CN106096155B - 一种未来超大型汽轮机组的调速系统研究方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种未来超大型汽轮机组的调速系统研究方法，经济投资小、预测结果准确、计算方法容易实现。通过测试结果大数据对测出的数据进行计算从而得到以下数据：机组无蒸汽状态下遥控跳闸到阀门开始关闭的延迟时间与测量线路的长短的关系系数；阀门在无蒸汽状态下克服油缸摩擦阻力关闭的时间与阀门行程的关系系数；蒸汽状态下，同一蒸汽流量下调整主蒸汽压力后主蒸汽压力对阀门关闭时间的影响系数和同一主蒸汽压力下调整主蒸汽流量后主蒸汽流量对阀门关闭时间的影响系数；采用一元线性回归分析法预测未来更大蒸汽流量、主蒸汽压力、负荷机组的阀门关闭时间是否满足要求,完成机组调速系统设计决策，分析是否需要更多阀门以减少阀门行程。

Description

一种未来超大型汽轮机组的调速系统研究方法
技术领域
本发明涉及一种未来超大型汽轮机组的调速系统研究方法。
背景技术
《DL/T 824-2002 汽轮机电液调节系统性能验收导则》对汽轮机各个主汽阀门和调节阀门的关闭时间做了严格规定，并且未来设计的机组这个规定的时间会更严格。确立汽轮机调节阀开关时间的合格标准十分必要，调节阀正常关闭时间与汽轮机转速飞升存在定量关系。国家标准《固定式发电用汽轮机规范》(GBT5578)明确指出，设计的调节器和蒸汽阀门的操纵机构应做到，在额定参数或规定的非正常工况下，即使甩去能达到的最大负荷的任何负荷，都不应引起能导致汽轮机跳闸的瞬时超速。建立汽轮机调节阀开关时间的标准，可以使汽轮机调节阀的设计、制造与运行有据可依，减少油动机在设计与制造过程中的随意性，最大程度的避免汽轮机超速等恶性事故的发生。
阀门关闭时间是透平机组的一个重要参数,不论在机组的设计中还是在汽轮机运行时,都要求阀门关闭时间有一个合格值。阀门关闭时间对汽轮机的超速影响权重较大。
由于早期的技术水平所限和投资的控制,阀门关闭时间的测量只用于机组的静态测试，如申请号为200920209312.8的中国专利，但没有用于调速系统研究。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的未来超大型汽轮机组的调速系统研究方法，经济投资小、预测结果准确、计算方法容易实现。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种未来超大型汽轮机组的调速系统研究方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、测试以下数据：
（1）、机组无蒸汽状态下遥控跳闸到阀门开始关闭的延迟时间；
（2）、阀门在无蒸汽状态下克服油缸摩擦阻力关闭的时间；
（3）、有蒸汽状态下，同一蒸汽流量下调整主蒸汽压力后分别测量的阀门关闭时间；
（4）、有蒸汽状态下，同一主蒸汽压力下调整主蒸汽流量后分别测量的阀门关闭时间；
步骤二、通过测试结果大数据对步骤一测出的数据进行计算，从而得到以下数据：
（1）、机组无蒸汽状态下遥控跳闸到阀门开始关闭的延迟时间与测量线路的长短的关系系数；
（2）、阀门在无蒸汽状态下克服油缸摩擦阻力关闭的时间与阀门行程的关系系数；
（3）、有蒸汽状态下，同一蒸汽流量下调整主蒸汽压力后主蒸汽压力对阀门关闭时间的影响系数；
（4）、有蒸汽状态下，同一主蒸汽压力下调整主蒸汽流量后主蒸汽流量对阀门关闭时间的影响系数；
步骤三、采用一元线性回归分析法,预测未来更大蒸汽流量、更大主蒸汽压力、更大负荷机组的阀门关闭时间是否满足要求,完成机组调速系统的设计决策，分析是否需要更多的阀门数量以减少阀门行程，从而解决防止在各种打闸方式下机组超速的问题。
本发明步骤一中还需要测试以下数据：
汽轮机阀门关闭时间参数；
汽轮机的DEH、TSI、ETS各系统的用于跳闸的测点的信号由测点传输到AST电磁阀的时间。
本发明汽轮机调速系统在甩负荷时动态最大转速飞升值△nmax可用式(1)估算：
△nmax= (no/Ta)×θ×[Tv+αH(TH1+TH2/2)+αi(TI1 +TI2/2)], (1)
式中： no为额定工作转速，单位为r/min；
Ta为转子时间常数，单位为s；
θ为甩负荷相对值，单位为%；
Tv为蒸汽容积时间常数，单位为s；
αH 和αi分别为高、中压缸功率比例系数，单位为%；
TH1和TI1分别为高、中压油动机延迟时间，单位为s；
TH2和TI2分别为高、中压油动机工作行程等值关闭时间或工作行程关闭时间，单位为s；
机组无蒸汽状态下遥控跳闸到阀门开始关闭的延迟时间设为T1；阀门在无蒸汽状态下克服油缸摩擦阻力关闭的时间设为T2为；有蒸汽状态下，同一蒸汽流量下调整主蒸汽压力，压力单位变化设为p，主蒸汽压力对阀门关闭时间的影响系数设为a；有蒸汽状态下，同一主蒸汽压力下调整主蒸汽流量，流量单位变化设为f，主蒸汽流量对阀门关闭时间的影响系数设为b；机组有蒸汽的实际运行状态的阀门关闭时间为：
T=∑t-n t-1 T =T1+T2+ap+bf；
当预测的T大于国标规定的时间时，设计的调速系统便应该分析各个时间分项，解决能在哪一分项实际减少时间，为设计决策提供基础；
当预测时间T小于国标规定时间时，将时间分项带入公式(1)进行修正，形成公式(2)：
△nmax=(no/Ta)×θ×[Tv+αH(TH1+TH2/2+apH+bfH)+αi(TI1+TI2/2+apI+bfI)]； (2)
预测超大机组最大负荷的最终最大飞升转速是否满足要求，是否在控制范围之内。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明效果显著，投入资金量少，预测准确，对超大机组的调速系统的设计有十分重要的意义。
附图说明
图1为本发明应用实施例某电厂1阀门关闭时间测试图。
图2为本发明应用实施例某电厂2阀门关闭时间测试图。
图3为本发明应用实施例某电厂1阀门关闭时间测试结果图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
本发明实施例包括如下步骤：
步骤一、使用高频录波仪测试以下数据：
（1）、汽轮机阀门关闭时间参数；
（2）、汽轮机的DEH、TSI、ETS各系统的用于跳闸的测点的信号由测点传输到AST电磁阀的时间（包括汽轮机电液控制(DEH)系统伺服卡的控制参数）；
（3）、机组无蒸汽状态下遥控跳闸到阀门开始关闭的延迟时间（包括伺服阀的特性参数）；
（4）、阀门在无蒸汽状态下克服油缸摩擦阻力关闭的时间；
（5）、有蒸汽状态下，同一蒸汽流量下调整主蒸汽压力后分别测量的阀门关闭时间；
（6）、有蒸汽状态下，同一主蒸汽压力下调整主蒸汽流量后分别测量的阀门关闭时间。
步骤二、通过目前使用的各种负荷等级的机组的测试结果的大数据对步骤一测出的数据进行计算，从而得到以下数据：
（1）、机组无蒸汽状态下遥控跳闸到阀门开始关闭的延迟时间与测量线路的长短的关系系数；
（2）、阀门在无蒸汽状态下克服油缸摩擦阻力关闭的时间与阀门行程的关系系数；
（3）、有蒸汽状态下，同一蒸汽流量下调整主蒸汽压力后主蒸汽压力对阀门关闭时间的影响系数；
（4）、有蒸汽状态下，同一主蒸汽压力下调整主蒸汽流量后主蒸汽流量对阀门关闭时间的影响系数。
步骤三、采用一元线性回归分析法,预测未来更大蒸汽流量、更大主蒸汽压力、更大负荷机组的阀门关闭时间是否满足要求,完成机组调速系统的设计决策，分析是否需要更多的阀门数量以减少阀门行程，从而解决防止在各种打闸方式下机组超速的问题。
应用实施例：
汽轮机调速系统在甩负荷时动态最大转速飞升值△nmax可用式(1)估算：
△nmax= (no/Ta)×θ×[Tv+αH(TH1+TH2/2)+αi(TI1 +TI2/2)], (1)
式中： no为额定工作转速，单位为r/min；
Ta为转子时间常数，单位为s；
θ为甩负荷相对值，单位为%；
Tv为蒸汽容积时间常数，单位为s；
αH 和αi分别为高、中压缸功率比例系数，单位为%；
TH1和TI1分别为高、中压油动机延迟时间，单位为s；
TH2和TI2分别为高、中压油动机工作行程等值关闭时间或工作行程关闭时间，单位为s。
机组无蒸汽状态下遥控跳闸到阀门开始关闭的延迟时间T1为69 ms；阀门在无蒸汽状态下克服油缸摩擦阻力关闭的时间T2为128 ms；有蒸汽状态下，同一蒸汽流量下调整主蒸汽压力，压力单位变化为p(例如0.5MPA)，主蒸汽压力对阀门关闭时间的影响系数为a；有蒸汽状态下，同一主蒸汽压力下调整主蒸汽流量，流量单位变化为f，主蒸汽流量对阀门关闭时间的影响系数为b；超大型机组有蒸汽的实际运行状态的阀门关闭时间为：
T=∑t-n t-1 T =T1+T2+ap+bf。
当预测的T大于国标规定的时间时，设计的调速系统便应该分析各个时间分项，解决能在哪一分项实际减少时间，为设计决策提供基础。当预测时间T小于国标规定时间时，将时间分项带入公式(1)进行修正，形成公式(2)：
△nmax=(no/Ta)×θ×[Tv+αH(TH1+TH2/2+apH+bfH)+αi(TI1+TI2/2+apI+bfI)]； (2)
预测超大机组调速系统最大负荷的最终最大飞升转速是否满足要求，是否在控制范围之内（公式形式依据机组形式改变，例如双再热，公式再热部分应该有两部分）。
以上各公式中，参数下标H代表高压油动机，下标I代表中压油动机。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。

Claims (3)

1.一种未来超大型汽轮机组的调速系统研究方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、测试以下数据：
（1）、机组无蒸汽状态下遥控跳闸到阀门开始关闭的延迟时间，包括伺服阀的特性参数；
（2）、阀门在无蒸汽状态下克服油缸摩擦阻力关闭的时间；
（3）、有蒸汽状态下，同一蒸汽流量下调整主蒸汽压力后分别测量的阀门关闭时间；
（4）、有蒸汽状态下，同一主蒸汽压力下调整主蒸汽流量后分别测量的阀门关闭时间；
步骤二、通过测试结果大数据对步骤一测出的数据进行计算，从而得到以下数据：
（1）、机组无蒸汽状态下遥控跳闸到阀门开始关闭的延迟时间与测量线路的长短的关系系数；
（2）、阀门在无蒸汽状态下克服油缸摩擦阻力关闭的时间与阀门行程的关系系数；
（3）、有蒸汽状态下，同一蒸汽流量下调整主蒸汽压力后主蒸汽压力对阀门关闭时间的影响系数；
（4）、有蒸汽状态下，同一主蒸汽压力下调整主蒸汽流量后主蒸汽流量对阀门关闭时间的影响系数；
步骤三、采用一元线性回归分析法,预测未来更大蒸汽流量、更大主蒸汽压力、更大负荷机组的阀门关闭时间是否满足要求,完成机组调速系统的设计决策，分析是否需要更多的阀门数量以减少阀门行程，从而解决防止在各种打闸方式下机组超速的问题。
2.根据权利要求1所述的未来超大型汽轮机组的调速系统研究方法，其特征在于：步骤一中还需要测试以下数据：
汽轮机阀门关闭时间参数；
汽轮机的DEH、TSI、ETS各系统的用于跳闸的测点的信号由测点传输到AST电磁阀的时间，包括汽轮机电液控制系统伺服卡的控制参数。
3.根据权利要求1所述的未来超大型汽轮机组的调速系统研究方法，其特征在于：
汽轮机调速系统在甩负荷时动态最大转速飞升值△nmax可用式(1)估算：
△nmax= (no/Ta)×Ø×[Tv+αH(TH1+TH2/2)+αi(TI1 +TI2/2)], (1)
式中： no为额定工作转速，单位为r/min；
Ta为转子时间常数，单位为s；
Ø为甩负荷相对值，单位为%；
Tv为蒸汽容积时间常数，单位为s；
αH 和αi分别为高、中压缸功率比例系数，单位为%；
TH1和TI1分别为高、中压油动机延迟时间，单位为s；
TH2和TI2分别为高、中压油动机工作行程等值关闭时间或工作行程关闭时间，单位为s；
机组无蒸汽状态下遥控跳闸到阀门开始关闭的延迟时间设为T1；阀门在无蒸汽状态下克服油缸摩擦阻力关闭的时间设为T2；有蒸汽状态下，同一蒸汽流量下调整主蒸汽压力，压力单位变化设为p，主蒸汽压力对阀门关闭时间的影响系数设为a；有蒸汽状态下，同一主蒸汽压力下调整主蒸汽流量，流量单位变化设为f，主蒸汽流量对阀门关闭时间的影响系数设为b；机组有蒸汽的实际运行状态的阀门关闭时间为：
；
当预测的T大于国标规定的时间时，设计的调速系统便应该分析各个时间分项，解决能在哪一分项实际减少时间，为设计决策提供基础；
当预测时间T小于国标规定时间时，将时间分项带入公式(1)进行修正，形成公式(2)：
△nmax=(no/Ta)×Ø×[Tv+αH(TH1+TH2/2+apH+bfH)+αi(TI1+TI2/2+apI+bfI)]； (2)
预测超大机组调速系统最大负荷的最终最大飞升转速是否满足要求，是否在控制范围之内。
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