CN105089717B - 汽轮机机组主蒸汽压力控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种汽轮机机组主蒸汽压力控制方法及系统，该方法包括：获取所述机组中调节级压力的实际测量值；计算所述机组的实际运行负荷与给定运行负荷的负荷偏差；根据所述负荷偏差计算所述负荷偏差所造成的调节级压力偏差，并对所述调节级压力的实际测量值进行偏差修正；根据修正后的调节级压力按预先标定好的主蒸汽压力与调节级压力关系曲线计算主蒸汽压力。本发明主要通过调节级压力的测量、修正以及向主蒸汽压力的转换得到主蒸汽压力的设定值，可以有效减小由于机组负荷的动态波动而导致机组运行阀位的变动、确保机组在定压‑滑压‑定压运行方式下的安全经济性能，提升了机组控制品质和经济性指标。
Description
技术领域
本发明涉及蒸汽动力工程，具体涉及一种汽轮机机组主蒸汽压力控制方法及系统。
背景技术
热电联产具有节约能源、改善环境、提高供热质量等综合效益，是我国推进节能减排工作的重要技术举措，是现有供热方式中比较经济的运营方式。近几年来，各大、中城市积极响应落实国家政策，开始了大规模的热电联产集中供热工程建设或改造，相继一些在役200MW、300MW、600MW大型机组进行了供热改造，实现了热电联产，为改善城市环境、改善民生工程做出了重要贡献。
作为热动力机械的重要组成部分，汽轮机以其单机功率大、效率高、寿命长等优点广泛应用于热电联产的相关工业活动中。目前，多数在役亚临界参数以上大型机组均采用传统的定压-滑压-定压运行方式，即在低负荷和高负荷区采用定压调节方式，而在中负荷区采用滑压调节方式。该技术使得机组在所有变负荷区域内都有较高的热经济性及较小的热应力，而且调节方式灵活、灵敏度高，是目前大容量调峰机组最常用的一种方式。
然而，该技术中，给定负荷与给定主蒸汽压力被设定成一一对应的线性关系。但是由于机组供热之后，一部分蒸汽被抽出用于供热，没有经过汽轮机装置和发电机转化为电能，使得机组的实际发电量了发生变化。而且，由于机组用于供热的抽汽量会随着环境天气或生产工艺等因素的变化而变化，这必然会导致机组负荷或主蒸汽流量发生相应的变化。此时，假若仍采用现有设计中的定压-滑压-定压运行曲线来运行，机组的主蒸汽压力必然会产生较大偏差，机组运行的调节阀的阀位也会存在较大的波动，无法保证机组运行处于最佳的方式，影响到机组运行的安全经济性。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供一种汽轮机机组主蒸汽压力控制方法及系统，主要通过调节级压力的测量、修正以及向主蒸汽压力的转换得到主蒸汽压力的设定值，可以有效减小由于机组负荷的动态波动而导致机组运行阀位的变动、确保机组在定压-滑压-定压运行方式下的安全经济性能，提升了机组控制品质和经济性指标。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种汽轮机机组主蒸汽压力控制方法，其特征在于，该方法包括：
获取所述机组中调节级压力的实际测量值；
计算所述机组的实际运行负荷与给定运行负荷的负荷偏差；
根据所述负荷偏差计算所述负荷偏差所造成的调节级压力偏差，并对所述调节级压力的实际测量值进行偏差修正；
根据修正后的调节级压力按预先标定好的主蒸汽压力与调节级压力关系曲线计算主蒸汽压力。
优选地，所述获取所述机组中调节级压力的实际测量值包括：同时测量对应于同一调节级压力的多个测量点处的调节级压力；从多个测量点处测得的调节级压力中选取三个可靠度最高的测量数据；计算选取得到的三个测量数据的平均值，作为所述调节级压力的实际测量值。
优选地，所述对所述调节级压力的实际测量值进行偏差修正包括：若所述调节级压力偏差不大于预定的偏差下限，则以所述偏差下限的值对所述调节级压力的实际测量值进行偏差修正；若所述调节级压力偏差不小于预定的偏差上限，则以所述偏差上限的值对所述调节级压力的实际测量值进行偏差修正；若所述调节级压力偏差介于所述偏差下限与所述偏差上限之间，则以所述调节级压力偏差的值对所述调节级压力的实际测量值进行偏差修正。
优选地，所述主蒸汽压力与调节级压力关系曲线是预先根据机组的定压-滑压-定压运行模式下的主蒸汽压力与调节级压力的曲线函数，并以给定条件下机组配汽特性试验标定后得到的。
优选地，该方法还包括：根据计算得到的主蒸汽压力调整机组运行状态下的主蒸汽压力的设定值。
一种汽轮机机组主蒸汽压力控制系统，该系统包括：
调节级压力测量模块，用于获取所述机组中调节级压力的实际测量值；
负荷偏差计算模块，用于计算所述机组的实际运行负荷与给定运行负荷的负荷偏差；
偏差修正模块，用于根据所述负荷偏差计算所述负荷偏差所造成的调节级压力偏差，并对所述调节级压力的实际测量值进行偏差修正；
主蒸汽压力计算模块，用于根据修正后的调节级压力按预先标定好的主蒸汽压力与调节级压力关系曲线计算主蒸汽压力。
优选地，调节级压力测量模块包括：多个调节级压力测量单元，用于同时测量对应于同一调节级压力的多个测量点处的调节级压力；测量数据选取单元，用于从多个测量点处测得的调节级压力中选取三个可靠度最高的测量数据；平均值计算单元，用于计算选取得到的三个测量数据的平均值，作为所述调节级压力的实际测量值。
优选地，所述偏差修正模块包括：下限截止单元，用于在所述调节级压力偏差不大于预定的偏差下限时，以所述偏差下限的值对所述调节级压力的实际测量值进行偏差修正；上限截止单元，用于在所述调节级压力偏差不小于预定的偏差上限时，以所述偏差上限的值对所述调节级压力的实际测量值进行偏差修正；偏差修正单元，用于在所述调节级压力偏差介于所述偏差下限与所述偏差上限之间时，以所述调节级压力偏差的值对所述调节级压力的实际测量值进行偏差修正。
优选地，所述主蒸汽压力与调节级压力关系曲线是预先根据机组的定压-滑压-定压运行模式下的主蒸汽压力与调节级压力的曲线函数，并以给定条件下机组配汽特性试验标定后得到的。
优选地，所述系统还包括：主蒸汽压力设定模块，用于根据计算得到的主蒸汽压力调整机组运行状态下的主蒸汽压力的设定值。
(三)有益效果
本发明至少具有如下的有益效果：
本发明主要通过调节级压力的测量、修正和标定来实现对主蒸汽压力的优化控制过程。具体来说，本发明将实际运行负荷与给定运行负荷的负荷偏差转换成了对调节级压力测量值的偏差修正值，即考虑到了各种因素对于机组运行负荷造成的偏差。之后，根据预先标定好的调节级压力与主蒸汽压力的关系曲线来计算对应于修正后的调节级压力对应的主蒸汽测量的值。
也就是说，本发明利用调节级压力这一参量将负荷偏差与主蒸汽压力联系起来，并给出了用于计算对应主蒸汽压力的方法。由于其考虑到了负荷偏差这一因素，因而可以有效减小由于机组负荷的动态波动而导致机组运行阀位的变动、确保机组在定压-滑压-定压运行方式下的安全经济性能，提升了机组控制品质和经济性指标。
当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例中一种汽轮机机组主蒸汽压力控制方法的流程图；
图2是本发明一个实施例中一种汽轮机机组主蒸汽压力控制系统的系统框图；
图3是本发明一个实施例中优选条件下的汽轮机机组主蒸汽压力控制系统的系统框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例提供了一种汽轮机机组主蒸汽压力控制方法，参见图1，该方法包括：
步骤101：获取所述机组中调节级压力的实际测量值；
步骤102：计算所述机组的实际运行负荷与给定运行负荷的负荷偏差；
步骤103：根据所述负荷偏差计算所述负荷偏差所造成的调节级压力偏差，并对所述调节级压力的实际测量值进行偏差修正；
步骤104：根据修正后的调节级压力按预先标定好的主蒸汽压力与调节级压力关系曲线计算主蒸汽压力。
如上所述，这里主要通过调节级压力的测量、修正和标定来实现对主蒸汽压力的优化控制过程。具体来说，本发明将实际运行负荷与给定运行负荷的负荷偏差转换成了对调节级压力测量值的偏差修正值，即考虑到了各种因素对于机组运行负荷造成的偏差。之后，根据预先标定好的调节级压力与主蒸汽压力的关系曲线来计算对应于修正后的调节级压力对应的主蒸汽测量的值。
也就是说，这里利用调节级压力这一参量将负荷偏差与主蒸汽压力联系起来，并给出了用于计算对应主蒸汽压力的方法。由于其考虑到了负荷偏差这一因素，因而可以有效减小由于机组负荷的动态波动而导致机组运行阀位的变动、确保机组在定压-滑压-定压运行方式下的安全经济性能，提升了机组控制品质和经济性指标。
优选地，所述获取所述机组中调节级压力的实际测量值包括：同时测量对应于同一调节级压力的多个测量点处的调节级压力；从多个测量点处测得的调节级压力中选取三个可靠度最高的测量数据；计算选取得到的三个测量数据的平均值，作为所述调节级压力的实际测量值。也就是说，对于调节级压力的实际测量值中选取可靠度最高的数据，并将平均值作为测量值，从而可以提高测量的可靠性，有利于提高整个控制方法的可靠性。这里所说的可靠性可以同时包括准确度、精确度、时间上的稳定性、空间上的稳定性、时延特性等要素中的任意多个要素。
优选地，所述对所述调节级压力的实际测量值进行偏差修正包括：若所述调节级压力偏差不大于预定的偏差下限，则以所述偏差下限的值对所述调节级压力的实际测量值进行偏差修正；若所述调节级压力偏差不小于预定的偏差上限，则以所述偏差上限的值对所述调节级压力的实际测量值进行偏差修正；若所述调节级压力偏差介于所述偏差下限与所述偏差上限之间，则以所述调节级压力偏差的值对所述调节级压力的实际测量值进行偏差修正。也就是说，这里设置偏差修正值的上限和下限，在高于上限或低于下限时就按照上限或下限的值进行修正。这样的设计可以保障修正不对控制过程造成太大影响，避免计算出的主蒸汽压力的数值波动。
优选地，所述主蒸汽压力与调节级压力关系曲线是预先根据机组的定压-滑压-定压运行模式下的主蒸汽压力与调节级压力的曲线函数，并以给定条件下机组配汽特性试验标定后得到的。也就是说，先由定压-滑压-定压运行模式下的主蒸汽压力与调节级压力的曲线函数确定其带参数的函数表达(理论计算)，再由实际的给定条件下机组配汽特性试验对各个参数进行数值标定，从而可以保障用于计算主蒸汽压力的关系曲线的可靠程度。
优选地，汽轮机机组主蒸汽压力控制方法还包括：根据计算得到的主蒸汽压力调整机组运行状态下的主蒸汽压力的设定值。亦即在得到计算结果中的主蒸汽压力值后，将这个值作为主蒸汽压力的设定值，就相当于对原有主蒸汽压力设定曲线的一个实时校正，从而可以避免负荷偏差带来的不良影响。
实施例2
本发明实施例提出了一种汽轮机机组主蒸汽压力控制系统，参见图2，该系统包括：
调节级压力测量模块201，用于获取所述机组中调节级压力的实际测量值；
负荷偏差计算模块202，用于计算所述机组的实际运行负荷与给定运行负荷的负荷偏差；
偏差修正模块203，用于根据所述负荷偏差计算所述负荷偏差所造成的调节级压力偏差，并对所述调节级压力的实际测量值进行偏差修正；
主蒸汽压力计算模块204，用于根据修正后的调节级压力按预先标定好的主蒸汽压力与调节级压力关系曲线计算主蒸汽压力。
其中：
优选地，调节级压力测量模块包括：多个调节级压力测量单元，用于同时测量对应于同一调节级压力的多个测量点处的调节级压力；测量数据选取单元，用于从多个测量点处测得的调节级压力中选取三个可靠度最高的测量数据；平均值计算单元，用于计算选取得到的三个测量数据的平均值，作为所述调节级压力的实际测量值。
优选地，所述偏差修正模块包括：下限截止单元，用于在所述调节级压力偏差不大于预定的偏差下限时，以所述偏差下限的值对所述调节级压力的实际测量值进行偏差修正；上限截止单元，用于在所述调节级压力偏差不小于预定的偏差上限时，以所述偏差上限的值对所述调节级压力的实际测量值进行偏差修正；偏差修正单元，用于在所述调节级压力偏差介于所述偏差下限与所述偏差上限之间时，以所述调节级压力偏差的值对所述调节级压力的实际测量值进行偏差修正。
优选地，所述主蒸汽压力与调节级压力关系曲线是预先根据机组的定压-滑压-定压运行模式下的主蒸汽压力与调节级压力的曲线函数，并以给定条件下机组配汽特性试验标定后得到的。
优选地，所述系统还包括：主蒸汽压力设定模块，用于根据计算得到的主蒸汽压力调整机组运行状态下的主蒸汽压力的设定值。
这里的控制系统的每个模块或单元都与实施例1中的控制方法中的每个步骤的技术特征相对应，因而起到相同的作用，具有相同的有益效果。
为了更清楚地说明本发明的技术方案，这里给出一种优选条件下的汽轮机机组主蒸汽压力控制系统，参见图3，其包括包括3个函数处理模块f1(x)、f2(x)和f3(x)、2个功能模块∑(ks)和∑(kp)、调节级压力传感器得到的三个测量值P1、P2和P3、主蒸汽压力传感器、机组给定负荷指令S1、机组运行负荷指令S2。
其工作原理如下：
第一步，将所述调节级压力传感器信号进行调节级压力选择，选取其中三个可靠的调节级压力值P1、P2、P3输入函数模块f1(x)，对这三个数值进行平均值计算并输出；
第二步，将所述机组给定负荷指令信号和实际运行负荷指令信号输入功能模块∑(ks)进行减法计算，将该负荷偏差值作为输入端接入函数模块f2(x)，进行对应调节级偏差量计算，并完成偏差值的高低限设置；
第三步，把该负荷动态偏差引起的调节级偏差值和实际调节级压力中间值一同接入功能模块加法器∑(kp)中，完成目标调节级压力的计算；
第四步，将机组目标调节级压力输入函数模块f3(x)，计算该目标调节级压力下所对应的目标主蒸汽压力值p，以完成机组定压-滑压-定压运行中给定主蒸汽压力的控制优化过程。
可见，该系统可以根据机组负荷动态变化情况及时对主蒸汽压力进行动态偏差修正，解决了汽轮机机组，特别是供热汽轮机机组在滑压运行区域内运行方式不合理、高调节阀阀门的阀位波动大等问题。
综上所述，本发明主要通过调节级压力的测量、修正和标定来实现对主蒸汽压力的优化控制过程。具体来说，本发明将实际运行负荷与给定运行负荷的负荷偏差转换成了对调节级压力测量值的偏差修正值，即考虑到了各种因素对于机组运行负荷造成的偏差。之后，根据预先标定好的调节级压力与主蒸汽压力的关系曲线来计算对应于修正后的调节级压力对应的主蒸汽测量的值。
也就是说，本发明利用调节级压力这一参量将负荷偏差与主蒸汽压力联系起来，并给出了用于计算对应主蒸汽压力的方法。由于其考虑到了负荷偏差这一因素，因而可以有效减小由于机组负荷的动态波动而导致机组运行阀位的变动、确保机组在定压-滑压-定压运行方式下的安全经济性能，提升了机组控制品质和经济性指标。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种汽轮机机组主蒸汽压力控制方法，其特征在于，该方法包括：
获取所述机组中调节级压力的实际测量值；
计算所述机组的实际运行负荷与给定运行负荷的负荷偏差；
根据所述负荷偏差计算所述负荷偏差所造成的调节级压力偏差，并对所述调节级压力的实际测量值进行偏差修正；
根据修正后的调节级压力按预先标定好的主蒸汽压力与调节级压力关系曲线计算主蒸汽压力。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述机组中调节级压力的实际测量值包括：
同时测量对应于同一调节级压力的多个测量点处的调节级压力；
从多个测量点处测得的调节级压力中选取三个可靠度最高的测量数据；
计算选取得到的三个测量数据的平均值，作为所述调节级压力的实际测量值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述调节级压力的实际测量值进行偏差修正包括：
若所述调节级压力偏差不大于预定的偏差下限，则以所述偏差下限的值对所述调节级压力的实际测量值进行偏差修正；
若所述调节级压力偏差不小于预定的偏差上限，则以所述偏差上限的值对所述调节级压力的实际测量值进行偏差修正；
若所述调节级压力偏差介于所述偏差下限与所述偏差上限之间，则以所述调节级压力偏差的值对所述调节级压力的实际测量值进行偏差修正。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主蒸汽压力与调节级压力关系曲线是预先根据机组的定压-滑压-定压运行模式下的主蒸汽压力与调节级压力的曲线函数，并以给定条件下机组配汽特性试验标定后得到的。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
根据计算得到的主蒸汽压力调整机组运行状态下的主蒸汽压力的设定值。
6.一种汽轮机机组主蒸汽压力控制系统，该系统包括：
调节级压力测量模块，用于获取所述机组中调节级压力的实际测量值；
负荷偏差计算模块，用于计算所述机组的实际运行负荷与给定运行负荷的负荷偏差；
偏差修正模块，用于根据所述负荷偏差计算所述负荷偏差所造成的调节级压力偏差，并对所述调节级压力的实际测量值进行偏差修正；
主蒸汽压力计算模块，用于根据修正后的调节级压力按预先标定好的主蒸汽压力与调节级压力关系曲线计算主蒸汽压力。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，调节级压力测量模块包括：
多个调节级压力测量单元，用于同时测量对应于同一调节级压力的多个测量点处的调节级压力；
测量数据选取单元，用于从多个测量点处测得的调节级压力中选取三个可靠度最高的测量数据；
平均值计算单元，用于计算选取得到的三个测量数据的平均值，作为所述调节级压力的实际测量值。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述偏差修正模块包括：
下限截止单元，用于在所述调节级压力偏差不大于预定的偏差下限时，以所述偏差下限的值对所述调节级压力的实际测量值进行偏差修正；
上限截止单元，用于在所述调节级压力偏差不小于预定的偏差上限时，以所述偏差上限的值对所述调节级压力的实际测量值进行偏差修正；
偏差修正单元，用于在所述调节级压力偏差介于所述偏差下限与所述偏差上限之间时，以所述调节级压力偏差的值对所述调节级压力的实际测量值进行偏差修正。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述主蒸汽压力与调节级压力关系曲线是预先根据机组的定压-滑压-定压运行模式下的主蒸汽压力与调节级压力的曲线函数，并以给定条件下机组配汽特性试验标定后得到的。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
主蒸汽压力设定模块，用于根据计算得到的主蒸汽压力调整机组运行状态下的主蒸汽压力的设定值。
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhang Longying Inventor after: Shi Honghui Inventor after: Lu Jiayong Inventor after: Wang Xuefeng Inventor after: Wang Jin Inventor before: Lu Zhumao Inventor before: Liang Jizhong Inventor before: Wang Tianzheng Inventor before: Yu Hua Inventor before: Zhang Ping |
|
| COR | Change of bibliographic data | ||
| GR01 | Patent grant |