CN109630452B - 一种用于火力发电机组的一次风机自动并列方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于火力发电机组的一次风机自动并列方法及系统，本发明根据机组一次风机运行信息判断是否需要进行风机自动并列，当需要一次风机自动并列时，强制并列一次风系统风门挡板联锁逻辑，调整锅炉负荷以及一次风压，满足风机自动并列条件；计算并输入需要并列一次风机动叶开度目标值，计算并输入在运风机动叶开度目标值；风机并列后，计算风机电流偏差值，判断风机并列成功。本发明能够减少并列风机过程人工操作，固化并列风机流程，降低风机并列过程中的风机失速、喘振以及因风压大幅波动造成锅炉主保护跳闸风险。

Description

一种用于火力发电机组的一次风机自动并列方法及系统
技术领域
本发明涉及使用一次风机的燃煤发电厂的火力发电机组一次风机并列技术，具体涉及一种用于火力发电机组的一次风机自动并列方法及系统。
背景技术
随着燃煤电站锅炉单机容量逐渐增大，与之匹配的送风机、一次风机、联合风机的容量也随之增大。为保证机组长期稳定运行，锅炉对风机的可靠性要求也越来越高，但对于转动机械的风机而言，在整个服役期内不可避免的会发生故障，造成风机RB，单边风机退出运行。为了将RB动作后风机并列操作过程中安全风险与电量损失降到最低，要求运行人员，能够安全、快速并入风机。在风机并列操作过程中，由于两台风机动（静）叶开度差距大，使得并入的风机在不稳定区间运行，易发生风机失速或喘振，从而造成炉膛负压波动大。相比较于送风机、联合风机而言，由于一次风机出口风压高且直接作用于锅炉燃烧，因此一次风机并列操作在三者当中最为困难，也是燃煤电厂风险最高的运行操作之一，目前该操作主要依赖于运行人员的水平与经验。
以600MW燃煤机组为例，一次风机出口设计运行风压在8.5kPa-11.5kPa之间，明显高于送风机与联合风机。一次风机出口的风量与风压直接影响锅炉总燃料量，在一次风机并列操作过程中易发生一次风压大幅波动引起进入炉膛内的燃料量剧烈震荡，从而造成锅炉燃烧稳定性恶化甚至引起火检失去发生全炉膛灭火等严重事故。此外一次风机并列操作过程中容易发生两台一次风机反复抢风，仅单边风机带负荷，另一台风机始终处于不带出力的失速状态，造成一次风压持续大幅波动且出现一次风压持续过低，引起锅炉参数失调被迫停机。与此同时，风机失速与喘振会造成叶片疲劳与使用年限下降，在并列风机操作过程中缩短时间且恢复风机出力，对整个机组安全稳定运行至关重要。因此如何实现火力发电机组的一次风机自动并列并消除上述并列过程中产生的各种问题，已经成为一项亟待解决的关键技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种能够减少并列风机过程人工操作、固化并列风机流程、降低风机并列过程中的风机失速、喘振以及因风压大幅波动大造成锅炉主保护跳闸风险的用于火力发电机组的一次风机自动并列方法及系统。
本发明提供用于火力发电机组的一次风机自动并列方法，实施步骤包括：
1）判断火力发电机组的负荷及两台一次风机满足一次风机自动并列条件是否成立，如果成立则跳转执行下一步，否则结束并退出；
2）调整一次风压满足风机自动并列条件，启动需并列的一次风机；
3）计算并输入需并列的一次风机的动叶开度目标值，计算并输入在运行的一次风机的动叶开度目标值，实现需并列的一次风机、在运行的一次风机的自动并列；
4）判断需并列的一次风机、在运行的一次风机的电流偏差值，如果需并列的一次风机、在运行的一次风机的电流偏差值小于预设阈值范围，则判定自动并列成功，释放并列的一次风机控制过程中的热工逻辑联锁与保护条件，结束并退出；否则调节电流较大的一次风机的动叶开度，使得运行一次风机出口压力恢复至指定的风压初始值。
步骤1）中的一次风机自动并列条件具体是指火力发电机组的负荷小于预设的负荷且两台一次风机中一台处于运行状态、另一台处于停运状态。
步骤2）的详细步骤包括：
2.1）关闭两台一次风机之间的联络门；
2.2）确定两台一次风机中处于停运状态的一次风机作为需并列的一次风机；
2.3）强制需并列的一次风机对应的出口风门、热一次风门、冷一次风门的关允许条件；
2.4）关闭需并列的一次风机对应的出口风门、冷一次风门、热一次风门；
2.5）读取火力发电机组中运行一次风机出口压力，判断运行一次风机出口压力小于预设风压阈值是否成立，如果成立则跳转执行下一步；否则逐步降低运行一次风机出口压力至指定的风压初始值，然后跳转执行下一步；
2.6）强制需并列的一次风机的启动联锁条件中，一次风机启动联开出口风门、冷一次风门两个条件；强制需并列的一次风机停止联锁条件中，一次风机出口风门关闭联跳一次风机条件；
2.7）启动需并列的一次风机，延时指定时间m秒，然后打开需并列的一次风机对应的出口风门、冷一次风门、热一次风门。
步骤2.5）中的预设风压阈值为一次风机全压升的50%~60%之间，预设阈值范围为运行一次风机出口压力允许的范围。
步骤2.5）中逐步降低运行一次风机出口压力至指定的风压初始值具体是指采用预设的降低速率逐步降低运行一次风机出口压力至指定的风压初始值。
所述预设的降低速率为0.2kPa/min。
步骤3）的详细步骤包括：
3.1）判断需并列的一次风机的出口风门、热一次风门的状态，如果需并列的一次风机出口风门、热一次风门均处于非关位，则跳转执行下一步；否则，结束并退出；
3.2）获取在运行的一次风机的动叶当前开度值B22，根据在运行的一次风机当前动叶开度B22计算动叶开度目标值(B22/2+a)，其中B22为在运行的一次风机当前动叶开度，a为开度裕量，将需并列的一次风机的动叶开度增加至动叶开度目标值(B22/2+a)；
3.3）检测需并列的一次风机的动叶开度大于等于预设开度阈值、且出口风门的出口风压升高值大于等于预设风压阈值两个条件是否同时成立，如果同时成立则跳转执行步骤下一步）；否则，结束并退出；
3.4）将在运行的一次风机的动叶开度降低至动叶开度目标值(B22/2+b)，b为开度裕量；
3.5）在需并列的一次风机、在运行的一次风机动叶开度均等于动叶开度目标值后，延时指定时间m秒，然后跳转执行步骤4）。
步骤3.2）中的开度裕量a为2%~4%之间；步骤3.3）中的预设开度阈值为15%，预设风压阈值的值为0.5kPa；步骤3.4）中的开度裕量b为1%~3%之间。
步骤4）中预设阈值范围为一次风机电流额定值的-5%~5%之间，预设阈值范围为两台一次风机电流差值允许的范围。
本发明还提供一种用于火力发电机组的一次风机自动并列系统，包括两个并列的一次风机和计算机控制设备，所述一次风机的出风口连接有出口风门，且所述出口风门的输出端一路通过空气预热器、热一次风门和热一次风母管相连、另一路通过冷一次风门和冷一次风母管相连，两台一次风机出口之间设置有联络门，所述一次风机上设有动叶开度调节装置和电流测量装置，所述出口风门的输出端设有风压测点，所述热一次风母管出设有热一次风风压测点，所述电流测量装置、一次风机出口风压测点、热一次风风压测点的输出端分别与计算机控制设备相连，所述计算机控制设备的输出端分别与动叶开度调节装置、出口风门、联络门、冷一次风门、热一次风门相连，所述计算机控制设备被编程以执行本发明前述用于火力发电机组的一次风机自动并列方法的步骤。
和现有技术相比，本发明具有下述优点：本发明通过计算机编程实现一次风机并列过程中风机并列条件判断与满足、并列风机动叶开度计算与操作、风机并列成功判断与失败后恢复等一系列步骤。主要包括计算并输入需并列的一次风机的动叶开度目标值，计算并输入在运行的一次风机的动叶开度目标值，实现需并列的一次风机、在运行的一次风机的自动并列，计算需并列的一次风机、在运行的一次风机的电流偏差值，如果需并列的一次风机、在运行的一次风机的电流偏差值小于预设阈值范围，则判定自动并列成功，能够减少并列风机过程人工操作、固化并列风机流程、降低风机并列过程中的风机失速、喘振以及因风压大幅波动大造成锅炉主保护跳闸风险。
附图说明
图1为本发明实施例的系统结构示意图。
图2为本发明实施例方法的基本流程示意图。
图3为本发明实施例方法的详细流程示意图。
图例说明：1、一次风机；2、动叶开度调节装置；3、电流测量装置；4、出口风门；5、出口风压测点；6、联络门；7、空气预热器；8、冷一次风门；9、热一次风门；10、热一次风风压测点。
具体实施方式
以某600MW燃煤电厂锅炉为例，对本发明的用于发电机组的一次风自动并列方法进一步的详细说明。
如图1所示，本实施例用于火力发电机组的一次风机自动并列系统包括两个并列的一次风机1（一次风机1#1、一次风机1#2）和计算机控制设备（图中省略），一次风机1的出风口连接有出口风门4，且出口风门4的输出端一路通过空气预热器7、热一次风门9和热一次风母管相连，另一路通过冷一次风门8和冷一次风母管相连。以一次风机1#1为例，一次风机1#1的出风口连接有出口风门4#1，且出口风门4#1的输出端一路通过空气预热器7#1、热一次风门9#1和热一次风母管相连，另一路通过冷一次风门8#1和冷一次风母管相连。
其中，两个一次风机1（一次风机1#1、一次风机1#2）的空气预热器7（空气预热器7#1、7#2）的进风口侧之间连接有联络门6。
一次风机1上设有动叶开度调节装置2和电流测量装置3，出口风门4的输出端设有出口风压测点5，例如，一次风机1#1上设有动叶开度调节装置2#1和电流测量装置3#1，出口风门4#1的输出端设有出口风压测点5#1。热一次风母管出设有热一次风风压测点10，电流测量装置3#1、电流测量装置3#2、出口风压测点5#1、出口风压测点5#2、热一次风风压测点10的输出端分别与计算机控制设备相连，计算机控制设备的输出端分别与动叶开度调节装置2#1、动叶开度调节装置2#2、出口风门4#1、出口风门4#2、联络门6、冷一次风门8#1、冷一次风门8#2、热一次风门9#1、热一次风门9#2相连。其中，计算机控制设备被编程以执行用于火力发电机组的一次风机自动并列方法的步骤。热一次风母管、冷一次风母管的冷热一次风混合后进入后续的制粉系统。
如图2所示，本实施例用于火力发电机组的一次风机自动并列方法的实施步骤包括：
1）判断火力发电机组的负荷及两台一次风机满足一次风机自动并列条件是否成立，如果成立则跳转执行下一步，否则结束并退出；
2）调整一次风压满足风机自动并列条件，启动需并列的一次风机；
3）根据在运行的一次风机动叶开度确定在运行和需并列一次风机各自动叶开度目标值，根据两台一次风机动叶开度目标值实现需并列的一次风机、在运行的一次风机的自动并列；
4）判断需并列的一次风机、在运行的一次风机的电流偏差值，如果需并列的一次风机、在运行的一次风机的电流偏差值小于预设阈值范围，则判定自动并列成功，释放并列的一次风机控制过程中的热工逻辑联锁与保护条件，结束并退出；否则调节电流较大的一次风机的动叶开度，使得运行一次风机出口压力恢复至指定的风压初始值。
本实施例中，步骤1）中的一次风机自动并列条件具体是指火力发电机组的负荷小于预设的负荷，且两台一次风机中一台处于运行状态、另一台处于停运状态。本实施例中600MW燃煤电厂锅炉种，火力发电机组的负荷小于预设的负荷350MW，且两台一次风机中一台处于运行状态、另一台处于停运状态，即可判定具备一次风机自动并列条件。
如图3所示，本实施例用于火力发电机组的一次风机自动并列方法具体是在计算机系统中作为“并一次风机程控”，其中A表示需并列的一次风机、B表示在运行的一次风机，“并一次风机程控”则表示结束并退出本实施例用于火力发电机组的一次风机自动并列方法。
如图2和图3所示，步骤2）的详细步骤包括：
2.1）关闭两台一次风机之间的联络门6；
2.2）确定两台一次风机中处于停运状态的一次风机作为需并列的一次风机，本实施例中需并列的一次风机具体为一次风机1#1，一次风机1#2作为需并列的一次风机与本实施例基本相同，其主要区别点为对应的管路上的检测或者控制设备也要相应进行对换；
2.3）强制需并列的一次风机对应的出口风门、热一次风门、冷一次风门的关允许条件，即强制一次风机1#1的出口风门4#1、冷一次风门8#1、热一次风门9#1关允许条件，具体操作为将出口风门4#1、冷一次风门8#1、热一次风门9#1强制开关置1，然后将分别对应的关允许条件一一满足，强制关允许条件关闭出口风门4#1、冷一次风门8#1、热一次风门9#1三个风门，目的是防止一次风机1#2的风机出口一次风倒流到一次风机1#1，造成一次风机1#1启动困难以及降低启动过程中风机喘振风险；
步骤4）中的释放需并列的一次风机控制过程中的热工逻辑联锁与保护条件即可释放步骤2.3）强制需并列的一次风机对应的出口风门、热一次风门、冷一次风门的关允许条件，释放的用途是一次风并列成功后恢复热工逻辑保护均投入，使得一次风机在逻辑保护投入下安全运行。
2.4）关闭需并列的一次风机对应的出口风门、冷一次风门、热一次风门，即关闭一次风机1#1的出口风门4#1、冷一次风门8#1、热一次风门9#1；
2.5）读取火力发电机组中运行一次风机出口压力，判断运行一次风机出口压力小于预设风压阈值是否成立，如果成立则跳转执行下一步；否则逐步降低运行一次风机出口压力至指定的风压初始值，然后跳转执行下一步；
本实施例中，步骤2.5）中的预设风压阈值为7.5 kPa~8.5kPa。
本实施例中，步骤2.5）中逐步降低运行一次风机出口压力至指定的风压初始值具体是指采用预设的降低速率逐步降低运行一次风机出口压力至指定的风压初始值。
本实施例中，所述预设的降低速率为0.2kPa/min。
2.6）强制需并列的一次风机启动联锁条件中一次风机启动联开出口风门、冷一次风门两个条件，具体为强制一次风机1#1启动后联开出口风门4#1、冷一次风门8#1两个条件；强制需并列的一次风机停止联锁条件中一次风机运行过程中出口风门关闭，联跳一次风机条件，具体为强制一次风机1#1停止联锁条件中一次风机1#1运行过程中出口风门4#1关，联跳一次风机1#1条件；其中，停止联锁条件用于保证出口风门4#1关状态下，防止联锁保护停止一次风机1#1运行。
步骤4）中的释放需并列的一次风机控制过程中的热工逻辑联锁与保护条件即可释放步骤2.6）中强制需并列的一次风机启动联锁条件中一次风机启动联开出口风门、冷一次风门两个条件，以及强制需并列的一次风机停止联锁条件中一次风机运行过程中出口风门关闭，联跳一次风机条件，释放的用途是一次风并列成功后恢复热工逻辑保护均投入，使得一次风机在逻辑保护投入下安全运行。
2.7）启动需并列的一次风机；延时指定时间m秒（本实施例中具体为20秒），然后打开需并列的一次风机对应的出口风门、冷一次风门、热一次风门。
本实施例中，步骤2.5）中的预设风压阈值为7.5 kPa~8.5kPa。
本实施例中，步骤2.5）中逐步降低运行一次风机出口压力至指定的风压初始值具体是指采用预设的降低速率逐步降低运行一次风机出口压力至指定的风压初始值。
本实施例中，所述预设的降低速率为0.2kPa/min。
如图2和图3所示，步骤3）的详细步骤包括：
3.1）判断需并列的一次风机的出口风门、热一次风门的状态（即判断一次风机1#1的出口风门4#1、热一次风门9#1、冷一次风门8#1的状态），如果需并列的一次风机的出口风门、热一次风门、冷一次风门均处于非关位，则跳转执行下一步；否则，结束并退出；
3.2）获取在运行一次风机的当前动叶开度B22，根据在运行一次风机的当前动叶开度B22计算动叶开度目标值(B22/2+a)，其中B22为在运行一次风机当前的当前动叶开度，a为开度裕量，将需并列的一次风机动叶开度增加至动叶开度目标值(B22/2+a)，即将一次风机1#1的动叶开度增加至动叶开度目标值(B22/2+a)；
3.3）检测需并列的一次风机动叶开度大于等于预设开度阈值，且出口风门的风压升高值大于等于预设风压阈值两个条件是否同时成立（一次风机1#1的动叶开度大于等于预设开度阈值、且出口风门4#1的出口风压升高值大于等于预设风压阈值），如果同时成立则跳转执行步骤下一步）；否则，结束并退出；
3.4）将在运行的一次风机动叶开度降低至动叶开度目标值(B22/2+b) ，即将一次风机1#2的动叶开度降低至动叶开度目标值(B22/2+b)，b为开度裕量；
3.5）在需并列的一次风机（一次风机1#1）、在运行的一次风机（一次风机1#2）动叶开度均等于动叶开度目标值(B22/2+a)以后，延时指定时间，然后跳转执行步骤4）。
本实施例中，步骤3.2）中开度裕量a为3%；步骤3.3）中预设开度阈值为15%，预设风压阈值为0.5kPa。步骤3.4）中的开度裕量b为3%。
本实施例中，预设阈值范围为-5%~5%之间，预设阈值范围为两台一次风机电流差值允许的范围，本实施例中，步骤4）中的预设阈值范围为-15A～15A之间。
综上所述，本实施例的一次风机自动并列方法根据机组一次风机运行信息判断是否需要进行风机自动并列，当需要一次风机自动并列时，强制并列一次风系统风门挡板联锁逻辑，调整锅炉负荷以及一次风压，满足风机自动并列条件；计算并输入需要并列一次风机动叶开度目标值，计算并输入在运风机动叶开度目标值；风机并列后，计算风机电流偏差值，判断风机并列风机成功，能够减少并列风机过程人工操作、固化并列风机流程、降低风机并列过程中的风机失速、喘振以及因风压大幅波动大造成锅炉主保护跳闸风险。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于火力发电机组的一次风机自动并列方法，其特征在于实施步骤包括：
1）判断火力发电机组的负荷及两台一次风机满足自动并列条件是否成立，如果成立则跳转执行下一步，否则结束并退出；
2）调整一次风压满足风机自动并列条件，启动需并列的一次风机；
3）计算并输入需并列的一次风机动叶开度目标值，计算并输入在运行的一次风机动叶开度目标值，实现需并列的一次风机、在运行的一次风机的自动并列；
4）判断需并列的一次风机、在运行的一次风机的电流偏差值，如果需并列的一次风机、在运行的一次风机的电流偏差值小于预设阈值范围，则判定自动并列成功，释放并列的一次风机控制过程中的热工逻辑联锁与保护条件，结束并退出；否则调节电流较大的一次风机的动叶开度，使得运行一次风机出口压力恢复至指定的风压初始值；
步骤2）的详细步骤包括：
2.1）关闭两台一次风机之间的联络门；
2.2）确定两台一次风机中处于停运状态的一次风机作为需并列的一次风机；
2.3）强制需并列的一次风机对应的出口风门、热一次风门、冷一次风门的关允许条件；
2.4）关闭需并列的一次风机对应的出口风门、冷一次风门、热一次风门；
2.5）读取火力发电机组中运行一次风机出口压力，判断运行一次风机出口压力小于预设风压阈值是否成立，如果成立则跳转执行下一步；否则逐步降低运行一次风机出口压力至指定的风压初始值，然后跳转执行下一步；
2.6）强制需并列的一次风机启动联锁条件中，一次风机启动联开出口风门、冷一次风门两个条件；强制需并列的一次风机停止联锁条件中，一次风机出口风门关闭联跳一次风机条件；
2.7）启动需并列的一次风机；延时指定时间m秒，然后打开需并列的一次风机对应的出口风门、冷一次风门、热一次风门。
2.根据权利要求1所述的用于火力发电机组的一次风机自动并列方法，其特征在于，步骤1）中的一次风机自动并列条件具体是指火力发电机组的负荷小于预设的负荷且两台一次风机中一台处于运行状态、另一台处于停运状态。
3.根据权利要求1所述的用于火力发电机组的一次风机自动并列方法，其特征在于，步骤2.5）中的预设风压阈值为一次风机全压升的50%~60%之间，预设阈值范围为运行一次风机出口压力允许的范围。
4.根据权利要求1所述的用于火力发电机组的一次风机自动并列方法，其特征在于，步骤2.5）中逐步降低运行一次风机出口压力至指定的风压初始值具体是指采用预设的降低速率逐步降低运行一次风机出口压力至指定的风压初始值。
5.根据权利要求4所述的用于火力发电机组的一次风机自动并列方法，其特征在于，所述预设的降低速率为0.2kPa/min。
6.根据权利要求1所述的用于火力发电机组的一次风机自动并列方法，其特征在于，步骤3）的详细步骤包括：
3.1）判断需并列的一次风机的出口风门、热一次风门、冷一次风门的状态，如果需并列的一次风机出口风门、热一次风门、冷一次风门均处于非关位，则跳转执行下一步；否则，结束并退出；
3.2）获取在运行的一次风机的当前动叶开度B22，根据在运行的一次风机的当前动叶开度B22计算动叶开度目标值(B22/2+a)，其中B22为在运行的一次风机的当前动叶开度，a为开度裕量，将需并列的一次风机的动叶开度增加至动叶开度目标值(B22/2+a)；
3.3）检测需并列的一次风机的动叶开度大于等于预设开度阈值且出口风压升高值大于等于预设风压阈值两个条件是否同时成立，如果同时成立则跳转执行步骤下一步）；否则，结束并退出；
3.4）将在运行的一次风机的动叶开度降低至动叶开度目标值(B22/2+b) ，b为开度裕量；
3.5）在需并列的一次风机、在运行的一次风机的动叶开度均等于动叶开度目标值后，延时指定时间，然后跳转执行步骤4）。
7.根据权利要求6所述的用于火力发电机组的一次风机自动并列方法，其特征在于，步骤3.2）中的开度裕量a为2%~4%之间；步骤3.3）中的预设开度阈值为15%，预设风压阈值的值为0.5kPa；步骤3.4）中的开度裕量b为1%~3%之间。
8.根据权利要求6所述的用于火力发电机组的一次风机自动并列方法，其特征在于，步骤4）中预设阈值范围为一次风机电流额定值的-5%~5%之间，预设阈值范围为两台一次风机电流差值允许的范围。
9.一种用于火力发电机组的一次风机自动并列系统，其特征在于，包括两个并列的一次风机和计算机控制设备，所述一次风机的出风口连接有出口风门，且所述出口风门的输出端一路通过空气预热器、热一次风门和热一次风母管相连，另一路通过冷一次风门和冷一次风母管相连，两台一次风机出口设置有联络门，所述一次风机上设有动叶开度调节装置和电流测量装置，所述出口风门的输出端设有风压测点，所述热一次风母管上设有热一次风风压测点，所述电流测量装置、一次风机出口风压测点、热一次风风压测点的输出端分别与计算机控制设备相连，所述计算机控制设备的输出端分别与动叶开度调节装置、出口风门、联络门、冷一次风门、热一次风门相连，所述计算机控制设备被编程以执行权利要求1～8中任意一项所述用于火力发电机组的一次风机自动并列方法的步骤。
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