CN109595043B - 八喷嘴组汽轮机高效安全运行的阀门配置方法 - Google Patents
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Abstract
八喷嘴组汽轮机高效安全运行的阀门配置方法，属于喷嘴配置技术领域，本发明为解决现有的进汽设置方式限制八调门配置机组调门数量带来的调节特性优势，并且存在节流损失的问题。本发明根据现有机组阀门顺序的数据获取最优的“4+2+2”进汽方式；拆分为相应的“2+2+1+1+1+1”进汽试验方式；根据调门状态对阀门的开启顺序做筛选调整，获取“2+2+1+1+1+1”筛选调整后进汽方式；进行调门开关试验，获取最优的“2+2+1+1+1+1”进汽方式；将最优“2+2+1+1+1+1”进汽方式对应的顺序阀进汽规律曲线植入机组DCS系统。本发明用于对汽轮机的喷嘴阀门进行配置。
Description
技术领域
本发明涉及一种八喷嘴组汽轮机高效安全运行的阀门配置方法，属于喷嘴配置技术领域。
背景技术
为平衡电网用户端与生产端(发电机组)之间动态的电力供需平衡，调度及电厂需要不断调整机组输出功率。目前，燃煤机组主要通过调整进入汽轮机的蒸汽参数或进汽流量改变机组出力，调整进汽流量是通过改变高阀门开度实现，这种调整方式主要包括两种：单阀模式(全周进汽)和顺序阀模式(局部进汽)。单阀模式是指所有高阀门动作同步且开度一致，顺序阀模式是机组根据负荷需求依次开启高阀门。在未达到额定出力时，单阀模式下所有阀门都部分开启，相比于顺序阀模式的局部阀门部分开启的状态，单阀模式造成的节流损失要大于顺序阀模式。因此，对于负荷不断变化的调峰机组，顺序阀进汽模式会有效改善机组经济性，但相比全周进汽，不合理的局部进汽方式会给汽轮机转子施加一个不平衡汽流力，破坏轴系稳定，降低机组的安全性。因此，选择合理的顺序阀进汽顺序对保障机组的安全经济运行起到了重要作用。
目前，国内投运的燃煤机组多为4阀门或6阀门机组，针对机组顺序阀进汽模式的优化研究工作也主要集中在此类型的机组上。实际上，相比4阀门或6阀门机组，8阀门机组在机组变负荷运行时有更多的优势。阀门数量增加，意味着相同容量机型下每个阀门控制的进汽通流面积变小，产生的节流损失也相对减小。但目前对阀门机组的顺序阀进汽顺序设计思路为将其简化为4阀门机组，采用“4+2+2”的进汽方式，限制了八阀门配置机组阀门数量带来的调节特性优势的发挥。对此，有部分研究采用“4+1+1+1+1”的进汽方式，相对“4+2+2”模式，机组阀门数量优势得以部分释放。但随着新能源并网的不断发展，对燃煤机组的深度调峰能力要求不断提升，并且尝试通过降低燃煤机组出力提升新能源发电高峰时间段内的并网效率，以达到降低一次能源消耗的目的，因此，还在不断谋求拓展机组负荷的最大调节范围。对基于“4+2+2”或“4+1+1+1+1”进汽模式的八阀门配置机组而言，在此时，顺序阀调节模式进入“4”阀控制机组出力状态，且4阀都为部分开启的状态，由此造成了一定的节流损失。实际上，这种节流损失是可以通过优化机组顺序阀进汽顺序模式加以避免。
发明内容
本发明目的是为了解决现有的进汽设置方式限制八阀门配置机组阀门数量带来的调节特性优势，并且存在节流损失的问题，提供了一种八喷嘴组汽轮机高效安全运行的阀门配置方法。
本发明所述八喷嘴组汽轮机高效安全运行的阀门配置方法，其具体过程为：
S1：根据现有机组阀门顺序的数据获取最优的“4+2+2”进汽方式；
S2：根据S1获取的“4+2+2”进汽方式，拆分为相应的“2+2+1+1+1+1”进汽试验方式；
S3：根据机组阀门的运行数据获取机组阀门状态，根据阀门状态对阀门的开启顺序做筛选调整，获取“2+2+1+1+1+1”筛选调整后进汽方式；
S4：根据S3获取的“2+2+1+1+1+1”筛选调整后进汽方式进行阀门开关试验，获取最优的“2+2+1+1+1+1”进汽方式；
S5：将S4获取的最优“2+2+1+1+1+1”进汽方式对应的顺序阀进汽规律曲线植入机组DCS系统。
优选的，S1所述现有机组阀门顺序数据的获取方式包括：历史运行数据和机组DCS系统内的顺序阀进汽规律曲线。
优选的，S1所述根据现有机组阀门顺序的数据获取最优的“4+2+2”进汽方式，其具体方法为：
S1-1：判别机组运行的“4+2+2”进汽方式，如果是对角进汽则执行S1-2，如果是上缸进汽、下缸进汽或侧缸进汽则执行S1-3；
S1-2：获取机组当前状态，根据机组当前状态判断是否需要重新试验，如果是则执行S1-3，如果否则默认当前的进汽方式为最优的“4+2+2”进汽方式；
S1-3：进行阀门开启顺序的试验，获取最优的“4+2+2”进汽方式。
优选的，S1-2所述根据机组当前状态判断是否需要重新试验，其判断依据为：当机组在对角进汽时瓦温轴振最小，则不需要进行重新试验。
优选的，S2所述根据S1获取的“4+2+2”进汽方式拆分为相应的“2+2+1+1+1+1”进汽试验方式，拆分依据为：
根据“4+2+2”进汽方式拆分“2+2+1+1+1+1”进汽试验方式，排列方式有A2 2·A2 2·A2 2＝8种，依据对角进汽原则拆分为：4→(2+2)，2→(1+1)，2→(1+1)；
其中，由“4”拆分为“2+2”时，“2”表示对称布置的两个阀门；
由“2”拆分为“1+1”的两个阀门，遵循先开启下缸阀门、再开启上缸阀门的原则。
优选的，S3所述机组阀门的运行数据包括：阀门开度、功率、综合流量指令、主汽调节级后高压缸排汽压力、主汽调节级后高压缸排汽温度、瓦温、轴振、抗燃油油压和背压。
优选的，S3所述根据阀门状态对阀门的开启顺序做筛选调整的依据为：
根据阀门状态判断调节特性是否良好，对调节特性差的阀门，其开启状态设置为常开或常闭；对调节特性较好的阀门，通过合并试验减少阀门的动作频次。
优选的，S4所述根据S3获取的“2+2+1+1+1+1”筛选调整后进汽方式进行阀门开关试验，阀门开关试验的调整范围为：
在调整阀门开度时，阀门开度的0-50％区间阀门开度的调整量为1％～2％，阀门开度的50％-100％区间阀门开度的调整量为2％-3％。
本发明的优点：为了充分挖掘八阀门配置机组的阀门数量优势特性，改善低负荷出力状态下机组的经济性，并且不影响机组的安全性，本发明提出了一种八喷嘴组汽轮机高效安全运行的阀门配置方法，对提升机组竞争能力颇具意义。具有如下优点：
1、本发明首先通过原有顺序阀模式的历史运行数据及相关试验获取最优的“4+2+2”进汽方式，在此基础上进一步优化，提出“2+2+1+1+1+1”进汽方式，该进汽方式可以大幅减少试验次数。
2、“2+2+1+1+1+1”的进汽方式在低负荷工况下仅有2个阀门动作控制负荷，可以有效降低机组的节流损失，在高负荷工况运行时，控制一个阀门的开度来实现变负荷运行的调节，也可以减少节流损失，保证经济性。
3、基于对角模式的顺序阀进汽规律设计原则优于上缸进汽、下缸进汽及侧缸进汽模式，可以有效避免由于阀序设计不合理造成的机组轴振过大的安全隐患。
附图说明
图1是具体实施方式七提出的机组阀门配置方式，图中GV1～GV8表示8个机组阀门；
图2是8机组阀门对角间隔进汽模式示意图；
图3是4机组阀门对角间隔进汽模式示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述八喷嘴组汽轮机高效安全运行的阀门配置方法，其具体过程为：
S1：根据现有机组阀门顺序的数据获取最优的“4+2+2”进汽方式；
S2：根据S1获取的“4+2+2”进汽方式，拆分为相应的“2+2+1+1+1+1”进汽试验方式；
S3：根据机组阀门的运行数据获取机组阀门状态，根据阀门状态对阀门的开启顺序做筛选调整，获取“2+2+1+1+1+1”筛选调整后进汽方式；
S4：根据S3获取的“2+2+1+1+1+1”筛选调整后进汽方式进行阀门开关试验，获取最优的“2+2+1+1+1+1”进汽方式；
S5：将S4获取的最优“2+2+1+1+1+1”进汽方式对应的顺序阀进汽规律曲线植入机组DCS系统。
本实施方式中，“4+2+2”表示先开启4个喷嘴阀门，然后开启2个喷嘴阀门，最后再开启2个喷嘴阀门。“2+2+1+1+1+1”表示先开启2个喷嘴阀门，再开启2个喷嘴阀门，再开启1个喷嘴阀门，再开启1个喷嘴阀门，再开启1个喷嘴阀门，最后再开启1个喷嘴阀门。
具体实施方式二：本实施方式对实施方式一作进一步说明，S1所述现有机组阀门顺序数据的获取方式包括：历史运行数据和机组DCS系统内的顺序阀进汽规律曲线。
具体实施方式三：本实施方式对实施方式一作进一步说明，S1所述根据现有机组阀门顺序的数据获取最优的“4+2+2”进汽方式，其具体方法为：
S1-1：判别机组运行的“4+2+2”进汽方式，如果是对角进汽则执行S1-2，如果是上缸进汽、下缸进汽或侧缸进汽则执行S1-3；
S1-2：获取机组当前状态，根据机组当前状态判断是否需要重新试验，如果是则执行S1-3，如果否则默认当前的进汽方式为最优的“4+2+2”进汽方式；
S1-3：进行阀门开启顺序的试验，获取最优的“4+2+2”进汽方式。
具体实施方式四：本实施方式对实施方式三作进一步说明，S1-2所述根据机组当前状态判断是否需要重新试验，其判断依据为：当机组在对角进汽时瓦温轴振最小，则不需要进行重新试验。
具体实施方式五：本实施方式对实施方式一作进一步说明，S2所述根据S1获取的“4+2+2”进汽方式拆分为相应的“2+2+1+1+1+1”进汽试验方式，拆分依据为：
根据“4+2+2”进汽方式拆分“2+2+1+1+1+1”进汽试验方式，排列方式有A2 2·A2 2·A2 2＝8种，依据对角进汽原则拆分为：4→(2+2)，2→(1+1)，2→(1+1)；
其中，由“4”拆分为“2+2”时，“2”表示对称布置的两个阀门；
由“2”拆分为“1+1”的两个阀门，遵循先开启下缸阀门、再开启上缸阀门的原则。
本实施方式中，对于由“2”拆分为“1+1”的两个阀门，为平衡转子自身重力对机组供油系统造成的压力，其进汽顺序设置为尽可能遵循先开启下缸的阀门，再开启上缸阀门的原则。
本实施方式中，“4+2+2”进汽方式拆分“2+2+1+1+1+1”进汽试验方式，4对应2+2，第一个2对应前面的1+1，第二个2对应后面的1+1。
具体实施方式六：本实施方式对实施方式一作进一步说明，S3所述机组阀门的运行数据包括：阀门开度、功率、综合流量指令、主汽调节级后高压缸排汽压力、主汽调节级后高压缸排汽温度、瓦温、轴振、抗燃油油压和背压。
具体实施方式七：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，S3所述根据阀门状态对阀门的开启顺序做筛选调整的依据为：
根据阀门状态判断调节特性是否良好，对调节特性差的阀门，其开启状态设置为常开或常闭；对调节特性较好的阀门，通过合并试验减少阀门的动作频次。
本实施方式中，调节特性差包括阀头卡涩、脱落等。
本实施方式中，为尽可能减少阀门动作频次，在试验允许范围内，通过合并试验减少阀门动作量，如图1所示，当试验GV1+GV5→GV2+GV6→GV3→GV7→GV4→GV8和GV1+GV5→GV2+GV6→GV4→GV8→GV3→GV7两个阀序时，2种阀序都是GV1+GV5→GV2+GV6的“2+2”进汽模式，所以在试验时，两个试验应在一起实施，其它“2+2”进汽模式同理。
本实施方式中，在筛选调整的过程中，应尽量避免出现如图2所示的对角间隔进汽模式，应负荷图3所示的连续进汽模式，减少一个旋转周期内蒸汽对汽轮机叶片的冲刷次数。
具体实施方式八：本实施方式对实施方式一作进一步说明，S4所述根据S3获取的“2+2+1+1+1+1”筛选调整后进汽方式进行阀门开关试验，阀门开关试验的调整范围为：
在调整阀门开度时，阀门开度的0-50％区间阀门开度的调整量为1％～2％，阀门开度的50％-100％区间阀门开度的调整量为2％-3％。
本实施方式中，在试验过程中，如果某种阀门顺序开启试验的振动、瓦温、瓦振发生异常，出现明显升高现象，则迅速停止该种试验，然后进行下一种试验。
具体实施方式九：本实施方式对实施方式六作进一步说明，S4所述获取最优的“2+2+1+1+1+1”进汽方式的具体方法为：
采集机组阀门的运行数据，分别计算各项运行数据的均值和方差：
D(X)＝E[(xi-E(X))2](i＝1,2,...,n)；
其中，E(X)表示X运行数据的均值，xi表示第i个阀门的X运行数据，n表示阀门的数量，D(X)表示X运行数据的方差；
选择均值和方差结果均比较小的阀门顺序作为最优的“2+2+1+1+1+1”进汽方式。
Claims (8)
1.八喷嘴组汽轮机高效安全运行的阀门配置方法，其特征在于，其具体过程为：
S1：根据现有机组阀门顺序的数据获取最优的“4+2+2”进汽方式；
S2：根据S1获取的“4+2+2”进汽方式，拆分为相应的“2+2+1+1+1+1”进汽试验方式；
S3：根据机组阀门的运行数据获取机组阀门状态，根据阀门状态对阀门的开启顺序做筛选调整，获取“2+2+1+1+1+1”筛选调整后进汽方式；
S4：根据S3获取的“2+2+1+1+1+1”筛选调整后进汽方式进行阀门开关试验，获取最优的“2+2+1+1+1+1”进汽方式；
S5：将S4获取的最优“2+2+1+1+1+1”进汽方式对应的顺序阀进汽规律曲线植入机组DCS系统；
S2所述根据S1获取的“4+2+2”进汽方式拆分为相应的“2+2+1+1+1+1”进汽试验方式，拆分依据为：
根据“4+2+2”进汽方式拆分“2+2+1+1+1+1”进汽试验方式，排列方式有
种，依据对角进汽原则拆分为：4→(2+2)，2→(1+1)，2→(1+1)；
其中，由“4”拆分为“2+2”时，“2”表示对称布置的两个阀门；
由“2”拆分为“1+1”的两个阀门，遵循先开启下缸阀门、再开启上缸阀门的原则。
2.根据权利要求1所述的八喷嘴组汽轮机高效安全运行的阀门配置方法，其特征在于，S1所述现有机组阀门顺序的 数据的获取方式包括：历史运行数据和机组DCS系统内的顺序阀进汽规律曲线。
3.根据权利要求1所述的八喷嘴组汽轮机高效安全运行的阀门配置方法，其特征在于，S1所述根据现有机组阀门顺序的数据获取最优的“4+2+2”进汽方式，其具体方法为：
S1-1：判别机组运行的“4+2+2”进汽方式，如果是对角进汽则执行S1-2，如果是上缸进汽、下缸进汽或侧缸进汽则执行S1-3；
S1-2：获取机组当前状态，根据机组当前状态判断是否需要重新试验，如果是则执行S1-3，如果否则默认当前的进汽方式为最优的“4+2+2”进汽方式；
S1-3：进行阀门开启顺序的试验，获取最优的“4+2+2”进汽方式。
4.根据权利要求3所述的八喷嘴组汽轮机高效安全运行的阀门配置方法，其特征在于，S1-2所述根据机组当前状态判断是否需要重新试验，其判断依据为：当机组在对角进汽时瓦温轴振最小，则不需要进行重新试验。
5.根据权利要求1所述的八喷嘴组汽轮机高效安全运行的阀门配置方法，其特征在于，S3所述机组阀门的运行数据包括：阀门开度、功率、综合流量指令、主汽调节级后高压缸排汽压力、主汽调节级后高压缸排汽温度、瓦温、轴振、抗燃油油压和背压。
6.根据权利要求1所述的八喷嘴组汽轮机高效安全运行的阀门配置方法，其特征在于，S3所述根据阀门状态对阀门的开启顺序做筛选调整的依据为：
根据阀门状态判断调节特性是否良好，对调节特性差的阀门，其开启状态设置为常开或常闭；对调节特性较好的阀门，通过合并试验减少阀门的动作频次。
7.根据权利要求1所述的八喷嘴组汽轮机高效安全运行的阀门配置方法，其特征在于，S4所述根据S3获取的“2+2+1+1+1+1”筛选调整后进汽方式进行阀门开关试验，阀门开关试验的调整范围为：
在调整阀门开度时，阀门开度的0-50％区间阀门开度的调整量为1％～2％，阀门开度的50％-100％区间阀门开度的调整量为2％-3％。
8.根据权利要求5所述的八喷嘴组汽轮机高效安全运行的阀门配置方法，其特征在于，S4所述获取最优的“2+2+1+1+1+1”进汽方式的具体方法为：
采集机组阀门的运行数据，分别计算各项运行数据的均值和方差：
D(X)＝E[(xi-E(X))2](i＝1,2,...,n)；
其中，E(X)表示X运行数据的均值，xi表示第i个阀门的X运行数据，n表示阀门的数量，D(X)表示X运行数据的方差；
选择均值和方差结果均比较小的阀门顺序作为最优的“2+2+1+1+1+1”进汽方式。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 150001 No. 92 West straight street, Nangang District, Heilongjiang, Harbin Applicant after: HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY Applicant after: Nanyang Normal University Applicant after: GUANGDONG YUEHUA GENERATING CO.,LTD. Applicant after: SHANGHAI JINHE ENERGY SAVING TECHNOLOGY Co.,Ltd. Applicant after: Harbin wohua Intelligent Power Technology Co.,Ltd. Address before: 150001 No. 92 West straight street, Nangang District, Heilongjiang, Harbin Applicant before: HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY Applicant before: Nanyang Normal University Applicant before: GUANGDONG YUEHUA GENERATING CO.,LTD. Applicant before: SHANGHAI JINHE ENERGY SAVING TECHNOLOGY Co.,Ltd. Applicant before: HARBIN WOHUA INTELLIGENT POWER GENERATION EQUIPMENT CO.,LTD. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20220414 Address after: 150001 No. 92 West straight street, Nangang District, Heilongjiang, Harbin Applicant after: HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY Applicant after: GUANGDONG YUEHUA GENERATING CO.,LTD. Applicant after: Harbin wohua Intelligent Power Technology Co.,Ltd. Address before: 150001 No. 92 West straight street, Nangang District, Heilongjiang, Harbin Applicant before: HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY Applicant before: Nanyang Normal University Applicant before: GUANGDONG YUEHUA GENERATING CO.,LTD. Applicant before: SHANGHAI JINHE ENERGY SAVING TECHNOLOGY Co.,Ltd. Applicant before: Harbin wohua Intelligent Power Technology Co.,Ltd. |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |