CN107905858B - 末级安全流量监测与控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于汽轮机技术领域，尤其涉及一种汽轮机末级安全流量监测与控制系统及方法，其中，该系统包括用于与汽轮机低压缸连接的末级安全流量监测与控制装置，用于采集汽轮机低压缸排汽压力值，并依据所述压力值，设定允许的低压缸进汽参数和/或低压缸抽汽参数值范围，并与低压缸进汽参数和/或低压缸抽汽参数的实际测量值进行比较，当实际测量值超出允许值范围时，调节汽轮机低压缸的进汽量，以使所述实际测量值在所述允许值范围内。本发明有效地解决了大型汽轮机末级最小安全流量的监测和调节控制问题，能够确保机组的安全、经济运行，且该系统具有结构简单、安全可靠的特点。

Description

末级安全流量监测与控制系统及方法
技术领域
本发明属于汽轮机技术领域，尤其涉及一种汽轮机末级安全流量监测与控制系统及方法。
背景技术
蒸汽轮机是大型回转设备尤其是发电机的主要驱动设备，在现代工业尤其是发电领域有着极为广泛的应用。随着发电设备单机容量的增大，汽轮机末级叶片的长度逐渐增加，而较长的末级叶片在小容积流量下会诱发颤振，最终导致叶片疲劳断裂，严重威胁大型汽轮机的安全运行。
通常汽轮机制造商在长叶片设计过程中，都规定了一个最小安全容积流量，并采取措施保障汽轮机末级的实际流量高于最小安全流量，如通过低压缸进汽调节阀门保留最小开度和最低流量、不允许汽轮机在低负荷下长期运行等。
近年来，随着我国大气污染治理以及城市居民供热需求的迅猛发展，单机300MW及以上的大型热电联产机组成为主要的热源点。为确保供热安全，目前大型热电联产电厂都至少采用双机配置方式。为提高能源利用效率和供热经济性，实现节能、节水和有害气体减排，近些年供热机组余热利用得到快速发展，但受热网水流量和回水参数的限制，目前的双背压双转子技术、低压缸光轴技术以及吸收式热泵技术等，都只能回收一台机组的乏汽余热，如何在确保末级叶片安全的前提下，尽量减少汽轮机乏汽余热，提高机组供热能力和能源利用效率，是热电联供产业需要解决的技术难题。
此外，可再生能源上网优先政策下，为实现供热机组热电解耦，部分企业探索低压缸切除运行的可能性，但受制于末级最小安全流量，尚未能长时间、大范围运行。
因此根据汽轮机制造商规定的末级最小安全容积流量和实际运行参数，提出一种大型汽轮机末级最小质量流量的监测及控制系统和方法，具有十分重要的意义。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种末级安全流量监测与控制系统及方法，能够根据汽轮机排汽压力、汽轮机低压缸进汽压力或抽汽压力调解低压缸进汽阀门，改变汽轮机低压缸进汽量并保证末级流量不低于最小安全流量。
本发明提供了一种末级安全流量监测与控制系统，包括用于与汽轮机低压缸连接的末级安全流量监测与控制装置；
末级安全流量监测与控制装置用于采集汽轮机低压缸排汽压力值，并据此设定允许的低压缸进汽参数和/或低压缸抽汽参数值范围，并与低压缸进汽参数和/或低压缸抽汽参数的实际测量值进行比较，当实际测量值超出允许值范围时，调节汽轮机低压缸的进汽量，以使所述实际测量值在所述允许值范围内。
进一步地，末级安全流量监测与控制装置包括：低压缸进汽调节阀、控制器、低压缸进汽参数测量表、低压缸抽汽参数测量表及低压缸排汽压力测量表；
低压缸进汽调节阀的出口与汽轮机低压缸的入口连接，低压缸进汽参数测量表安装于汽轮机低压缸的进气管道上，低压缸抽汽参数测量表安装于汽轮机低压缸的抽汽管道上，低压缸排汽压力测量表安装于汽轮机低压缸的排汽管道上；
低压缸进汽参数测量表、低压缸抽汽参数测量表、低压缸排汽压力测量表分别通过信号线与控制器的输入端连接，低压缸进汽调节阀通过信号线与控制器的输出端连接；
低压缸排汽压力测量表、低压缸进汽参数测量表及低压缸抽汽参数测量表分别用于采集低压缸排汽压力值、低压缸进汽参数值及低压缸抽汽参数值；
控制器用于依据所测量的排汽压力值设定允许的低压缸进汽参数和/或低压缸抽汽参数值范围，并与采集的低压缸进汽参数值和/或低压缸抽汽参数值进行比较，当低压缸进汽参数值和/或低压缸抽汽参数值超出允许值范围时，调节低压缸进汽调节阀的开度，以使低压缸进汽参数值和/或低压缸抽汽参数值在允许的参数值范围内。
进一步地，末级安全流量监测与控制装置还包括与低压缸进汽调节阀并联的旁通调节阀，旁通调节阀通过信号线与控制器的输出端连接。
进一步地，该系统还包括：锅炉、汽轮机高压缸、凝汽器、凝结水泵、低压加热器、给水泵、高压加热器，锅炉的出口管道与汽轮机高压缸的入口连接，汽轮机高压缸的出口与低压缸进汽调节阀的进口连接；
汽轮机低压缸的出口与凝汽器的入口连接，凝汽器的出口依次连接凝结水泵、低压加热器、给水泵及高压加热器，高压加热器的出口与锅炉的入口连接；
汽轮机高压缸通过抽汽管道与高压加热器相连，汽轮机低压缸通过低压抽汽管道与低压加热器相连。
本发明还提供了一种末级安全流量监测与控制系统方法，包括：
采集汽轮机低压缸的排汽压力值，并据此设定允许的低压缸进汽参数和/或低压缸抽汽参数值范围，并与低压缸进汽参数和/或低压缸抽汽参数的实际测量值进行比较，当实际测量值超出允许值范围时，调节汽轮机低压缸的进汽量，以使实际测量值在所述允许值范围内。
进一步地，该方法包括：
通过安装于汽轮机低压缸排汽管道上的低压缸排汽压力测量表采集排汽压力值；
通过安装于汽轮机低压缸进气管道上低压缸进汽参数测量表采集低压缸进汽参数的实际测量值；
通过安装于汽轮机低压缸抽汽管道上的低压缸抽汽参数测量表采集低压缸抽汽参数的实际测量值；
通过与低压缸排汽压力测量表、低压缸进汽参数测量表、低压缸抽汽参数测量表连接控制器据此设定允许的低压缸进汽参数和/或低压缸抽汽参数值范围，并与低压缸进汽参数和/或低压缸抽汽参数的实际测量值进行比较；
通过与所述控制器及汽轮机低压缸连接的低压缸进汽调节阀调节汽轮机低压缸的进汽量。
进一步地，该方法还包括：
通过与低压缸进汽调节阀并联的旁通调节阀，调节汽轮机低压缸的进汽量。
借由上述方案，通过末级安全流量监测与控制系统及方法，有效地解决了大型汽轮机末级最小安全流量的监测和调节控制问题，能够确保机组的安全、经济运行，且该系统具有结构简单、安全可靠的特点。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明末级安全流量监测与控制系统的结构示意图。
图中标号：
1-锅炉；2-汽轮机高压缸；3-旁通调节阀；4-控制器；5-低压缸进汽参数测量表；6-低压缸进汽调节阀；7-汽轮机低压缸；8-低压缸排汽压力测量表；9-凝汽器；10-凝结水泵；11-低压加热器；12-给水泵；13-高压加热器；14-低压抽汽参数测量表。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参图1所示，本实施例提供了用于汽轮机末级最小安全流量监测及控制的末级安全流量监测与控制系统，该系统包括锅炉1、汽轮机高压缸2、汽轮机低压缸7、凝汽器9、凝结水泵10、低压加热器11、给水泵12、高压加热器13、汽轮机低压缸进汽调节阀6、控制器4、汽轮机低压缸进汽参数测量表5、汽轮机低压缸抽汽参数测量表14、汽轮机低压缸排汽压力测量表8以及相关管道和信号线等。
锅炉1出口管道与汽轮机高压缸2入口相连，汽轮机低压缸进汽调节阀6进口与汽轮机高压缸2出口相连，出口与与汽轮机低压缸7入口相连；汽轮机低压缸7出口与凝汽器9入口相连，凝汽器9出口依次连接有凝结水泵10、低压加热器11、给水泵12和高压加热器13；高压加热器13出口与锅炉1入口相连；汽轮机高压缸2还通过抽汽管道与高压加热器13相连。
汽轮机低压缸7还通过低压抽汽管道与低压加热器11相连；低压缸进气管道上装有低压缸进汽参数测量表5，汽轮机排汽管道上装有低压缸排汽压力测量表8；低压缸进汽参数测量表5和低压缸排汽压力测量表8分别通过信号线与控制器4的输入端相连，控制器4的出口通过信号线与低压缸进汽调节阀6相连。
低压缸进汽管道上装有与低压缸进汽调节阀6并联的旁通调节阀3，控制器4的出口通过信号线与旁通调节阀3相连。旁通调节阀的设置不仅便于控制进气量，而且便于调节阀的更换、维护。
该系统通过低压缸排汽压力测量表、低压缸进汽参数测量表及低压缸抽汽参数测量表分别采集低压缸排汽压力值、低压缸进汽参数值及低压缸抽汽参数值，排汽压力测量信号进入控制，控制器计算出末级最小安全流量值以及对应的低压缸进汽压力值和低压抽汽压力值，同时汽轮机低压缸进汽参数测量表和低压抽汽参数表将低压缸进汽压力和温度信号、抽汽参数和温度信号输入控制器，与控制器计算的压力值进行比较，控制器根据测量值与计算值的差值，输出控制信号，分别调节旁通调节阀和低压缸进汽调节阀，确保运行中的低压缸末级最小安全流量。解决了不同背压下，汽轮机低压末级最小安全流量的监测和控制问题。
本实施例还提供了一种根据汽轮机低压缸排汽压力、低压缸进汽参数和(或)低压缸抽汽参数调节汽轮机低压缸进汽的末级安全流量监测与控制方法，具体操作步骤如下：当汽轮机低压缸排汽压力偏离设计值时，控制器4发出信号，给定允许的低压缸进汽参数和(或)低压缸抽汽参数范围，并与低压缸进汽参数测量表5以及低压缸抽汽参数测量表14的实际测量值进行比较，当实际测量值脱离允许值范围时，控制器4发出信号，调节低压缸进汽调节阀6开度，直至前述测量值位于允许的范围之内。当前述测量值位于允许的范围之内时，则根据机组的实际供热和电负荷需求情况，由操作人员决定是否发出指令对低压缸进汽调节阀门进行操作。该方法能够有效地解决大型汽轮机末级最小安全流量的监测和调节控制问题，确保机组的安全、经济运行，且具操作简单、安全可靠的特点。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种末级安全流量监测与控制系统的工作方法，其特征在于，末级安全流量监测与控制系统包括用于与汽轮机低压缸连接的末级安全流量监测与控制装置；
所述末级安全流量监测与控制装置用于采集汽轮机低压缸排汽压力值，并依据所述排汽压力值，设定允许的低压缸进汽参数和低压缸抽汽参数值范围，并与低压缸进汽参数和低压缸抽汽参数的实际测量值进行比较，当实际测量值超出允许值范围时，调节汽轮机低压缸的进汽量，以使所述实际测量值在所述允许值范围内;
所述末级安全流量监测与控制装置包括：低压缸进汽调节阀、控制器、低压缸进汽参数测量表、低压缸抽汽参数测量表及低压缸排汽压力测量表；
所述低压缸进汽调节阀的出口与所述汽轮机低压缸的入口连接，所述低压缸进汽参数测量表安装于所述汽轮机低压缸的进气管道上，所述低压缸抽汽参数测量表安装于所述汽轮机低压缸的抽汽管道上，所述低压缸排汽压力测量表安装于所述汽轮机低压缸的排汽管道上；
所述低压缸进汽参数测量表、低压缸抽汽参数测量表、低压缸排汽压力测量表分别通过信号线与所述控制器的输入端连接，所述低压缸进汽调节阀通过信号线与所述控制器的输出端连接；
所述低压缸排汽压力测量表、低压缸进汽参数测量表及低压缸抽汽参数测量表分别用于采集低压缸排汽压力值、低压缸进汽参数值及低压缸抽汽参数值；
所述控制器用于依据所测量的低压缸排汽压力值设定允许的低压缸进汽参数和低压缸抽汽参数值范围，并与采集的低压缸进汽参数值和低压缸抽汽参数值进行比较，当所述低压缸进汽参数值和低压缸抽汽参数值超出允许值范围时，调节所述低压缸进汽调节阀的开度，以使所述低压缸进汽参数值和低压缸抽汽参数值在允许的参数值范围内;
所述末级安全流量监测与控制装置还包括与所述低压缸进汽调节阀并联的旁通调节阀，所述旁通调节阀通过信号线与所述控制器的输出端连接；
所述末级安全流量监测与控制系统还包括：锅炉、汽轮机高压缸、凝汽器、凝结水泵、低压加热器、给水泵、高压加热器，所述锅炉的出口管道与所述汽轮机高压缸的入口连接，所述汽轮机高压缸的出口与所述低压缸进汽调节阀的进口连接；
所述汽轮机低压缸的出口与所述凝汽器的入口连接，所述凝汽器的出口依次连接所述凝结水泵、低压加热器、给水泵及高压加热器，所述高压加热器的出口与所述锅炉的入口连接；
所述汽轮机高压缸通过抽汽管道与所述高压加热器相连，所述汽轮机低压缸通过低压抽汽管道与所述低压加热器相连;
所述末级安全流量监测与控制系统的工作方法包括：
采集低压缸排汽压力值、低压缸进汽参数值及低压缸抽汽参数值，排汽压力值进入控制器，控制器计算出末级最小安全流量值以及对应的低压缸进汽压力值和低压抽汽压力值，汽轮机低压缸进汽参数测量表和低压抽汽参数表将低压缸进汽压力和温度信号、抽汽压力和温度信号输入控制器，与控制器计算的末级最小安全流量值以及对应的低压缸进汽压力值和低压抽汽压力值进行比较，控制器根据测量值与计算值的差值，输出控制信号，分别调节旁通调节阀和低压缸进汽调节阀，确保运行中的低压缸末级最小安全流量；
所述末级安全流量监测与控制系统的工作方法还包括：
通过安装于汽轮机低压缸排汽管道上的低压缸排汽压力测量表采集所述排汽压力值；
通过安装于汽轮机低压缸进气管道上低压缸进汽参数测量表采集所述低压缸进汽参数的实际测量值；
通过安装于汽轮机低压缸抽汽管道上的低压缸抽汽参数测量表采集所述低压缸抽汽参数的实际测量值；
通过与所述低压缸排汽压力测量表、低压缸进汽参数测量表、低压缸抽汽参数测量表连接的控制器，设定允许的低压缸进汽参数和低压缸抽汽参数值范围，并与低压缸进汽参数和低压缸抽汽参数的实际测量值进行比较；
通过与所述控制器及汽轮机低压缸连接的低压缸进汽调节阀调节汽轮机低压缸的进汽量；
通过与所述低压缸进汽调节阀并联的旁通调节阀，调节汽轮机低压缸的进汽量。
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