CN108533342A - 节能供热机组以及该机组的故障响应方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能供热机组及该机组的故障响应方法，所述供热机组包括主汽轮机以及通过抽汽管道与主汽轮机中压缸连通的热网加热器，抽汽管道上设置有供热蝶阀，供热蝶阀的第二出口端通过分支管道连通至主汽轮机低压缸，分支管道上设置有两个三通阀，两三通阀之间通过旁路管道连通，旁路管道设置有功热小汽轮机；功热小汽轮机的旁侧设置有监测装置，监测装置的输出端连接供热机组的DCS控制器，DCS控制器的输入端还与供热蝶阀的信号端连接，DCS控制器的输出端连接至供热蝶阀的受控端。本发明能够在提高抽汽热能利用率的基础上，简化机组结构，并能够在功热小汽轮机故障时及时通过供热蝶阀作出响应，为供热期间主汽轮机的安全平稳运行提供保障。

Description

节能供热机组以及该机组的故障响应方法

技术领域

本发明涉及热电厂供热设备控制技术领域，特别是一种节能供热机组以及该机组的故障响应方法。

背景技术

热电厂中供热机组的供热抽汽调节方式分为外部调节和内部调节两种方式，其中外部调节手段一般是从汽轮机各抽汽口或管道上引出蒸汽，通过外部加装减温减压装置等调节设备，满足抽汽需求，此种方式调节范围有限，适应性较差；内部调节是通过汽轮机内部的调节单元，使抽出的蒸汽满足抽汽要求，此种方式效率高，调整范围广，应用较为广泛。

供热机组采用内部调节方式时，调节单元一般选用压力调节阀进行蒸汽压力的调控。由于主汽轮机输出的蒸汽热量以及压力均较高，直接用于加热供热管网的循环水不仅会出现蒸汽的浪费，而且会供热管网的使用寿命也会产生影响，因此通常会在主汽轮机输出端的抽汽管道上设置压力调节阀，来降低蒸汽的压力，而后再输送至供热管网。尽管此种节流方式可以满足供热管网的低压力需求，但同时也降低了蒸汽的利用率。

中国专利2016206163581公开了一种节能的抽汽式供热机组，解决了将中压缸的排汽压力降低到热网供热压力时所产生的节流损失的问题，主要是通过在中压缸抽汽口设置与第一供热抽汽管路并列的第二供热抽汽管路，并在第二供热抽汽管路上设置背压式汽轮机进行热量的利用。该方案尽管可以提高抽汽热能的利用效率，但是每条管路中均需要设置抽汽调节阀，另外由于主汽轮机中压缸输出的抽汽还需要有一部分返回至主汽轮机的低压缸，因此就需要至少设置三个抽汽调节阀机组才能运行，并且运行过程中需要随时关注各设备的运行状态，相应地需要控制各抽汽调节阀的开度来保证机组的平稳运行，控制逻辑较为复杂。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种节能供热机组以及该机组的故障响应方法，在提高抽汽热能利用率的基础上，简化机组结构，为供热期间主汽轮机的安全平稳运行提供保障。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种节能供热机组，包括主汽轮机以及通过抽汽管道与主汽轮机中压缸抽汽端连通的热网加热器，所述抽汽管道上设置有供热蝶阀，供热蝶阀的第二出口端通过分支管道连通至主汽轮机低压缸，所述分支管道上设置有两个三通阀，两三通阀之间通过旁路管道连通，旁路管道设置有用于将部分抽汽转换为电能的功热小汽轮机；所述功热小汽轮机的旁侧设置有监测功热小汽轮机工作状态的监测装置，监测装置的输出端连接供热机组的DCS控制器，DCS控制器的输入端还与供热蝶阀的信号端连接，所述DCS控制器的输出端连接至供热蝶阀的受控端。

上述节能供热机组，所述监测装置为输出电流监测装置。

上述节能供热机组，所述分支管道上共设置两条并列的旁路管道，每条旁路管道上均设置一台功热小汽轮机。

一种节能供热机组的故障响应方法，具体包括以下步骤：

A.分别确定供热机组中供热蝶阀和各功热小汽轮机的通流能力；

B.判断功热小汽轮机的运行状态；

C.计算小汽轮机跳闸时供热蝶阀的动作量；

D.根据步骤C的计算结果，控制供热蝶阀的开度。

上述节能供热机组的故障响应方法，步骤A所述供热蝶阀的通流能力是指供热蝶阀开度对主汽轮机低压缸的通流能力；功热小汽轮机的通流能力是指功热小汽轮机在额定工况下的蒸汽流量。

上述节能供热机组的故障响应方法，步骤B所述功热小汽轮机的运行状态是通过电流监测装置监测功热小汽轮机的输出电流，当输出电流为零时，表明功热小汽轮机处于跳闸状态。

上述节能供热机组的故障响应方法，步骤C中小汽轮机跳闸时供热蝶阀的动作量分为以下三种工况：

C1.两台功热小汽轮机运行正常，供热蝶阀的开度无需调整；

C2.两台功热小汽轮机其中一台跳闸的情况下，当供热蝶阀在功热小汽轮机跳闸前的开度≤a1%时，供热蝶阀的开启动作量为b1%，b1＞a1；当供热蝶阀在功热小汽轮机跳闸前的开度在a1~a2%之间时，供热蝶阀的开启动作量为b2%，b2＞a2；当供热蝶阀在功热小汽轮机跳闸前的开度＞a2%时，供热蝶阀的开启动作量为b3%，b3＞b2；

C3.两台功热小汽轮机同时跳闸的情况下，当供热蝶阀在功热小汽轮机跳闸前的开度≤a1%时，供热蝶阀的开启动作量为c1%，c1＞b1；当供热蝶阀在功热小汽轮机跳闸前的开度在a1~a2%之间时，供热蝶阀的开启动作量为c2%，c2＞b2；当供热蝶阀在功热小汽轮机跳闸前的开度＞a2%时，供热蝶阀的开启动作量为c3%，c3＞c2。

由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

本发明通过在主汽轮机输出端的抽汽管道上设置供热蝶阀，并在供热蝶阀与热网加热器之间的抽汽管道上并列设置功热小汽轮机，对抽汽管道中的蒸汽进行分流，利用采暖抽汽带动功热小汽轮机转动，进一步拖动小型发电机进行发电；对于300MW供热机组，采暖抽汽量可拖动两台功热小汽轮机，抽汽压力在0.2-0.5MPa，抽汽温度在220-280℃。当机组运行过程中，功热小汽轮机故障跳闸时，可通过DCS控制器对供热蝶阀进行相应的操作，来降低功热小汽轮机事故工况对主汽轮机的影响，保证了供热期间主汽轮机的安全平稳运行，提升了电网及热网的稳定性。

附图说明

图1为本发明所述响应方法的流程图；

图2为本发明所述机组的系统图。

其中：1.主汽轮机中压缸，2.主汽轮机低压缸，3.热网加热器，4.DCS控制器，5.供热蝶阀，6.第一功热小汽轮机，7.第一监测装置，8.第二功热小汽轮机，9.第二监测装置，10.抽汽管道。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

一种节能供热机组，其系统结构如图2所示，包括主汽轮机、热网加热器、DCS控制器、供热蝶阀、抽汽管道、分支管道、旁路管道、功热小汽轮机以及监测装置，本发明中功热小汽轮机以及监测装置共设置两套，分别设置在两条旁路管道中。

主汽轮机中压缸1抽汽端通过抽汽管道10与热网加热器3连通，供热蝶阀5设置在靠近主汽轮机中压缸1抽汽端的抽汽管道10上，供热蝶阀的第一出口端经抽汽管道连通至热网加热器3，供热蝶阀的第二出口端通过分支管道连通至主汽轮机低压缸2；分支管道上设置有两个三通阀，两三通阀之间通过旁路管道连通，两条旁路管道并列设置，每条旁路管道上均设置一台功热小汽轮机，功热小汽轮机用于分流进入主汽轮机低压缸的蒸汽，此部分抽汽可带动功热小汽轮机转动，进一步拖动小型发电机进行发电，实现将旁路管道中的部分抽汽转换为电能的目的，提高抽汽热能的利用率。

为实时监测功热小汽轮机的运行状态，机组还设置了检测监测装置，监测装置的输出端连接供热机组的DCS控制器4。本发明中，监测装置为输出电流监测装置，即DCS控制器通过监测功热小汽轮机的输出电流来判断功热小汽轮机的运行状态。

同时，DCS控制器4的输入端还与供热蝶阀的信号端连接，用于实时采集供热蝶阀的实际开度；DCS控制器的输出端连接至供热蝶阀的受控端，即DCS控制器根据功热小汽轮机的运行状态以及当前供热蝶阀的实际开度来计算供热蝶阀应该输出的开度，该开度要求既能够满足热网加热器的需求，同时也要满足主汽轮机低压缸的平稳运行要求。

当功热小汽轮机正常工作时，自主汽轮机中压缸抽汽端输出的抽汽经部分返回低压缸以及两台功热小汽轮机热能利用后，剩余的部分仍可满足热网加热器的加热要求，大大提高了抽汽热能的利用率。

当功热小汽轮机跳闸时，功热小汽轮机会处于直接旁路状态，此状态下，原来经过功热小汽轮机的蒸汽便无法再通过功热小汽轮机做功冷凝，而会全部通过主汽轮机的低压缸排出，这样就不可避免出现主汽轮机低压缸进汽量突增的情况，影响机组正常运行。为避免此种情况发生，DCS控制器便要对供热蝶阀的开度进行实时调节，供热蝶阀的调节依据即为功热小汽轮机的运行状态以及当前供热蝶阀的实际开度。

一种节能供热机组的故障响应方法，用于在功热小汽轮机故障时，来使供热蝶阀做出响应，以保证机组的正常运行。上述故障响应方法的流程图如图1所示，具体包括以下步骤。

A.分别确定供热机组中供热蝶阀和各功热小汽轮机的通流能力。供热蝶阀的通流能力是指供热蝶阀开度对主汽轮机低压缸的通流能力，可通过对主汽轮机历史数据的分析得出；功热小汽轮机的通流能力是指功热小汽轮机在额定工况下的蒸汽流量，可通过对功热小汽轮机设计文件以及验收文件的分析得出。

B.判断功热小汽轮机的运行状态。功热小汽轮机的运行状态可通过电流监测装置来监测功热小汽轮机的输出电流，当输出电流为零时，表明功热小汽轮机处于跳闸状态。当有标准值误差范围内的电流输出时，表明功热小汽轮机运行正常。

C.计算小汽轮机跳闸时供热蝶阀的动作量。

本步骤中小汽轮机跳闸时供热蝶阀的动作量分为以下三种工况：

C1.两台功热小汽轮机运行正常，供热蝶阀的开度无需调整。

C2.两台功热小汽轮机其中一台跳闸的情况下，当供热蝶阀在功热小汽轮机跳闸前的开度≤a1%时，供热蝶阀的开启动作量为b1%，b1＞a1；当供热蝶阀在功热小汽轮机跳闸前的开度在a1~a2%之间时，供热蝶阀的开启动作量为b2%，b2＞a2；当供热蝶阀在功热小汽轮机跳闸前的开度＞a2%时，供热蝶阀的开启动作量为b3%，b3＞b2。

C3.两台功热小汽轮机同时跳闸的情况下，当供热蝶阀在功热小汽轮机跳闸前的开度≤a1%时，供热蝶阀的开启动作量为c1%，c1＞b1；当供热蝶阀在功热小汽轮机跳闸前的开度在a1~a2%之间时，供热蝶阀的开启动作量为c2%，c2＞b2；当供热蝶阀在功热小汽轮机跳闸前的开度＞a2%时，供热蝶阀的开启动作量为c3%，c3＞c2。

D.根据步骤C的计算结果，由DCS控制器来控制供热蝶阀的开度。

本发明的故障响应方法中，在DCS控制器内新增了判断和响应逻辑，通过逻辑判断功热小汽轮机跳闸前的供热蝶阀开度和故障工况种类，来得出供热蝶阀的应该调整的动作量，从而输出不同的供热蝶阀开启指令，此指令输出后，供热蝶阀执行相应的开度，该开度仍能够满足主汽轮机低压缸以及热网加热器的抽汽热能需求，从而为机组的平稳运行提供了可靠保障。

Claims (7)

1.一种节能供热机组，包括主汽轮机以及通过抽汽管道（10）与主汽轮机中压缸抽汽端连通的热网加热器（3），其特征在于：所述抽汽管道上设置有供热蝶阀（5），供热蝶阀的第二出口端通过分支管道连通至主汽轮机低压缸（2），所述分支管道上设置有两个三通阀，两三通阀之间通过旁路管道连通，旁路管道设置有用于将部分抽汽转换为电能的功热小汽轮机；所述功热小汽轮机的旁侧设置有监测功热小汽轮机工作状态的监测装置，监测装置的输出端连接供热机组的DCS控制器（4），DCS控制器（4）的输入端还与供热蝶阀的信号端连接，所述DCS控制器的输出端连接至供热蝶阀的受控端。

2.根据权利要求1所述的节能供热机组，其特征在于：所述监测装置为输出电流监测装置。

3.根据权利要求1所述的节能供热机组，其特征在于：所述分支管道上共设置两条并列的旁路管道，每条旁路管道上均设置一台功热小汽轮机。

4.一种如权利要求3所述的节能供热机组的故障响应方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

A.分别确定供热机组中供热蝶阀和各功热小汽轮机的通流能力；

B.判断功热小汽轮机的运行状态；

C.计算小汽轮机跳闸时供热蝶阀的动作量；

D.根据步骤C的计算结果，控制供热蝶阀的开度。

5.根据权利要求4所述的节能供热机组的故障响应方法，其特征在于，步骤A所述供热蝶阀的通流能力是指供热蝶阀开度对主汽轮机低压缸的通流能力；功热小汽轮机的通流能力是指功热小汽轮机在额定工况下的蒸汽流量。

6.根据权利要求4所述的节能供热机组的故障响应方法，其特征在于，步骤B所述功热小汽轮机的运行状态是通过电流监测装置监测功热小汽轮机的输出电流，当输出电流为零时，表明功热小汽轮机处于跳闸状态。

7.根据权利要求4所述的节能供热机组的故障响应方法，其特征在于，步骤C中小汽轮机跳闸时供热蝶阀的动作量分为以下三种工况：

C1.两台功热小汽轮机运行正常，供热蝶阀的开度无需调整；

C2.两台功热小汽轮机其中一台跳闸的情况下，当供热蝶阀在功热小汽轮机跳闸前的开度≤a1%时，供热蝶阀的开启动作量为b1%，b1＞a1；当供热蝶阀在功热小汽轮机跳闸前的开度在a1~a2%之间时，供热蝶阀的开启动作量为b2%，b2＞a2；当供热蝶阀在功热小汽轮机跳闸前的开度＞a2%时，供热蝶阀的开启动作量为b3%，b3＞b2；

C3.两台功热小汽轮机同时跳闸的情况下，当供热蝶阀在功热小汽轮机跳闸前的开度≤a1%时，供热蝶阀的开启动作量为c1%，c1＞b1；当供热蝶阀在功热小汽轮机跳闸前的开度在a1~a2%之间时，供热蝶阀的开启动作量为c2%，c2＞b2；当供热蝶阀在功热小汽轮机跳闸前的开度＞a2%时，供热蝶阀的开启动作量为c3%，c3＞c2。