CN108196452A - 一种基于热平衡的供热机组最优初压运行控制系统及方法 - Google Patents

一种基于热平衡的供热机组最优初压运行控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于热平衡原理的供热汽轮机最优初压运行优化控制系统及控制方法，包括DCS控制工程师站，所述DCS控制工程师站输出端连接有机组PI服务器，所述机组PI服务器输出端连接有数据采集计算输出平台，所述数据采集计算输出平台输出端连接有机组协调控制模块；所述DCS控制工程师站用于向机组PI服务器上传待处理的数据；所述数据采集计算输出平台包括数据采集处理模块、数据计算处理模块和指令输出模块。本发明通过引入供热修正因子、背压修正因子，可使部分负荷运行时经济性提高，缓解了深度滑压造成锅炉减温水量增加的问题，提高了锅炉运行的安全性，而且，还能提高机组供热期间的变负荷响应性。

Description

一种基于热平衡的供热机组最优初压运行控制系统及方法
技术领域
本发明涉及火电厂节能技术领域，特别涉及一种基于热平衡原理的供热汽轮机组最优初压运行优化控制系统及控制方法。
背景技术
目前，我国电力行业也在改革，逐步调整电源装机结构，以增加新能源发电装机的比重，实现新能源逐步替代化石能源。但新能源发电(风电、光伏发电等)具有随机波动不确定性，新能源规模化并网消纳成为目前电力系统面临的重大现实问题。由于我国火力发电占主导地位的电源结构性矛盾，缺乏燃机等可平抑新能源电力随机波动不确性的电源，所以，大功率火电机组进行快速深度变负荷参与调峰运行势在必行，并且，不仅大功率纯凝火电机组(1000MW、660MW)需要参与深度调峰，而且许多热电联产机组也不得不参与深度调峰运行，在调峰运行期间，机组长期处于低负荷运行，机组效率大大降低，厂用电率增加。故如何在确保机组安全运行的前提下，使机组保持最佳运行工况，从而最大限度地降低供电煤耗是市场经济对发电企业提出的现实要求。
因此，发明一种汽轮机最优初压运行优化控制系统及控制方法来解决上述问题很有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于热平衡的供热机组最优初压运行控制系统及控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于热平衡的供热机组最优初压运行控制系统，包括DCS控制工程师站，所述DCS控制工程师站输出端连接有机组PI服务器，所述机组PI服务器输出端连接有数据采集计算输出平台，所述数据采集计算输出平台输出端连接有机组协调控制模块；
所述DCS控制工程师站用于向机组PI服务器上传待处理的数据；
所述数据采集计算输出平台包括数据采集处理模块、数据计算处理模块和指令输出模块，其中，所述数据采集处理模块，可用于处理从所述PI服务器中收集的有关参数数据，所述数据计算处理模块，可用于对数据进行修正处理，所述指令输出模块，可用于输出经数据计算处理模块修正处理的主蒸汽压力及高调门控制指令；
所述机组协调控制模块用于接收经所述数据采集计算输出平台计算得到的相关数据。
优选的，所述数据采集处理模块输出端连接有数据计算处理模块，所述数据计算处理模块输出端连接有指令输出模块。
本发明还提供了一种基于热平衡的供热机组最优初压运行控制系统的控制方法，其具体操作步骤为：
步骤一：由DCS控制工程师站将汽轮机运行数据上传至机组PI服务器；
步骤二：由数据采集处理模块从机组PI服务器中收集相关参数数据并进行处理；
步骤三：由数据计算处理模块对步骤二中的相关数据进行实时修正计算，从而得出最佳的主蒸汽压力及高调门控制指令；
步骤四：由指令输出模块依据步骤三中的修正数据输出对应的主蒸汽压力和高调门控制指令；
步骤五：由机组协调控制模块根据步骤四中的指令对汽轮机的运行状态进行相应调整。
优选的，所述步骤二中处理相关数据是针对机组负荷、主汽压力和调门开度三者关联性的影响进行分析，三者之间的相互关联、相互制约关系满足：
优选的，所述步骤二中处理相关数据是针对机组负荷、主汽压力和调门开度三者关联性的影响进行分析，三者之间的相互关联、相互制约关系满足：
Ng∝P0×Cv
式中，Ng为机组负荷，P0为主蒸汽压力，Cv为高压调门开度指令，通常地，机组负荷是由电网需求所确定的，必须满足电网调度AGC指令的要求。
优选的，所述步骤三中对相关数据进行实时修正计算是引入供热修正因子和背压修正因子进行计算的，其中，
引入供热修正因子计算应满足：
式中，4700为每台热网加热器进水量，2550为抽汽供热常数；
引入背压修正因子计算应满足：
Kp＝(p-pc)×1。
本发明的技术效果和优点：
1、通过引入了供热修正因子、背压修正因子，可保证锅炉出力、汽轮机调门开度、最佳主汽压力相对应，使部分负荷运行时经济性提高，同时，缓解了深度滑压造成锅炉减温水量增加的问题，提高了锅炉运行的安全性，而且，还能提高机组供热期间的变负荷响应性；
2、通过供热因子修正主蒸汽压力模型的实施，可大大减少每个采暖期的燃料成本，降低企业的生产投入。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图；
图2为本发明的最佳负荷-压力曲线函数示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
根据图1所示的一种基于热平衡的供热机组最优初压运行控制系统，包括DCS控制工程师站，所述DCS控制工程师站输出端连接有机组PI服务器，所述机组PI服务器输出端连接有数据采集计算输出平台，所述数据采集计算输出平台输出端连接有机组协调控制模块；
所述DCS控制工程师站用于向机组PI服务器上传待处理的数据；
所述数据采集计算输出平台包括数据采集处理模块、数据计算处理模块和指令输出模块，其中，所述数据采集处理模块，可用于处理从所述PI服务器中收集的有关参数数据，所述数据计算处理模块，可用于对数据进行修正处理，所述指令输出模块，可用于输出经数据计算处理模块修正处理的主蒸汽压力及高调门控制指令；
所述机组协调控制模块用于接收经所述数据采集计算输出平台计算得到的相关数据。
所述数据采集处理模块输出端连接有数据计算处理模块，所述数据计算处理模块输出端连接有指令输出模块。
本发明还提供了一种基于热平衡的供热机组最优初压运行控制系统的控制方法，其具体操作步骤为：
步骤一：由DCS控制工程师站将汽轮机运行数据上传至机组PI服务器；
步骤二：由数据采集处理模块从机组PI服务器中收集相关参数数据并进行处理；
步骤三：由数据计算处理模块对步骤二中的相关数据进行实时修正计算，从而得出最佳的主蒸汽压力及高调门控制指令；
步骤四：由指令输出模块依据步骤三中的修正数据输出对应的主蒸汽压力和高调门控制指令；
步骤五：由机组协调控制模块根据步骤四中的指令对汽轮机的运行状态进行相应调整。
所述步骤二中处理相关数据是针对机组负荷、主汽压力和调门开度三者关联性的影响进行分析，三者之间的相互关联、相互制约关系满足：
所述步骤二中处理相关数据是针对机组负荷、主汽压力和调门开度三者关联性的影响进行分析，三者之间的相互关联、相互制约关系满足：
Ng∝P0×Cv
式中，Ng为机组负荷，P0为主蒸汽压力，Cv为高压调门开度指令，通常地，机组负荷是由电网需求所确定的，必须满足电网调度AGC指令的要求。
优选的，所述步骤三中对相关数据进行实时修正计算是引入供热修正因子和背压修正因子进行计算的，其中，
引入供热修正因子计算应满足：
式中，4700为每台热网加热器进水量，2550为抽汽供热常数；
引入背压修正因子计算应满足：
Kp＝(p-pc)×1。
实施例：
下面将依据图2所示的最佳负荷-压力曲线函数示意图，并结合实际数据对本发明的实施例进行详细说明：
(1)供热修正因子
供热量较大，供热负荷对汽轮机进汽量影响很大，根据热力特性计算书及供热工况图核算得出：供热量变化100t/h，影响发电机出力约14MW。
拟在协调控制主汽压力设定模块中引入供热量修正因子，从而增加抽汽供热对汽轮机进汽量的影响，即在冬季供热工况时，提高机侧的主汽压力，提高机组的经济性；同时增加供热工况下，变负荷的响应性。
为防止供热抽汽量测量波动大、误差大，将采用循环水侧为修正因子，供热循环水量为常数，考虑压力、温度的影响，质量流量为9400t/h；
供热抽汽参数约0.4MPa,240℃，疏水温度约90℃；抽汽供热常数为：2550kJ/kg；
1、2号机组都配置两台热网加热器，每台热网加热器进水量为4700t/h，每台热网加热器的进、出温度DCS都有测点，将温度测点t1、t2引入供热修正因子计算中：
Kgr＝Kgr1+Kgr2
(2)背压修正因子
空冷机组背压受环境温度影响较大，背压变化范围为8～35kPa，通过背压修正曲线，将背压变化造成发电机出力变化值，修正到负荷指令中，以保证汽轮机变工况运行时，处于较佳状态运行。
Kp＝(p-pc)×1
将供热修正因子和背压修正因子叠加大到AGC指令上，从而得出不同负荷下的最佳运行主汽压力。
(3)定滑压运行优化结果
根据表中数据可以看出：#1机组205MW负荷时，供热抽汽因子修正提高主汽压力约1.3MPa，同时使GV6开度由33％关小至13％，使汽轮机接近与5阀点运行，提高了高压缸效率1.5％，整体折合降低汽轮机热耗率约50kJ/kW.h，折合煤耗约1.8g/kW.h；#2机组250MW工况，提高主汽压力约2.05MPa，使GV3全关，GV6开度由全开关小至28％，高压缸效率提高0.45％，整体折合降低汽轮机热耗率约40kJ/kW.h，折合煤耗约1.4g/kW.h；说明300MW机组5阀点滑压运行是较为经济的。
190MW、225MW工况由于未投入供热修正因子前，运行人员通过人为设定压力正偏置来提高机组负荷响应能力，可以看出提高主汽压力后高压缸效率略有下降，但循环效率的提高对汽机效率影响还是占据主要地位，通过供热修正因子使原有机组滑压运行区间的煤耗下降了1.2～2.4g/kW.h，同时还可以减少运行人员对压力回路设定偏置，减少了运行人员的操作，提高了机组的安全运行。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于热平衡的供热机组最优初压运行控制系统，包括DCS控制工程师站，其特征在于：所述DCS控制工程师站输出端连接有机组PI服务器，所述机组PI服务器输出端连接有数据采集计算输出平台，所述数据采集计算输出平台输出端连接有机组协调控制模块；
所述DCS控制工程师站用于向机组PI服务器上传待处理的数据；
所述数据采集计算输出平台包括数据采集处理模块、数据计算处理模块和指令输出模块，其中，所述数据采集处理模块，可用于处理从所述PI服务器中收集的有关参数数据，所述数据计算处理模块，可用于对数据进行修正处理，所述指令输出模块，可用于输出经数据计算处理模块修正处理的主蒸汽压力及高调门控制指令；
所述机组协调控制模块用于接收经所述数据采集计算输出平台计算得到的相关数据。
2.根据权利要求1所述的一种基于热平衡的供热机组最优初压运行控制系统，其特征在于：所述数据采集处理模块输出端连接有数据计算处理模块，所述数据计算处理模块输出端连接有指令输出模块。
3.根据权利要求1所述的一种基于热平衡的供热机组最优初压运行控制系统的控制方法，其具体操作步骤为：
步骤一：由DCS控制工程师站将汽轮机运行数据上传至机组PI服务器；
步骤二：由数据采集处理模块从机组PI服务器中收集相关参数数据并进行处理；
步骤三：由数据计算处理模块对步骤二中的相关数据进行实时修正计算，从而得出最佳的主蒸汽压力及高调门控制指令；
步骤四：由指令输出模块依据步骤三中的修正数据输出对应的主蒸汽压力和高调门控制指令；
步骤五：由机组协调控制模块根据步骤四中的指令对汽轮机的运行状态进行相应调整。
4.根据权利要求3所述的一种基于热平衡的供热机组最优初压运行控制系统的控制方法，其特征在于：所述步骤二中处理相关数据是针对机组负荷、主汽压力和调门开度三者关联性的影响进行分析，三者之间的相互关联、相互制约关系满足：
Ng∝P0×Cv
式中，Ng为机组负荷，P0为主蒸汽压力，Cv为高压调门开度指令，通常地，机组负荷是由电网需求所确定的，必须满足电网调度AGC指令的要求。
5.根据权利要求3所述的一种基于热平衡的供热机组最优初压运行控制系统的控制方法，其特征在于：所述步骤三中对相关数据进行实时修正计算是引入供热修正因子和背压修正因子进行计算的，其中，
引入供热修正因子计算应满足：
式中，4700为每台热网加热器进水量，2550为抽汽供热常数；
引入背压修正因子计算应满足：
Kp＝(p-pc)×1。
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