在线整定，整定的原则是通过现有控制系统，保证机组在调频调峰响应快速稳定的同时，自动将主要参数控制在合理范围内。
下面以某600MW超临界火电机组为例，介绍算法参数整定结果，如表1所示。
机组概况：该600MW超临界燃煤发电机组锅炉为哈尔滨锅炉厂有限责任公司制造，汽轮机为哈尔滨汽轮机厂有限责任公司制造，发电机为哈尔滨电机厂有限责任公司制造。该机组汽轮机为超临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽凝汽式汽轮机。分散控制系统（DCS）与汽轮机数字电液调节（DEH）系统一体化设计，均采用的是美国福克斯波罗公司技术，协调控制系统采用以锅炉跟随为基础的协调控制系统，燃水比控制采用水跟煤方式，DEH系统控制汽轮发电机组的转速和功率，从而满足机组并网发电的要求。
表1中与f1(x)对应的x为一次调频目标（MW）；与f2(x)对应的x为二次调频增量目标（MW）；与f3(x)对应的x为综合阀位指令（%）；与f4(x)对应的x为主蒸汽压力（MPa）；与f5(x)对应的x为综合阀位指令（%）；与f6(x)对应的x为主蒸汽压力（MPa）；该机组的一次调频目标、二次调频增量目标、综合阀位指令、主蒸汽压力均可直接从控制系统实时数据库中读取；完成火电机组汽轮机高压调门流量特性修正控制回路逻辑组态，并将其输出引入到火电机组汽轮机高压调门流量特性修正控制回路接口中作为综合阀位指令的偏置修正信号后，将系统投入实际运行，根据机组调频调峰控制运行曲线和汽轮机高压调门控制曲线，反复在线整定f1(x)、f2(x)、f3(x)、f4(x)、f5(x)、f6(x)相应参数，保证机组在调频调峰响应快速稳定的同时，自动将主要参数控制在合理范围内，有效降低了运行人员的劳动强度；现场调试过程简单，便于工程实现。
表1 火电机组汽轮机高压调门流量特性修正控制参数整定
| x(MW) | -36 | -2 | 0 | 2 | 36 |
| f1(x)(%) | -6 | 0 | 0 | 0 | 6 |
| x(MW) | -12 | -6 | 0 | 6 | 12 |
| f2(x)(%) | -2 | -1 | 0 | 1 | 2 |
| x(%) | 0 | 75 | 80 | 96 | 100 |
| f3(x) | 0.1 | 0.1 | 0 | 0 | 0.2 |
| x(MPa) | 0 | 16 | 19 | 22 | 25 |
| f4(x) | 1.1 | 1.1 | 1 | 1 | 0.9 |
| x(%) | 0 | 67 | 70 | 85 | 100 |
| f5(x)( | 0 | 0 | 0.2 | 0 | 0 |
| x(MPa) | 0 | 16 | 19 | 22 | 25 |
| f6(x) | 1.2 | 1.2 | 1.1 | 1.1 | 1 |
Claims (5)
1.火电机组汽轮机高压调门流量特性修正方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步：在原汽轮机数字电液控制系统的逻辑组态综合阀位控制回路中增加火电机组汽轮机高压调门流量特性修正控制回路接口；
第二步：进行火电机组汽轮机高压调门流量特性修正控制回路逻辑组态，并将其输出引入到火电机组汽轮机高压调门流量特性修正回路接口中作为综合阀位指令的偏置修正信号；
第三步：控制系统投入实际运行，根据实时运行曲线，在线整定火电机组汽轮机高压调门流量特性修正控制回路相关参数，最终达到预期的控制效果。
2.根据权利要求1所述的火电机组汽轮机高压调门流量特性修正方法，其特征在于：所述的火电机组汽轮机高压调门流量特性修正控制回路包括判断机组的运行状态，依据机组不同的运行状态计算机组的综合阀位指令的偏置修正信号。
3.根据权利要求2所述的火电机组汽轮机高压调门流量特性修正方法，其特征在于：所述的机组的运行状态，包括一次调频动作、二次调频动作、高压调门所处位置、单阀运行方式、顺序阀运行方式、机组的主蒸汽压力高低。
4.根据权利要求2所述的火电机组汽轮机高压调门流量特性修正方法，其特征在于：所述的机组的综合阀位指令的偏置修正信号，是由多个基于机组运行状态的修正量，和多个基于机组运行状态的修正系数组成，包括一次调频修正量、二次调频修正量、顺序阀方式综合阀位指令修正系数、顺序阀方式主蒸汽压力修正系数、单阀方式综合阀位指令修正系数、单阀方式主蒸汽压力修正系数。
5.根据权利要求1所述的火电机组汽轮机高压调门流量特性修正方法，其特征在于：所述的火电机组汽轮机高压调门流量特性修正控制回路相关参数的整定方法为，将系统投入实际运行，根据机组调频调峰控制运行曲线和汽轮机高压调门控制曲线，反复在线整定相关参数，保证机组在调频调峰时，汽轮机高压调门开度与主蒸汽流量的线性对应。
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