CN105317475A - 基于汽轮机调门阀点的机组负荷协调控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于汽轮机调门阀点的机组负荷协调控制方法，包括以下步骤：1)通过修改汽轮机数字电调系统DEH中调门配汽函数，消除调门重叠度；2)取消汽轮机主控中原先的负荷控制或汽压控制回路，将汽轮机主控指令设为负荷指令的开环函数；汽轮机主控不主动响应负荷的变化，只在变负荷初期或者一次调频动作时才参与调节；3)采用凝结水节流参与负荷调节，加快变负荷初期的负荷响应；4)加快锅炉煤水响应速率，优化煤水超调方式，提高机组整体变负荷能力。与现有技术相比，本发明具有提高机组运行经济性、实现节能减排等优点。

Description

基于汽轮机调门阀点的机组负荷协调控制方法

技术领域

本发明涉及火力发电机组的自动控制领域，尤其是涉及一种基于汽轮机调门阀点的机组负荷协调控制方法。

背景技术

超(超)临界火力发电机组的协调控制方式大都采用基于CBF(锅炉跟踪)或基于CTF(汽机跟踪)的方式，在CBF方式下锅炉控汽压，汽机控负荷；而在CTF方式下，锅炉控负荷，汽机控汽压。为了满足电网对发电机组变负荷性能要求，很多机组采用以CBF为主的控制方式，以加快负荷响应，提高负荷控制精度。但这种方式需要汽机调门处于节流状态(单阀调节时，所有调门都要节流；顺序阀调节时，某一个调门存在节流)，牺牲机组运行经济性来满足变负荷性能控制要求。为此有些单阀调节的机组采用了汽机调门全开滑压运行的方式，在变负荷中不直接参与负荷调节或者汽压控制，只由锅炉来响应负荷指令的变化。但在顺序阀调节的机组中，目前的方式都是依靠其中一个(或几个)调门节流参与调节，在获得负荷(或主蒸汽压力)调节性能的同时也造成了调门节流损失，影响机组运行经济性。而对于顺序阀调节的汽轮机组，其运行效率最佳点应是在阀点处，即某几个调门全开，其余调门全关。但在常规的负荷协调控制系统下，无法实现这种最经济的运行方式。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于汽轮机调门阀点的机组负荷协调控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于汽轮机调门阀点的机组负荷协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)通过修改汽轮机数字电调系统DEH中调门配汽函数，消除调门重叠度；

2)取消汽轮机主控中原先的负荷控制或汽压控制回路，将汽轮机主控指令设为负荷指令的开环函数；汽轮机主控不主动响应负荷的变化，只在变负荷初期或者一次调频动作时才参与调节；

3)采用凝结水节流参与负荷调节，加快变负荷初期的负荷响应；

4)加快锅炉煤水响应速率，优化煤水超调方式，提高机组整体变负荷能力。

所述的通过修改汽轮机数字电调系统DEH中调门配汽函数，消除调门重叠度具体为：

在加负荷时，当前一个调门全部开足后才开启后一个调门；在减负荷时，当前一个调门全部关闭时才关小后一个调门，调门之间没有重叠度。

所述的取消汽轮机主控中原先的负荷控制或汽压控制回路，将汽轮机主控指令设为负荷指令的开环函数具体为：

汽轮机主控不再调节机组负荷或主蒸汽压力，只是根据负荷指令开环控制，在低负荷处时，将前二个阀全开并滑压运行，随着负荷增加到设定负荷处开始开启第三个调门，之后随着负荷指令增加逐渐开大第三个调门，当第三个调门全开后三阀滑压运行，最后接近额定主汽压后，开启最后一个调门，维持额定主汽压。

所述的汽轮机主控不主动响应负荷的变化，在一次调频动作时才参与调节具体为：

当调门处于阀点运行或者开环控制时，若发生一次调频动作，汽轮机主控通过开大或关小某一个调门，来快速改变机组负荷，满足一次调频需求，当一次调频恢复后调门仍回到原先的阀点或开环控制位置处。

所述的采用凝结水节流参与负荷调节，加快变负荷初期的负荷响应，具体为：

负荷指令和实际负荷的偏差送至凝结水调门，在需要加负荷时，迅速关小凝结水调门，减少凝结水流量，从而自发的减少低加抽汽量，增加低压缸做功蒸汽量，从而增加机组负荷；

在需要减负荷时，迅速开大凝结水调门，增加凝结水流量，从而自发的增加低加抽取量，减少低压缸做功蒸汽量，从而减少机组负荷，凝结水流量改变后机组负荷能较快发生变化，从而加快变负荷初期的负荷响应。

所述的加快锅炉煤水响应速率，优化煤水超调方式，提高机组整体变负荷能力，具体为：

由于汽机调门不再主动响应机组负荷指令的变化，故需要适当加快锅炉煤水指令的变化，修正煤水主控函数，保持合理的煤水比；

增加给水焓值或温度控制的智能死区，改善给水对负荷的响应特性；

采用智能煤水超调方式，根据当前机组的蓄能状态确定超调的幅度和持续时间，加快锅炉响应速率，提高机组整体变负荷能力。

与现有技术相比，本发明具有本发明通过修改汽轮机调门控制DEH中阀门函数，取消调门重叠度，汽机主控指令开环控制，优化锅炉燃烧率控制，实现汽轮机阀点运行，提高机组运行经济性，达到节能减排的目的。

附图说明

图1为有调门重叠度的配汽函数曲线图；

图2为无调门重叠度的配汽函数曲线图；

图3为负荷指令和汽机阀位指令关系曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

对于顺序阀调节的机组，在常规方式下调门开启或关闭时都具有重叠度，即在加负荷过程中一个调门还没有完全开启时会预先开启下一个调门，在减负荷过程中一个调门还没有完全关闭前会预先关闭下一个调门。另外，汽轮机调门总是处于控负荷(CBF方式)或者控压力(CTF方式)状态，而机组运行时几乎没有绝对稳定的工况，一旦工况有所改变，则其中一个或几个调门就会参与调节，造成调门节流损失，影响机组运行经济性。

为此发明了一种基于汽轮机调门阀点的机组负荷协调控制方法，即汽轮机调门取消重叠度，按照最经济的阀点位置运行，一般不参与负荷或汽压调节，只在变负荷初期或者一次调频动作时参与调节，同时采用凝结水节流参与负荷调节、加快锅炉煤水控制、优化煤水超调方式来加快负荷响应速度，弥补汽轮机调门不参与调节后带来的负荷响应滞后。

具体实施步骤如下：

修改汽轮机DEH中调门配汽函数、取消原先的调门重叠度；

取消汽轮机主控中原先的负荷控制或汽压控制回路，汽轮机主控指令直接为负荷指令的开环函数，汽机主控一般不主动响应负荷的变化，只在变负荷初期或者一次调频动作时才参与调节；

采用凝结水节流参与负荷调节，加快变负荷初期的负荷响应，弥补调门不参与调节后的机组负荷变化滞后；

加快锅炉煤水响应速率，优化煤水超调方式，提高机组的整体负荷变化能力，满足电网对机组变负荷的性能要求。

采用这种控制方式后，在部分负荷下实现汽轮机调门阀点滑压运行，使得汽轮机处于最经济的开度状态，提高机组运行经济性，实现节能减排。

对于某一台超临界汽轮机组，原先的调门配汽函数见图1所示。图1说明，机组有4个高压调门，#2调门和#4调门一同开启，随着阀位指令增加再开启#3调门，最后开启#1调门。#2/#4调门和#3调门之间，以及#3调门和#1调门之间都有重叠度，无法做到阀点运行。

修改配汽函数，取消调门重叠度后的函数见图2所示。图2表示在加负荷时，当前一个调门全部开足后才开启后一个调门；在减负荷时，当前一个调门全部关闭时才关小后一个调门，调门之间没有重叠度。

汽轮机主控不再调节机组负荷或主蒸汽压力，只是根据负荷指令开环控制，在低负荷处二阀全开滑压运行，随着负荷增加到某一负荷处开始开启第三个调门，之后随着负荷指令增加按照一定的函数关系逐渐开大第三个调门，当第三个调门全开后三阀滑压运行，最后接近额定主汽压后，开启第四个调门，维持额定主汽压。汽机阀位和负荷指令的关系见图3。

当调门处于阀点运行的开环控制时，如果发生一次调频动作，可以通过开大或关小某一个调门，来快速改变机组负荷，满足一次调频需求，当一次调频恢复后调门仍回到原先的阀点开环控制位置处。

由于汽机调门不参与负荷或汽压控制，会影响机组的变负荷性能，故需要采用凝结水节流参与负荷调节，来加快变负荷初期的负荷响应，减少负荷变化迟延，也需要优化锅炉燃烧率控制，改进锅炉煤水超调方式，来提高机组的整体负荷响应能力。结合这些技术、从而在满足电网调度对机组变负荷性能要求的前提下实现汽轮机组的经济运行，达到节能减排的目的。

Claims (6)

1.一种基于汽轮机调门阀点的机组负荷协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)通过修改汽轮机数字电调系统DEH中调门配汽函数，消除调门重叠度；

2)取消汽轮机主控中原先的负荷控制或汽压控制回路，将汽轮机主控指令设为负荷指令的开环函数；汽轮机主控不主动响应负荷的变化，只在变负荷初期或者一次调频动作时才参与调节；

3)采用凝结水节流参与负荷调节，加快变负荷初期的负荷响应；

4)加快锅炉煤水响应速率，优化煤水超调方式，提高机组整体变负荷能力。

2.根据权利要求1所述的一种基于汽轮机调门阀点的机组负荷协调控制方法，其特征在于，所述的通过修改汽轮机数字电调系统DEH中调门配汽函数，消除调门重叠度具体为：

在加负荷时，当前一个调门全部开足后才开启后一个调门；在减负荷时，当前一个调门全部关闭时才关小后一个调门，调门之间没有重叠度。

3.根据权利要求1所述的一种基于汽轮机调门阀点的机组负荷协调控制方法，其特征在于，所述的取消汽轮机主控中原先的负荷控制或汽压控制回路，将汽轮机主控指令设为负荷指令的开环函数具体为：

汽轮机主控不再调节机组负荷或主蒸汽压力，只是根据负荷指令开环控制，在低负荷处时，将前二个阀全开并滑压运行，随着负荷增加到设定负荷处开始开启第三个调门，之后随着负荷指令增加逐渐开大第三个调门，当第三个调门全开后三阀滑压运行，最后接近额定主汽压后，开启最后一个调门，维持额定主汽压。

4.根据权利要求1所述的一种基于汽轮机调门阀点的机组负荷协调控制方法，其特征在于，所述的汽轮机主控不主动响应负荷的变化，在一次调频动作时才参与调节具体为：

当调门处于阀点运行的开环控制时，若发生一次调频动作，汽轮机主控通过开大或关小某一个调门，来快速改变机组负荷，满足一次调频需求，当一次调频恢复后调门仍回到原先的阀点开环控制位置处。

5.根据权利要求1所述的一种基于汽轮机调门阀点的机组负荷协调控制方法，其特征在于，所述的采用凝结水节流参与负荷调节，加快变负荷初期的负荷响应，具体为：

负荷指令和实际负荷的偏差送至凝结水调门，在需要加负荷时，迅速关小凝结水调门，减少凝结水流量，从而自发的减少低加抽汽量，增加低压缸做功蒸汽量，从而增加机组负荷；

在需要减负荷时，迅速开大凝结水调门，增加凝结水流量，从而自发的增加低加抽取量，减少低压缸做功蒸汽量，从而减少机组负荷，凝结水流量改变后机组负荷能较快发生变化，从而加快变负荷初期的负荷响应。

6.根据权利要求1所述的一种基于汽轮机调门阀点的机组负荷协调控制方法，其特征在于，所述的加快锅炉煤水响应速率，优化煤水超调方式，提高机组整体变负荷能力，具体为：

由于汽机调门不再主动响应机组负荷指令的变化，故需要适当加快锅炉煤水指令的变化，修正煤水主控函数，保持合理的煤水比；

增加给水焓值或温度控制的智能死区，改善给水对负荷的响应特性；

采用智能煤水超调方式，根据当前机组的蓄能状态确定超调的幅度和持续时间，加快锅炉响应速率，提高机组整体变负荷能力。