CN105258106A - 一种不同单元制机组间给水泵共享的负荷快减系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热工控制及自动化领域，公开了一种不同单元制机组间给水泵共享的负荷快减系统及方法，所述负荷快减系统包括：公共给水管道，其连通任意两台单元制机组的给水泵管道；调节装置，其设置在公共给水管道上，用于调节未发生给水泵跳闸的单元制机组通过公共给水管道向发生给水泵跳闸的单元制机组进行补水的补水量；以及控制装置，用于判断未发生给水泵跳闸的单元制机组的最大补水能力是否满足发生给水泵跳闸的单元制机组的补水需求，若是则控制调节装置进行补水量调节，否则先控制未发生给水泵跳闸的单元制机组进行负荷快减，再控制调节装置进行补水量调节。本发明解决了发生给水泵跳闸时，单台机组给水泵出力不够而导致的机组停运的问题。

Description

一种不同单元制机组间给水泵共享的负荷快减系统及方法

技术领域

本发明涉及热工控制及自动化领域，具体地，涉及一种不同单元制机组间给水泵共享的负荷快减系统及方法。

背景技术

目前，在火力发电机，300MW及以上容量的单元制机组都设计有辅机故障快速减负荷(RUNBACK)功能，简称RB功能。该RB功能的具体含义为：当单元制机组在50％及以上负荷运行时，重要辅机(送风机、引风机、一次风机、给水泵、炉水循环泵等2台及以上运行时)有一台发生故障跳闸，使机组最大理论出力低于当前实际负荷时，机组协调控制系统将机组负荷快速降低到所有辅机实际所能达到的相应出力，并控制机组参数在允许范围内，以保持机组继续运行。

因此，机组RB动作能否成功，除了和控制逻辑有关以外，还和辅机的出力大小密切相关。考虑成本的因素，机组辅机的出力一般设计为在满负荷的50％-60％。当发生给水泵RB时，由于锅炉热惯性过大、汽机关调门速度过慢和受给水泵出力等的限制，导致主参数(汽包水位或给水流量)越限，机组跳闸，因此给水泵RB失败的几率比其他辅机要高。

例如，某300MW循环流化床单元机组只配备了2台50％的给水泵，没有备用泵。当机组负荷在260MW及以上负荷时1台给水泵发生跳闸，由于循环流化床锅炉的热惯性过大导致蒸发量短时间难以下降，因此给水泵RB不能成功，只能选择触发MFT(MainFuelTrip，主燃料跳闸)停炉。

又如，某厂的900MW机组只配备了单台90％的汽动给水泵。当发生给水泵跳闸时，给水泵RB不能成功，只能触发MFT。

因此，对于单台机组，在发生给水泵跳闸时，往往无法成功实现RB，且容易因给水泵出力不够而导致机组停运。

发明内容

本发明的目的是提供一种不同单元制机组间给水泵共享的负荷快减系统及方法，用于解决当发生给水泵跳闸时，单台机组给水泵出力不够而导致的机组停运的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种不同单元制机组间给水泵共享的负荷快减系统，该负荷快减系统包括：公共给水管道，其连通任意两台单元制机组的给水泵管道；调节装置，其设置在所述公共给水管道上，用于调节未发生给水泵跳闸的单元制机组通过所述公共给水管道向发生给水泵跳闸的单元制机组进行补水的补水量；以及控制装置，其用于判断未发生给水泵跳闸的单元制机组的最大补水能力是否满足发生给水泵跳闸的单元制机组的补水需求，若是则控制所述调节装置进行补水量调节，否则先控制未发生给水泵跳闸的单元制机组进行负荷快减，再控制所述调节装置进行补水量调节。

本实用新型还提供了一种火力发电机系统，包括：至少两台单元制机组；以及上述的负荷快减系统。

本发明还提供了一种不同单元制机组间给水泵共享的负荷快减方法，该负荷快减方法包括：采用公共给水管道连通任意两台单元制机组的给水管道；以及判断未发生给水泵跳闸的单元制机组的最大补水能力是否满足发生给水泵跳闸的单元制机组的补水需求，若是则调节未发生给水泵跳闸的单元制机组通过所述公共给水管道向发生给水泵跳闸的单元制机组进行补水的补水量，否则先控制未发生给水泵跳闸的单元制机组进行负荷快减，再调节未发生给水泵跳闸的单元制机组通过所述公共给水管道向发生给水泵跳闸的单元制机组进行补水的补水量。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：在本发明中，当机组发生给水泵跳闸时，其他的机组能够通过公共给水管道向发生给水泵跳闸的机组补水。如果不能同时满足两台机组的给水量需求，则进行补水的机组会通过触发给水泵RB的方法来降低自身对给水量的需求，以协同保证2台或更多机组的给水量都能够满足要求，从而避免单台机组给水泵出力不够而导致的机组停运。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是常规火电厂配备的给水热力系统单元制机组的结构示意图。

图2是本发明实施例中不同单元制机组间给水泵共享的负荷快减系统的结构示意图。

图3是本发明实施例中控制装置的结构示意图。

图4是本发明实施例中控制装置进行补水控制的原理示意图。

图5是本发明实施例中不同单元制机组间给水泵共享的负荷快减方法的流程示意图。

附图标记说明

1低压加热器2除氧器

3前置泵4给水泵

5高压加热器6省煤器

7公共给水管道8调节装置

9控制装置

81截止阀82调节阀

83流量测量装置91采集单元

92判断单元93计算单元

94驱动单元

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图1所示，目前常规火电厂配备的给水热力系统单元制机组(为便于描述，后文中也直接称为机组)带有2台给水泵，由2台给水泵共同承担机组对给水流量的需求。该单元制机组进行给水热力调节的具体过程为：凝结水经过低压加热器1和除氧器2处理后，通过前置泵3分别进入给水泵4，再经由给水泵输送给高压加热器5，经高压加热后输送给省煤器6等设备。

对于这类常规单元制机组，当机组在高负荷(一般选择>50％负荷)，且2台运行给水泵中的1台给水泵跳闸时，单元制机组的控制系统会触发给水泵RB以及锅炉切除燃料(磨煤机、给煤机)，使协调控制系统转入TF(汽机跟随)方式，按照预订的滑压定值关小汽轮机调门，从而使机组负荷在较低的负荷点稳定，RB结束。

结合上述的常规单元制机组的RB过程，当单台给水泵的最大出力不能满足机组运行对给水的需求时，会发生汽包水位低(针对汽包炉)或者给水流量低(针对直流炉)等保护动作，使得给水泵RB动作失败。因此，对于只配了1台90％容量的给水泵的单元制机组，给水泵的跳闸容易直接触发锅炉主燃料跳闸保护(MFT)。

需说明的是，图1所示意的为火力发电厂的常规单元制机组的结构，其包括的各装置(低压加热器、除氧器等)和系统(控制系统、协调控制系统等)均是本领域常见的装置和系统，不是本发明所需要保护的技术方案，故本实施例中不对其原理及具体实施过程进行详细描述。

本实施例提供了一种不同单元制机组间给水泵共享的负荷快减系统，如图2所示，该负荷快减系统包括：公共给水管道7，其连通任意两台单元制机组的给水泵管道；调节装置8，其设置在所述公共给水管道7上，用于调节未发生给水泵跳闸的单元制机组通过所述公共给水管道向发生给水泵跳闸的单元制机组进行补水的补水量；以及控制装置9，其用于判断未发生给水泵跳闸的单元制机组的最大补水能力是否满足发生给水泵跳闸的单元制机组的补水需求，若是则控制所述调节装置进行补水量调节，否则先控制未发生给水泵跳闸的单元制机组进行负荷快减，再控制所述调节装置进行补水量调节。

其中，对于调节装置8，如图2中的虚线框所示，进一步包括：截止阀81(也称为截止门)，其设置在所述公共给水管道7上，用于控制所述公共给水管道的连通或关闭；以及调节阀82(也称为调节门)，其设置在所述公共给水管道7上，用于在所述截止阀81打开时，调节相邻的两台单元制机组通过所述公共给水管道7进行补水时的补水量。

本实施例中，可以包括有多台单元制机组，在各台单元制机组间均设置公共给水管道，以使当有单元制机组发生给水泵跳闸时，其他的单元制机组可以在控制装置和调节装置的管控下，向发生给水泵跳闸的单元制机组供水。下文将以两台相邻的单元制机组为例来详细描述本实施例的原理，且为便于说明，对于两台相邻的单元制机组，下文将未发生给水泵跳闸而进行补水的单元制机组称为本机组，将与本机组相邻的发生给水泵跳闸而需要进行补水的单元制机组称为邻机组。对于多台单元制机组(多于两台)的进行补水的具体实施过程，可通过在两台相邻的单元制机组的基础上，进行合理扩展而得知。

本实施例中，在两台相邻的单元制机组均正常运行时，公共给水管道处于热备用状态，截止阀81和调节阀82均关闭，当一台单元制机组发生给水泵跳闸时，截止阀81打开，由未发生给水泵跳闸的单元制机组补水，补水量由调节阀82控制。

另外，所述调节装置优选为还包括：流量测量装置83，其安装在所述公共给水管道上，用于实时测量通过所述公共给水管道进行补水时的补水量。本实施例中，该流量测量装置83优选为流量孔板。对于单元制机组，给水泵通过高压加热器向省煤器等设备供水时，也可安装流量孔板进行流量测量。

需说明的是，为了使图2所示意的相邻单元制机组间的负荷快减系统的结构更为清楚，图2为未示出控制装置9与单元制机组之间的通信关系。在实际应用中，控制装置9可集成在任一个单元制机组内部，也可以独立安装在所有单元制机组外部。控制装置9的安装位置根据建立公共给水管道时相应的管道布局及线缆布局等确定。

如图3所示，所述控制装置9包括：采集单元91，用于采集未发生给水泵跳闸的单元制机组的最大补水量和发生给水泵跳闸的单元制机组的补水需求量；判断单元92，其连接所述采集单元91，用于判断未发生给水泵跳闸的单元制机组的最大补水量是否大于或等于发生给水泵跳闸的单元制机组的补水需求量，若是则不触发任何单元制机组进行负荷快减，否则触发未发生给水泵跳闸的单元制机组进行负荷快减，以使未发生给水泵跳闸的单元制机组的最大补水量大于或等于发生给水泵跳闸的单元制机组的补水需求量；计算单元93，其连接所述判断单元92，用于根据未发生给水泵跳闸的单元制机组的最大补水量和发生给水泵跳闸的单元制机组的补水需求量计算出补水指令；驱动单元94，其连接所述计算单元93，用于根据所述补水指令驱动所述调节装置动作，以实现未发生给水泵跳闸的单元制机组向发生给水泵跳闸的单元制机组补水。

其中，所述计算单元93计算出的补水指令中包括了发生给水泵跳闸的单元制机组的补水需求量、提供补水的单元制机组需求的给水量等信息，以便协同两台单元制机组的给水量都能够满足要求。具体地，该补水指令可以表征按照发生给水泵跳闸的单元制机组的补水需求量进行补水，或者可以表征未发生给水泵跳闸的单元制机组根据发生给水泵跳闸的单元制机组的补水需求量以及各未发生给水泵跳闸的单元制机组的最大补水量按照比例进行补水，例如发生给水泵跳闸的单元制机组的补水需求量是100吨/小时，两台未发生给水泵跳闸的单元制机组的最大补水量分别为80吨/小时和120吨/小时，则该两台未发生给水泵跳闸的单元制机组分别按照40吨/小时和60吨/小时对发生给水泵跳闸的单元制机组进行补水。

另外，在其他实施例中，当一台单元制机组发生给水泵跳闸，有多台未发生给水泵跳闸的单元制机组向其补水时，补水指令不仅表征该发生给水泵跳闸的单元制机组的补水需求量和各台未发生给水泵跳闸的单元制机组的最大补水量，也还表征各台未发生给水泵跳闸的单元制机组的最大补水量排序，以使各台未发生给水泵跳闸的单元制机组按照最大补水量从高到低的顺序向发生给水泵跳闸的机组供水。举例说明，当单元制机组A发生给水泵跳闸时，其补水需求量为100吨/小时，此时有三台单元制机组B、C、D可以向该单元制机组A供水，其中单元制机组B、C、D的最大补水量分别为120吨/小时、60吨/小时和20吨/小时，此时按最大补水量由高到低的顺序，补水指令调节B、C、D分别向A供应的补水量为60吨/小时、30吨/小时和10吨/小时，这样B、C、D向A供水后，自身仍有富裕的水量，以便于有其他的单元制机组发生给水泵跳闸时，能及时地进行补水。另外，根据具体实践，也可调节B向A供应的补水量为100吨/小时，而C、D则不向A供水。

结合上文，本实施例中的控制装置9主要实现信息采集、信息判断、指令计算和驱动的功能，这些功能均为现有技术中的控制器或控制装置所具备的常规功能，因此在本实施例的控制装置9可直接采用现有技术中常用的控制器或控制装置，如单片机、DSP等，在具体应用时，只需要进行参数的适应性调整，而不需要对计算机程序进行实质改进。

如图4所示，所述控制装置9对单元制机组和调节装置8等进行控制的主要包括以下要点：

(1)当邻机组发生给水泵跳闸时，触发其本身的给水泵RB功能，并根据该邻机组本身的功率和给水泵的最大出力自动计算出该邻机组的补水需求量。

(2)本机组根据本身的功率和给水泵的最大出力自动计算出本机组能够提供的最大补水量。

(3)当本机组能够提供的最大补水量大于或者等于邻机组的补水需求量时，不触发本机组的给水泵RB回路，否则触发本机组的给水泵RB回路以减少本机组对给水量的需求。

(4)自动联锁打开补水的截止阀，由计算出的补水指令来自动控制补水的调节阀，向邻机组补水。

(5)在向邻机组自动补水的过程中，优先考虑本机组的给水需求和安全。

本实施例还提供了一种火力发电机系统，该火力发电机系统包括：至少两台单元制机组；以及上述的负荷快减系统。通过该负荷快减系统，可以使得火力发电机系统中2台或者多台机组都能够成功地实现给水泵RB。

此外，本实施例还提供了一种不同单元制机组间给水泵共享的负荷快减方法，该单元制机组间给水泵共享的负荷快减方法与上述的负载快减系统的原理及相应实施方案相同或相近，故下文对负荷快减方法的原理及部分实施方案不再累述。

如图5所示，该负荷快减方法包括：采用公共给水管道连通任意两台单元制机组的给水管道；以及判断未发生给水泵跳闸的单元制机组的最大补水能力是否满足发生给水泵跳闸的单元制机组的补水需求，若是则调节未发生给水泵跳闸的单元制机组通过所述公共给水管道向发生给水泵跳闸的单元制机组进行补水的补水量，否则先控制未发生给水泵跳闸的单元制机组进行负荷快减，再调节未发生给水泵跳闸的单元制机组通过所述公共给水管道向发生给水泵跳闸的单元制机组进行补水的补水量。

其中，所述判断未发生给水泵跳闸的单元制机组的最大补水能力是否满足发生给水泵跳闸的单元制机组的补水需求，包括：采集未发生给水泵跳闸的单元制机组的最大补水量和发生给水泵跳闸的单元制机组的补水需求量；以及判断所述最大补水量是否大于或等于所述补水需求量，若是则未发生给水泵跳闸的单元制机组的最大补水能力满足发生给水泵跳闸的单元制机组的补水需求，否则未发生给水泵跳闸的单元制机组的最大补水能力不满足发生给水泵跳闸的单元制机组的补水需求。

进一步地，所述调节两台单元制机组通过所述公共给水管道进行补水时的补水量，包括：调节公共给水管道上的截止阀打开或关闭；以及在公共给水管道上的截止阀打开时，调节公共给水管道上的调节阀的开度，以实现对补水量的调节。

进一步地，所述先控制未发生给水泵跳闸的单元制机组进行负荷快减，调节未发生给水泵跳闸的单元制机组通过所述公共给水管道向发生给水泵跳闸的单元制机组进行补水的补水量，具体包括：在未发生给水泵跳闸的单元制机组的最大补水能力是否不满足相邻的发生给水泵跳闸的单元制机组的补水需求时，触发未发生给水泵跳闸的单元制机组进行负荷快减，降低所述未发生给水泵跳闸的单元制机组的给水量需求；在所述未发生给水泵跳闸的单元制机组满足自身给水量需求的前提下，根据未发生给水泵跳闸的单元制机组的最大补水量和发生给水泵跳闸的单元制机组的补水需求量计算出补水指令；以及根据所述补水指令，使未发生给水泵跳闸的单元制机组向发生给水泵跳闸的单元制机组的补水。

对于本发明的实施例，在有单元制机组发生给水泵跳闸时，其他的单元制机组可以通过公共给水管道向发生给水泵跳闸的机组补水。如果不能满足两台机组的给水量需求，则本机组会通过触发给水泵RB的方法来降低对给水量的需求，以协同保证2台或更多机组的给水量都能够满足要求，以避免单台机组给水泵出力不够而导致的机组停运。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种不同单元制机组间给水泵共享的负荷快减系统，其特征在于，该负荷快减系统包括：

公共给水管道，其连通任意两台单元制机组的给水泵管道；

调节装置，其设置在所述公共给水管道上，用于调节未发生给水泵跳闸的单元制机组通过所述公共给水管道向发生给水泵跳闸的单元制机组进行补水的补水量；以及

控制装置，其用于判断未发生给水泵跳闸的单元制机组的最大补水能力是否满足发生给水泵跳闸的单元制机组的补水需求，若是则控制所述调节装置进行补水量调节，否则先控制未发生给水泵跳闸的单元制机组进行负荷快减，再控制所述调节装置进行补水量调节。

2.根据权利要求1所述的负荷快减系统，其特征在于，所述调节装置包括：

截止阀，其设置在所述公共给水管道上，用于控制所述公共给水管道的连通或关闭；以及

调节阀，其设置在所述公共给水管道上，用于在所述截止阀打开时，调节未发生给水泵跳闸的单元制机组通过所述公共给水管道向发生给水泵跳闸的单元制机组进行补水的补水量。

3.根据权利要求2所述的负荷快减系统，其特征在于，所述调节装置还包括：

安装在所述公共给水管道上的流量测量装置，用于实时测量通过所述公共给水管道进行补水时的补水量。

4.根据权利要求1所述的负荷快减系统，其特征在于，所述控制装置包括：

采集单元，用于采集未发生给水泵跳闸的单元制机组的最大补水量和发生给水泵跳闸的单元制机组的补水需求量；

判断单元，其连接所述采集单元，用于判断未发生给水泵跳闸的单元制机组的最大补水量是否大于或等于发生给水泵跳闸的单元制机组的补水需求量，若是则不触发任何单元制机组进行负荷快减，否则触发未发生给水泵跳闸的单元制机组进行负荷快减；

计算单元，其连接所述判断单元，用于根据未发生给水泵跳闸的单元制机组的最大补水量和发生给水泵跳闸的单元制机组的补水需求量计算出补水指令；以及

驱动单元，其连接所述计算单元，用于根据所述补水指令驱动所述调节装置动作，以实现未发生给水泵跳闸的单元制机组向发生给水泵跳闸的单元制机组补水。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的负荷快减系统，其特征在于，所述控制装置集成在任一个单元制机组内部，或者所述控制装置独立安装在所有单元制机组外部。

6.一种火力发电机系统，其特征在于，包括：

至少两台单元制机组；

以及权利要求1-5中任一项所述的负荷快减系统。

7.一种不同单元制机组间给水泵共享的负荷快减方法，其特征在于，该负荷快减方法包括：

采用公共给水管道连通任意两台单元制机组的给水管道；以及

判断未发生给水泵跳闸的单元制机组的最大补水能力是否满足发生给水泵跳闸的单元制机组的补水需求，若是则调节未发生给水泵跳闸的单元制机组通过所述公共给水管道向发生给水泵跳闸的单元制机组进行补水的补水量，否则先控制未发生给水泵跳闸的单元制机组进行负荷快减，再调节未发生给水泵跳闸的单元制机组通过所述公共给水管道向发生给水泵跳闸的单元制机组进行补水的补水量。

8.根据权利要求7所述的负荷快减方法，其特征在于，所述判断未发生给水泵跳闸的单元制机组的最大补水能力是否满足发生给水泵跳闸的单元制机组的补水需求包括：

采集未发生给水泵跳闸的单元制机组的最大补水量和发生给水泵跳闸的单元制机组的补水需求量；以及

判断所述最大补水量是否大于或等于所述补水需求量，若是则未发生给水泵跳闸的单元制机组的最大补水能力满足发生给水泵跳闸的单元制机组的补水需求，否则未发生给水泵跳闸的单元制机组的最大补水能力不满足发生给水泵跳闸的单元制机组的补水需求。

9.根据权利要求7所述的负荷快减方法，其特征在于，所述调节未发生给水泵跳闸的单元制机组通过所述公共给水管道向发生给水泵跳闸的单元制机组进行补水的补水量包括：

调节公共给水管道上的截止阀打开或关闭；以及

在公共给水管道上的截止阀打开时，调节公共给水管道上的调节阀的开度，以实现对未发生给水泵跳闸的单元制机组通过所述公共给水管道向发生给水泵跳闸的单元制机组进行补水的补水量的调节。

10.根据权利要求7所述的负荷快减方法，其特征在于，所述先控制未发生给水泵跳闸的单元制机组进行负荷快减，再调节未发生给水泵跳闸的单元制机组通过所述公共给水管道向发生给水泵跳闸的单元制机组进行补水的补水量，包括：

在未发生给水泵跳闸的单元制机组的最大补水能力是否不满足发生给水泵跳闸的单元制机组的补水需求时，触发未发生给水泵跳闸的单元制机组进行负荷快减，降低所述未发生给水泵跳闸的单元制机组的给水量需求；

在所述未发生给水泵跳闸的单元制机组满足自身给水量需求的前提下，根据未发生给水泵跳闸的单元制机组的最大补水量和发生给水泵跳闸的单元制机组的补水需求量计算出补水指令；以及

根据所述补水指令，使未发生给水泵跳闸的单元制机组通过公共给水管道向发生给水泵跳闸的单元制机组补水。