CN107218085A - 一种热电厂汽轮机的高压调节阀进气控制系统及其控制方法 - Google Patents

一种热电厂汽轮机的高压调节阀进气控制系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种热电厂汽轮机的高压调节阀进气控制系统及其控制方法，该控制系统通过对各个阶段负载的检测，根据检测到的参数选择各个高压调节阀的最佳时刻开启时机以及多个高压调节阀的开启顺序，使得在工作过程中，首先同步开启第一调阀和第三调阀，而后开启第二调阀，最后开启第四调阀，各高压调节阀以最优的开启顺序依次开启，从而优化了汽轮机的配汽特性曲线，使得汽轮机的高压调节阀开启顺序更为合理，减少调门重叠度，降低节流损失。

Description

一种热电厂汽轮机的高压调节阀进气控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及热电厂轮机系统技术领域，尤其是涉及一种用于热电厂汽轮机的高压调节阀进气控制系统。本发明还涉及一种基于该高压调节阀进气控制系统的控制方法。
背景技术
目前，大型汽轮机均采用数字电液控制系统(DEH)，配汽方式切换完成以后，汽轮机将按照与切换前完全不同的配汽特性曲线运行，理想的配汽特性曲线在不同的配汽方式下表现出来的各个高压调节汽门开度虽然不同，但通过的总蒸汽流量是完全相同的。在实际应用中，由于种种原因，配汽方式切换前后总蒸汽流量将产生偏差，这种偏差直接反应到机组功率及蒸汽参数的变化上，对机组协调控制系统的正常运行造成一定的影响。600MW汽轮机在原顺序阀控制方式运行时，原调门管理曲线不合理，调门重叠度过大已达20％、节流损失较大。
因此，提供一种用于热电厂汽轮机的高压调节阀进气控制系统，以期根据工况确定高压调节阀的开启顺序，从而优化汽轮机的配汽特性曲线，使得汽轮机的高压调节阀开启顺序更为合理，减少调门重叠度，降低节流损失，就成为本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于热电厂汽轮机的高压调节阀进气控制系统，以期根据工况确定高压调节阀的开启顺序，从而优化汽轮机的配汽特性曲线，使得汽轮机的高压调节阀开启顺序更为合理，减少调门重叠度，降低节流损失。本发明的另一目的是提供一种包括该高压调节阀进气控制系统的控制方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于热电厂汽轮机的高压调节阀进气控制系统，所述高压调节阀包括呈方形布置的第一调阀、第二调阀、第三调阀和第四调阀，所述第一调阀位于该方形的左上方，所述第二调阀位于该方形的左下方，所述第三调阀位于该方形的右上方，所述第四调阀位于该方形的右下方；
所述高压调节阀进气控制系统包括负载检测单元和调阀控制单元，所述负载检测单元用于检测高压喷嘴处的负载和喷流量，并将检测到的当前负载和喷流量传输至所述调阀控制单元；
所述调阀控制单元用于接收所述负载检测单元检测到的当前负载和喷流量；
当检测到的当前负载高于基础开启负载值、且喷流量低于预设流量值时，所述调阀控制单元同时向所述第一调阀和所述第三调阀发送开启指令，并控制所述第一调阀和所述第三调阀同步开启；
当检测到的当前负载高于二级开启负载值、且喷流量低于预设流量值时，所述调阀控制单元向所述第二调阀发送开启指令，并控制所述第二调阀开启；
当检测到的当前负载高于高级开启负载值、且喷流量低于预设流量值时，所述调阀控制单元向所述第四调阀发送开启指令，并控制所述第四调阀开启。
进一步地，还包括预警单元，当所述检测单元检测到的当前负载高于负载安全阈值时，所述控制单元向所述预警单元发出报警指令，所述预警单元接收所述报警指令后发出预警信号。
进一步地，所述预警信号包括声音报警信号、光电报警信号和声光报警信号中的至少一种。
进一步地，所述预警单元发出报警信号的同时，向预设智能终端发出语音报警推送或文字报警推送。
进一步地，所述预设智能终端包括APP、手机和报警管理平台中的至少一者。
本发明还提供一种控制方法，基于如上所述的高压调节阀进气控制系统，包括以下步骤：
S1：检测高压喷嘴处的负载和喷流量；
S2：接收检测到的当前负载和喷流量，当检测到的当前负载高于基础开启负载值、且喷流量低于预设流量值时，转向步骤S3；
S3：同时向第一调阀和第三调阀发送开启指令，并控制所述第一调阀和所述第三调阀同步开启，同时返回执行步骤S1，当检测到的当前负载高于二级开启负载值、且喷流量低于预设流量值时，转向步骤S4；
S4：向第二调阀发送开启指令，并控制所述第二调阀开启，同时返回执行步骤S1；当检测到的当前负载高于高级开启负载值、且喷流量低于预设流量值时，转向步骤S5；
S5：向第四调阀发送开启指令，并控制所述第四调阀开启；
在步骤S1-S5中，所述第一调阀为位于左上方的高压调节阀，所述第二调阀位于左下方的高压调节阀，所述第三调阀为位于右上方的高压调节阀，所述第四调阀为位于右下方的高压调节阀。
进一步地，在步骤S1之后还包括预警步骤：当检测到的当前负载高于负载安全阈值时，发出预警信号。
进一步地，在预警步骤中，所发出的预警信号包括声音报警信号、光电报警信号和声光报警信号中的至少一种。
进一步地，在预警步骤中，发出报警信号的同时，向预设智能终端发出语音报警推送或文字报警推送。
进一步地，在预警步骤中，所述预设智能终端包括APP、手机和报警管理平台中的至少一者。
本发明所提供的高压调节阀进气控制系统用于热电厂汽轮机，其通过对各个阶段负载的检测，根据检测到的参数选择各个高压调节阀的最佳时刻开启时机以及多个高压调节阀的开启顺序，使得在工作过程中，首先同步开启第一调阀和第三调阀，而后开启第二调阀，最后开启第四调阀，各高压调节阀以最优的开启顺序依次开启，从而优化了汽轮机的配汽特性曲线，使得汽轮机的高压调节阀开启顺序更为合理，减少调门重叠度，降低节流损失。汽轮机高压调节阀进汽方式优化后，汽轮机的调节级压力、高排压力、高排温度等都有所降低，随着机组负荷降低变化越明显。高排温度降低提高了高压缸效率，同时再热蒸汽入口温度降低也增加炉膛吸热、降低排烟温度，提高锅炉效率。通过阀序优化，并根据调门开度与流量对应关系曲线，优化了调门管理曲线，确保了阀门开启重叠度的合理性，运行时阀门开启重叠度一般不大于10％，达到了很好的节能效果。在机组单顺阀切换时，进一步根据调门开度与流量对应关系曲线，优化了调门管理曲线，避免了不同工况下机组可能发生的阀门震荡和负荷波动，进一步提高了机组的经济性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明所提供的高压调节阀进气控制系统一种具体实施方式的结构示意图。
附图标记说明：
1-负载检测单元
2-调阀控制单元
3-预警单元
101-第一调阀 102-第二调阀 103-第三调阀 104-第四调阀
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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做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。
请参考图1，图1为本发明所提供的高压调节阀进气控制系统一种具体实施方式的结构示意图。
在一种具体实施方式中，本发明所提供的高压调节阀进气控制系统用于热电厂汽轮机，其中高压调节阀有四个，分别为呈方形布置的第一调阀101、第二调阀102、第三调阀103和第四调阀104，所述第一调阀101位于该方形的左上方，所述第二调阀102位于该方形的左下方，所述第三调阀103位于该方形的右上方，所述第四调阀104位于该方形的右下方；其中，高压调节阀进气控制系统包括负载检测单元1和调阀控制单元2，所述负载检测单元1用于检测高压喷嘴处的负载和喷流量，并将检测到的当前负载和喷流量传输至所述调阀控制单元2；所述调阀控制单元2用于接收所述负载检测单元1检测到的当前负载和喷流量；当检测到的当前负载高于基础开启负载值、且喷流量低于预设流量值时，所述调阀控制单元2同时向所述第一调阀101和所述第三调阀103发送开启指令，并控制所述第一调阀101和所述第三调阀103同步开启；当检测到的当前负载高于二级开启负载值、且喷流量低于预设流量值时，所述调阀控制单元2向所述第二调阀102发送开启指令，并控制所述第二调阀102开启；当检测到的当前负载高于高级开启负载值、且喷流量低于预设流量值时，所述调阀控制单元2向所述第四调阀104发送开启指令，并控制所述第四调阀104开启。
在工作过程中，根据负载等工况情况首先同步开启第一调阀101和第三调阀103，并同时继续监测负载和喷流量，当负载及喷流量达到指定值时，保持第一调阀101和第三调阀103开启的状态下，开启第二调阀102，并同时继续监测负载和喷流量，当负载及喷流量达到再一指定值时，在保持第一调阀101、第三调阀103和第二调阀102开启的状态下，开启第四调阀104，从而实现多调阀按指定顺序开启。
进一步地，为了避免负载超阈值而造成的设备损坏，该进气控制系统还可以包括预警单元3，当检测单元检测到的当前负载高于负载安全阈值时，控制单元向预警单元3发出报警指令，预警单元3接收报警指令后发出预警信号。
具体地，该预警信号可以为声音报警信号、光电报警信号和声光报警信号中的一种或至少两种的组合。
上述预警单元3发出报警信号的同时，还可以向APP、手机和报警管理平台等预设智能终端发出语音报警推送或文字报警推送，以便现场没有监控人员的情况下，实现远程报警，提高了报警能力。
本发明所提供的高压调节阀进气控制系统用于热电厂汽轮机，其通过对各个阶段负载的检测，根据检测到的参数选择各个高压调节阀的最佳时刻开启时机以及多个高压调节阀的开启顺序，使得在工作过程中，首先同步开启第一调阀101和第三调阀103，而后开启第二调阀102，最后开启第四调阀104，各高压调节阀以最优的开启顺序依次开启，从而优化了汽轮机的配汽特性曲线，使得汽轮机的高压调节阀开启顺序更为合理，减少调门重叠度，降低节流损失。汽轮机高压调节阀进汽方式优化后，汽轮机的调节级压力、高排压力、高排温度等都有所降低，随着机组负荷降低变化越明显。高排温度降低提高了高压缸效率，同时再热蒸汽入口温度降低也增加炉膛吸热、降低排烟温度，提高锅炉效率。通过阀序优化，并根据调门开度与流量对应关系曲线，优化了调门管理曲线，确保了阀门开启重叠度的合理性，运行时阀门开启重叠度一般不大于10％，达到了很好的节能效果。在机组单顺阀切换时，进一步根据调门开度与流量对应关系曲线，优化了调门管理曲线，避免了不同工况下机组可能发生的阀门震荡和负荷波动，进一步提高了机组的经济性。
对比例中的高压调节阀开启顺序为#1、#2、#3先开，#4再开，THA流量接近3VWO流量，因此，在部分负荷调整时，需#1、#2、#3阀同时调节，三组阀均处于节流状态，调节性能不灵活，阀门节流损失大。而该实施例中，高压调节阀的升程由传统的51.44mm增加到57.8mm，阀门配合直径不变，喷嘴只数改为34x4；阀门开启顺序为#1、#3先开，#2再开，#4再开，THA流量接近3VWO流量，在部分负荷调整时，可保持#1、#3阀处于全开状态，仅调整#2阀，调节灵活，阀门节流损失减小，对提高机组效率有增益。如下述表1所示，表1为对比例与本实施例采取的高调门开启顺序下，机组各主要参数的对比表格。
表1汽轮机高压调节阀进汽方式优化前后参数比对表
从表1中可以看出，汽轮机高压调节阀进汽方式优化后，汽轮机的调节级压力、高排压力、高排温度等都有所降低，随着机组负荷降低变化越明显。高排温度降低提高了高压缸效率，同时在热蒸汽入口温度降低也增加炉膛吸热、降低排烟温度，提高了锅炉效率。
总之，通过汽轮机高压调节阀进汽方式优化，高压调节阀采用阀门开启顺序为#1、#3先开，#2再开，#4再开，解决了原调门管理曲线不合理，调门重叠度过大、节流损失大的问题。通过阀序优化，并根据调门开度与流量对应关系曲线，优化了调门管理曲线，确保了阀门开启重叠度的合理性，运行时阀门开启重叠度一般不大于10％，达到了很好的节能效果。在机组单顺阀切换时，进一步根据调门开度与流量对应关系曲线，优化了调门管理曲线，避免了不同工况下机组可能发生的阀门震荡和负荷波动，进一步提高了机组的经济性。
在一种具体实施方式中，本发明还提供一种基于上述高压调节阀进气控制系统控制方法，该方法包括以下步骤：
S1：检测高压喷嘴处的负载和喷流量；
S2：接收检测到的当前负载和喷流量，当检测到的当前负载高于基础开启负载值、且喷流量低于预设流量值时，转向步骤S3；
S3：同时向第一调阀101和第三调阀103发送开启指令，并控制所述第一调阀101和所述第三调阀103同步开启，同时返回执行步骤S1，当检测到的当前负载高于二级开启负载值、且喷流量低于预设流量值时，转向步骤S4；
S4：向第二调阀102发送开启指令，并控制所述第二调阀102开启，同时返回执行步骤S1；当检测到的当前负载高于高级开启负载值、且喷流量低于预设流量值时，转向步骤S5；
S5：向第四调阀104发送开启指令，并控制所述第四调阀104开启；
在步骤S1-S5中，所述第一调阀101为位于左上方的高压调节阀，所述第二调阀102位于左下方的高压调节阀，所述第三调阀103为位于右上方的高压调节阀，所述第四调阀104为位于右下方的高压调节阀。
进一步地，为了避免负载超阈值而造成的设备损坏，在步骤S1之后还包括预警步骤：当检测到的当前负载高于负载安全阈值时，发出预警信号。具体地，该预警步骤可以贯穿上述步骤S2-S5的运行过程中，也可以在某个特定节点进行监测，例如步骤S3之后或步骤S5之后等。
具体地，在预警步骤中，所发出的预警信号包括声音报警信号、光电报警信号和声光报警信号中的至少一种。
进一步地，在预警步骤中，发出报警信号的同时，向预设智能终端发出语音报警推送或文字报警推送，以便现场没有监控人员的情况下，实现远程报警，提高了报警能力。该预设智能终端包括APP、手机和报警管理平台中的至少一者。
该控制方法通过对各个阶段负载的检测，根据检测到的参数选择各个高压调节阀的最佳时刻开启时机以及多个高压调节阀的开启顺序，使得在工作过程中，首先同步开启第一调阀101和第三调阀103，而后开启第二调阀102，最后开启第四调阀104，各高压调节阀以最优的开启顺序依次开启，从而优化了汽轮机的配汽特性曲线，使得汽轮机的高压调节阀开启顺序更为合理，减少调门重叠度，降低节流损失。汽轮机高压调节阀进汽方式优化后，汽轮机的调节级压力、高排压力、高排温度等都有所降低，随着机组负荷降低变化越明显。高排温度降低提高了高压缸效率，同时再热蒸汽入口温度降低也增加炉膛吸热、降低排烟温度，提高锅炉效率。通过阀序优化，并根据调门开度与流量对应关系曲线，优化了调门管理曲线，确保了阀门开启重叠度的合理性，运行时阀门开启重叠度一般不大于10％，达到了很好的节能效果。在机组单顺阀切换时，进一步根据调门开度与流量对应关系曲线，优化了调门管理曲线，避免了不同工况下机组可能发生的阀门震荡和负荷波动，进一步提高了机组的经济性。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于热电厂汽轮机的高压调节阀进气控制系统，所述高压调节阀包括呈方形布置的第一调阀(101)、第二调阀(102)、第三调阀(103)和第四调阀(104)，所述第一调阀(101)位于该方形的左上方，所述第二调阀(102)位于该方形的左下方，所述第三调阀(103)位于该方形的右上方，所述第四调阀(104)位于该方形的右下方；
其特征在于，所述高压调节阀进气控制系统包括负载检测单元(1)和调阀控制单元(2)，所述负载检测单元(1)用于检测高压喷嘴处的负载和喷流量，并将检测到的当前负载和喷流量传输至所述调阀控制单元(2)；
所述调阀控制单元(2)用于接收所述负载检测单元(1)检测到的当前负载和喷流量；
当检测到的当前负载高于基础开启负载值、且喷流量低于预设流量值时，所述调阀控制单元(2)同时向所述第一调阀(101)和所述第三调阀(103)发送开启指令，并控制所述第一调阀(101)和所述第三调阀(103)同步开启；
当检测到的当前负载高于二级开启负载值、且喷流量低于预设流量值时，所述调阀控制单元(2)向所述第二调阀(102)发送开启指令，并控制所述第二调阀(102)开启；
当检测到的当前负载高于高级开启负载值、且喷流量低于预设流量值时，所述调阀控制单元(2)向所述第四调阀(104)发送开启指令，并控制所述第四调阀(104)开启。
2.根据权利要求1所述的高压调节阀进气控制系统，其特征在于，还包括预警单元(3)，当所述检测单元检测到的当前负载高于负载安全阈值时，所述控制单元向所述预警单元(3)发出报警指令，所述预警单元(3)接收所述报警指令后发出预警信号。
3.根据权利要求2所述的高压调节阀进气控制系统，其特征在于，所述预警信号包括声音报警信号、光电报警信号和声光报警信号中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的高压调节阀进气控制系统，其特征在于，所述预警单元(3)发出报警信号的同时，向预设智能终端发出语音报警推送或文字报警推送。
5.根据权利要求4所述的高压调节阀进气控制系统，其特征在于，所述预设智能终端包括APP、手机和报警管理平台中的至少一者。
6.一种控制方法，基于如权利要求1-5任一项所述的高压调节阀进气控制系统，其特征在于，包括以下步骤：
S1：检测高压喷嘴处的负载和喷流量；
S2：接收检测到的当前负载和喷流量，当检测到的当前负载高于基础开启负载值、且喷流量低于预设流量值时，转向步骤S3；
S3：同时向第一调阀(101)和第三调阀(103)发送开启指令，并控制所述第一调阀(101)和所述第三调阀(103)同步开启，同时返回执行步骤S1，当检测到的当前负载高于二级开启负载值、且喷流量低于预设流量值时，转向步骤S4；
S4：向第二调阀(102)发送开启指令，并控制所述第二调阀(102)开启，同时返回执行步骤S1；当检测到的当前负载高于高级开启负载值、且喷流量低于预设流量值时，转向步骤S5；
S5：向第四调阀(104)发送开启指令，并控制所述第四调阀(104)开启；
在步骤S1-S5中，所述第一调阀(101)为位于左上方的高压调节阀，所述第二调阀(102)位于左下方的高压调节阀，所述第三调阀(103)为位于右上方的高压调节阀，所述第四调阀(104)为位于右下方的高压调节阀。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，在步骤S1之后还包括预警步骤：当检测到的当前负载高于负载安全阈值时，发出预警信号。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，在预警步骤中，所发出的预警信号包括声音报警信号、光电报警信号和声光报警信号中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，在预警步骤中，发出报警信号的同时，向预设智能终端发出语音报警推送或文字报警推送。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，在预警步骤中，所述预设智能终端包括APP、手机和报警管理平台中的至少一者。
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