CN110107489B - 用于凝结水水泵的控制方法、系统及机组 - Google Patents

用于凝结水水泵的控制方法、系统及机组 Download PDF

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Abstract

本发明涉及火力发电领域，公开了一种用于凝结水水泵的控制方法、系统及机组。该控制方法包括：根据机组的当前负荷及上一预设控制周期的负荷，确定所述凝结水水泵的控制频率；根据所确定的控制频率，确定所述凝结水水泵的控制阀的控制开度；根据所确定的控制频率控制所述凝结水水泵的转速；以及根据所确定的控制开度控制所述凝结水水泵的控制阀的开度大小。该控制方法可在确保凝结水调负荷功能满足AGC快速响应负荷的需求的前提下，既可解决变频器不适于快速频繁改变转速的问题，又可不影响凝结水水泵变频的节能效果。

Description

用于凝结水水泵的控制方法、系统及机组
技术领域
本发明涉及火力发电领域，具体地涉及一种用于凝结水水泵的控制方法、系统及包含所述用于凝结水水泵的控制系统的机组。
背景技术
为了提高火电机组运行的经济性，越来越多的机组开始采用汽机调门全开方式的基于凝结水调负荷的节能型协调控制技术。该技术的原理为利用机组凝结水/回热系统的蓄能，通过快速改变凝结水流量，从而改变抽汽量，暂时获得或释放一部分机组的负荷，弥补汽机调门全开、负荷响应变差的缺陷，进而达到节能的效果。但由凝结水调负荷技术的原理可知，凝结水调负荷能力的大小取决于凝结水流量快速变化的大小。
另外，还有些火电机组普遍应用了凝结水水泵变频控制功能，凝结水水泵出口调门近乎全开，通过凝结水水泵变频调节凝汽器/除氧器水位。若在采用凝结水水泵变频控制技术的同时，再结合应用凝结水调负荷技术，一方面，通过凝结水水泵变频改变凝结水流量的速率较慢，难以满足自动发电控制(AGC)快速响应负荷的要求；另一方面，凝结水调负荷技术需频繁变动凝结水流量，变频器的频繁动作容易造成设备的损坏。若采用凝结水水泵工频运行，凝结水水泵出口调门进行水位调节的控制方式，虽能快速改变凝结水流量以保证凝结水调负荷的效果，但无法有效利用凝结水水泵变频的节能效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于凝结水水泵的控制方法、系统及包含所述用于凝结水水泵的控制系统的机组，其可在确保凝结水调负荷功能满足AGC快速响应负荷的需求的前提下，既可解决变频器不适于快速频繁改变转速的问题，又可不影响凝结水水泵变频的节能效果。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种用于凝结水水泵的控制方法，该控制方法包括：根据机组的当前负荷及上一预设控制周期的负荷，确定所述凝结水水泵的控制频率；根据所确定的控制频率，确定所述凝结水水泵的控制阀的控制开度；根据所确定的控制频率控制所述凝结水水泵的转速；以及根据所确定的控制开度控制所述凝结水水泵的控制阀的开度大小。
优选地，所述根据机组的当前负荷及上一预设控制周期的负荷，确定所述凝结水水泵的控制频率包括：根据所述机组的当前负荷及该机组的负荷与控制频率的对应关系，确定所述凝结水水泵的输入频率；以及根据所述机组的当前负荷与上一预设控制周期的负荷之间的负荷差，对所确定的所述凝结水水泵的输入频率进行修正，以确定该凝结水水泵的控制频率。
优选地，该控制方法还包括：根据所述凝结水水泵的控制阀的预设开度，控制所述凝结水水泵的控制阀的开度提前变化，其中，所述预设开度与所述机组的当前负荷及上一预设控制周期的负荷之间的负荷差相关。
优选地，所述根据所确定的控制频率，确定所述凝结水水泵的控制阀的控制开度包括：根据所确定的控制频率及所述凝结水水泵的控制阀的预设开度，确定所述控制阀的控制开度。
优选地，所述根据所确定的控制频率及所述凝结水水泵的控制阀的预设开度，确定所述控制阀的控制开度包括：根据所确定的控制频率及控制频率与开度的对应关系，确定该凝结水水泵的控制阀的输入开度；以及将所确定的所述控制阀的输入开度与所述预设开度进行加权运算，以确定所述凝结水水泵的控制阀的控制开度。
优选地，该控制方法还包括：根据所述机组的供水装置的当前水位与预设水位的水位差，对确定的所述凝结水水泵的控制阀的控制开度进行修正，以确定所述控制阀的修正后的控制开度；以及根据所确定的修正后的控制开度，控制所述控制阀的开度大小。
相应地，本发明还提供一种用于凝结水水泵的控制系统，该控制系统包括：控制频率确定模块，用于根据机组的当前负荷及上一预设控制周期的负荷，确定所述凝结水水泵的控制频率；控制开度确定模块，用于根据所确定的控制频率，确定所述凝结水水泵的控制阀的控制开度；以及控制器，用于执行以下操作：根据所确定的控制频率控制所述凝结水水泵的转速；以及根据所确定的控制开度控制所述凝结水水泵的控制阀的开度大小。
优选地，所述控制频率确定模块包括：输入频率确定模块，用于根据所述机组的当前负荷及该机组的负荷与控制频率的对应关系，确定所述凝结水水泵的输入频率；以及控制频率修正模块，用于根据所述机组的当前负荷与上一预设控制周期的负荷之间的负荷差，对所确定的所述凝结水水泵的输入频率进行修正，以确定该凝结水水泵的控制频率。
优选地，所述控制器还用于，根据所述凝结水水泵的控制阀的预设开度，控制所述凝结水水泵的控制阀的开度提前变化，其中，所述预设开度与所述机组的当前负荷及上一预设控制周期的负荷之间的负荷差相关。
优选地，所述控制开度确定模块还用于：根据所确定的控制频率及所述凝结水水泵的控制阀的预设开度，确定所述控制阀的控制开度。
优选地，所述控制开度确定模块包括：输入开度确定模块，用于根据所确定的控制频率及控制频率与开度的对应关系，确定该凝结水水泵的控制阀的输入开度；以及运算模块，用于将所确定的所述控制阀的输入开度与所述预设开度进行加权运算，以确定所述凝结水水泵的控制阀的控制开度。
优选地，该控制系统还包括：控制开度修正模块，用于根据所述机组的供水装置的当前水位与预设水位的水位差，对确定的所述凝结水水泵的控制阀的控制开度进行修正，以确定所述控制阀的修正后的控制开度，所述控制器还用于根据所确定的修正后的控制开度，控制所述控制阀的开度大小。
相应地，本发明还提供一种机组，该机组包括：上述的用于凝结水水泵的控制系统。
通过上述技术方案，本发明创造性地通过基于机组负荷的变化确定凝结水水泵的控制频率，并基于所确定的控制频率确定所述凝结水水泵的控制阀的控制开度，然后根据所确定的控制频率控制所述凝结水水泵的转速；以及根据所确定的控制开度控制所述控制阀的开度大小，从而可在确保凝结水调负荷功能满足AGC快速响应负荷的需求的前提下，既可解决变频器不适于快速频繁改变转速的问题，又可不影响凝结水水泵变频的节能效果。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明一实施例提供的用于凝结水水泵的控制方法的流程图；
图2是本发明一实施例提供的用于凝结水水泵的控制方法的原理图；以及
图3是本发明一实施例提供的用于凝结水水泵的控制系统的结构图。
附图标记说明
30 控制频率确定模块 31 控制频率修正模块
32 控制器
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
现有技术中的凝结水水泵变频运行时，在不同的转速下，凝结水水泵出口调门变化同样的幅度，改变的凝结水流量不同。例如，频率较低时，凝结水水泵出口调门变化改变的凝结水流量少，相应的机组负荷变化幅度小；反之，频率较高时，凝结水水泵出口调门变化改变的凝结水流量就多，相应的机组负荷变化的幅度大。为了在凝结水水泵不同的转速下，凝结水水泵出口调门变化同样的幅度，最终能达到同等的负荷变化的效果，本发明在原有凝结水调负荷前馈量的基础上，叠加基于凝结水水泵变频频率的智能加权控制回路，具体地，根据凝结水水泵频率的大小，动态修正凝结水调负荷过程中凝泵的控制阀的动作幅度，提升机组全负荷工况下的负荷调节效果。
图1是本发明一种实施方式提供的用于凝结水水泵的控制方法的流程图。如图1所示，本发明提供的用于凝结水水泵的控制方法可包括如下步骤：步骤S101，根据机组的当前负荷及上一预设控制周期的负荷，确定所述凝结水水泵的控制频率；步骤S102，根据所确定的控制频率，确定所述凝结水水泵的控制阀的控制开度；以及步骤S103，根据所确定的控制频率控制所述凝结水水泵的转速；以及步骤S104，根据所确定的控制开度控制所述凝结水水泵的控制阀的开度大小。该控制方法通过基于机组负荷的变化确定凝结水水泵的控制频率，并基于所确定的控制频率确定所述凝结水水泵的控制阀的控制开度，然后根据所确定的控制频率控制所述凝结水水泵的转速；以及根据所确定的控制开度控制所述控制阀的开度大小以对机组的供水装置(例如凝汽器或除氧器)进行水位调节，从而提升机组全负荷工况下的负荷调节效果，进而可在确保凝结水调负荷功能满足AGC快速响应负荷的需求的前提下，既可解决变频器不适于快速频繁改变转速的问题，又可不影响凝结水水泵变频的节能效果。
对于步骤S101，所述根据机组的当前负荷及上一预设控制周期的负荷，确定所述凝结水水泵的控制频率可包括：根据所述机组的当前负荷及该机组的负荷与控制频率的对应关系，确定所述凝结水水泵的输入频率；以及根据所述机组的当前负荷与上一预设控制周期的负荷之间的负荷差，对所确定的所述凝结水水泵的输入频率进行修正，以确定该凝结水水泵的控制频率。其中，该机组的负荷与控制频率的对应关系可为f＝f(x)，其中，x为机组的负荷(单位为MW)，f(x)为控制频率(单位为Hz)；以及所述机组的当前负荷与上一预设控制周期的负荷之间的负荷差，对所确定的所述凝结水水泵的输入频率进行修正可包括：将所述输入频率与修正量进行加和，其中，所述修正量与负荷差成正相关，若负荷差为正值，则修正量为正；若负荷差为负值，则修正量为负，如图2所示。也就是说，机组负荷发生变化时，在凝结水水泵变频控制的基础上，再投用凝结水调负荷功能，对凝结水水泵的输入频率进行智能化修正，提升或降低凝结水水泵出口的母管压力；若退出该凝结水调负荷功能，会保持凝结水水泵出口的母管压力。
具体地，当90<x≤100时，f(x)＝50；当80<x≤90时，f(x)＝45；当60<x≤80时，f(x)＝40……。对于某机组上一预设控制周期的负荷为100MW，且当前想将负荷降到90MW(即当前负荷为90MW)的情况，则首先，根据所述机组的当前负荷(x＝90MW)及上述该机组的负荷与控制频率的对应关系(当80<x≤90时，f(x)＝45)可确定所述凝结水水泵的输入频率为45Hz；其次，根据当前负荷与上一预设控制周期的负荷之间的负荷差-10MW可确定修正量为-10a(a为正数)，利用该修正量对所确定的输入频率进行修正可获得凝结水水泵的控制频率为45-10a Hz。
本发明提供的用于凝结水水泵的控制方法还可包括：根据所述凝结水水泵的控制阀的预设开度，控制所述凝结水水泵的控制阀的开度提前变化，其中，所述预设开度与所述机组的当前负荷及上一预设控制周期的负荷之间的负荷差相关。该步骤可在步骤S102之前被执行，也可在步骤S102之后被执行。具体地，例如，当所述负荷差为10MW时，所述预设开度为b1；当所述负荷差为20MW时，所述预设开度为b2……，其中，b1、b2……(例如在本实施例中b1、b2可分别为5％、10％……)与机组的性能相关，可将所述预设开度称为凝结水调负荷前馈量，该凝结水调负荷前馈量的设置可使控制阀提前向控制开度动作，从而保证凝结水调负荷能够满足AGC快速响应负荷的需求。
对于步骤S102，所述根据所确定的控制频率，确定所述凝结水水泵的控制阀的控制开度可包括：根据所确定的控制频率及所述凝结水水泵的控制阀的预设开度，确定所述控制阀的控制开度。具体地，所述根据所确定的控制频率及所述凝结水水泵的控制阀的预设开度，确定所述控制阀的控制开度可包括：根据所确定的控制频率及控制频率与开度的对应关系，确定该凝结水水泵的控制阀的输入开度；以及将所确定的所述控制阀的输入开度与所述预设开度进行加权运算，以确定所述凝结水水泵的控制阀的控制开度。其中，所确定的控制频率及控制频率与开度的对应关系可为k＝k(f)，其中，f为控制频率(单位为Hz)，k(f)为开度，由所述对应关系可确定当控制频率越大，所述输入开度越大，如图2所示。也就是说，机组负荷发生变化时，通过对所确定的输入开度及凝结水调负荷前馈量进行智能加权运算，来调整所述凝结水调负荷前馈量的作用强度，进而调整凝结水水泵的控制阀的开度变化，减少凝结水调负荷时变频器的频繁动作，能够更好地满足机组的变负荷需求。
具体地，对于上述机组上一预设控制周期的负荷为100MW，且当前想将负荷降到90MW(即当前负荷为90MW)的情况，首先，根据负荷差-10MW可确定预设开度为5％，以及由控制频率与开度的对应关系，可确定控制频率为45-10a Hz所对应的输入开度为10％；然后按照预设的加权运算公式(例如按照预设开度与输入开度各为50％的权重进行加权运算)，确定加权运算中所述预设开度的权重，从而确定所述凝结水水泵的控制阀的控制开度为15％。
相应地，本发明提供的所述控制方法还可包括：根据所述机组的供水装置的当前水位与预设水位的水位差，对确定的所述凝结水水泵的控制阀的控制开度进行修正，以确定所述控制阀的修正后的控制开度；以及根据所确定的修正后的控制开度，控制所述控制阀的开度大小。其中，所述根据所述机组的供水装置的当前水位与预设水位的水位差，对确定的所述凝结水水泵的控制阀的控制开度进行修正包括：将所述控制开度与修正量进行加和，其中，所述修正量与水位差成负相关，若水位差为正值，则修正量为负；若水位差为负值，则修正量为正。所述供水装置可为凝汽器或除氧器中的一者。具体地，例如，所述供水装置中的预设水位(即正常水位)为2m，在机组运行过程中，因某些偶然因素会引起当前水位会发生变化，若监测到当前水位降低，则当前水位与所述预设水位的水位差为负值，则应该在所述控制开度的基础上增加相应的正的修正量(即增大控制开度)，最终利用修正后的控制开度控制所述控制阀的开度大小。该步骤可补偿偶然因素引起的所述供水装置中的水位变化，从而可更加精确地维持该供水装置中的水位保持在正常水位。
综上所述，本发明创造性地通过基于机组负荷的变化确定凝结水水泵的控制频率，并基于所确定的控制频率确定所述凝结水水泵的控制阀的控制开度，然后根据所确定的控制开度控制所述控制阀的开度大小以对机组的供水装置(例如凝汽器或除氧器)进行水位调节，从而提升机组全负荷工况下的负荷调节效果，进而可在确保凝结水调负荷功能满足AGC快速响应负荷的需求的前提下，既可解决变频器不适于快速频繁改变转速的问题，又可不影响凝结水水泵变频的节能效果。
相应地，如图3所示，本发明还提供一种用于凝结水水泵的控制系统，该控制系统可包括：控制频率确定模块30，用于根据机组的当前负荷及上一预设控制周期的负荷，确定所述凝结水水泵的控制频率；控制开度确定模块31，用于根据所确定的控制频率，确定所述凝结水水泵的控制阀的控制开度；以及控制器32，用于执行以下操作：根据所确定的控制频率控制所述凝结水水泵的转速；以及根据所确定的控制开度控制所述凝结水水泵的控制阀的开度大小。
优选地，所述控制频率确定模块包括：输入频率确定模块，用于根据所述机组的当前负荷及该机组的负荷与控制频率的对应关系，确定所述凝结水水泵的输入频率；以及控制频率修正模块，用于根据所述机组的当前负荷与上一预设控制周期的负荷之间的负荷差，对所确定的所述凝结水水泵的输入频率进行修正，以确定该凝结水水泵的控制频率。
优选地，所述控制器还用于，根据所述凝结水水泵的控制阀的预设开度，控制所述凝结水水泵的控制阀的开度提前变化，其中，所述预设开度与所述机组的当前负荷及上一预设控制周期的负荷之间的负荷差相关。
优选地，所述控制开度确定模块还用于：根据所确定的控制频率及所述凝结水水泵的控制阀的预设开度，确定所述控制阀的控制开度。
优选地，所述控制开度确定模块包括：输入开度确定模块，用于根据所确定的控制频率及控制频率与开度的对应关系，确定该凝结水水泵的控制阀的输入开度；以及运算模块，用于将所确定的所述控制阀的输入开度与所述预设开度进行加权运算，以确定所述凝结水水泵的控制阀的控制开度。
优选地，该控制系统还包括：控制开度修正模块，用于根据所述机组的供水装置的当前水位与预设水位的水位差，对确定的所述凝结水水泵的控制阀的控制开度进行修正，以确定所述控制阀的修正后的控制开度，所述控制器还用于根据所确定的修正后的控制开度，控制所述控制阀的开度大小。
所述控制器可以是通用处理器、专用处理器、常规处理器、数字信号处理器(DSP)、多个微处理器、与DSP核心关联的一个或多个微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)电路、其他任何类型的集成电路(IC)、状态机等等。
有关本发明提供的用于凝结水水泵的控制系统的具体细节及益处可参阅上述针对用于凝结水水泵的控制方法的描述，于此不再赘述。
相应地，本发明还提供一种机组，该机组包括：上述的用于凝结水水泵的控制系统。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (13)

1.一种用于凝结水水泵的控制方法，其特征在于，该控制方法包括：
根据火电机组的当前负荷及上一预设控制周期的负荷，确定所述凝结水水泵的控制频率；
根据所确定的控制频率，确定所述凝结水水泵的控制阀的控制开度；
根据所确定的控制频率控制所述凝结水水泵的转速；以及
根据所确定的控制开度控制所述凝结水水泵的控制阀的开度大小。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据火电机组的当前负荷及上一预设控制周期的负荷，确定所述凝结水水泵的控制频率包括：
根据所述火电机组的当前负荷及该火电机组的负荷与控制频率的对应关系，确定所述凝结水水泵的输入频率；以及
根据所述火电机组的当前负荷与上一预设控制周期的负荷之间的负荷差，对所确定的所述凝结水水泵的输入频率进行修正，以确定该凝结水水泵的控制频率。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，该控制方法还包括：
根据所述凝结水水泵的控制阀的预设开度，控制所述凝结水水泵的控制阀的开度提前变化，
其中，所述预设开度与所述火电机组的当前负荷及上一预设控制周期的负荷之间的负荷差相关。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述根据所确定的控制频率，确定所述凝结水水泵的控制阀的控制开度包括：
根据所确定的控制频率及所述凝结水水泵的控制阀的预设开度，确定所述控制阀的控制开度。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述根据所确定的控制频率及所述凝结水水泵的控制阀的预设开度，确定所述控制阀的控制开度包括：
根据所确定的控制频率及控制频率与开度的对应关系，确定该凝结水水泵的控制阀的输入开度；以及
将所确定的所述控制阀的输入开度与所述预设开度进行加权运算，以确定所述凝结水水泵的控制阀的控制开度。
6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，该控制方法还包括：
根据所述火电机组的供水装置的当前水位与预设水位的水位差，对确定的所述凝结水水泵的控制阀的控制开度进行修正，以确定所述控制阀的修正后的控制开度；以及
根据所确定的修正后的控制开度，控制所述控制阀的开度大小。
7.一种用于凝结水水泵的控制系统，其特征在于，该控制系统包括：
控制频率确定模块，用于根据火电机组的当前负荷及上一预设控制周期的负荷，确定所述凝结水水泵的控制频率；
控制开度确定模块，用于根据所确定的控制频率，确定所述凝结水水泵的控制阀的控制开度；以及
控制器，用于执行以下操作：
根据所确定的控制频率控制所述凝结水水泵的转速；以及
根据所确定的控制开度控制所述凝结水水泵的控制阀的开度大小。
8.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述控制频率确定模块包括：
输入频率确定模块，用于根据所述火电机组的当前负荷及该火电机组的负荷与控制频率的对应关系，确定所述凝结水水泵的输入频率；以及
控制频率修正模块，用于根据所述火电机组的当前负荷与上一预设控制周期的负荷之间的负荷差，对所确定的所述凝结水水泵的输入频率进行修正，以确定该凝结水水泵的控制频率。
9.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述控制器还用于，
根据所述凝结水水泵的控制阀的预设开度，控制所述凝结水水泵的控制阀的开度提前变化，
其中，所述预设开度与所述火电机组的当前负荷及上一预设控制周期的负荷之间的负荷差相关。
10.根据权利要求9所述的控制系统，其特征在于，所述控制开度确定模块还用于：
根据所确定的控制频率及所述凝结水水泵的控制阀的预设开度，确定所述控制阀的控制开度。
11.根据权利要求10所述的控制系统，其特征在于，所述控制开度确定模块包括：
输入开度确定模块，用于根据所确定的控制频率及控制频率与开度的对应关系，确定该凝结水水泵的控制阀的输入开度；以及
运算模块，用于将所确定的所述控制阀的输入开度与所述预设开度进行加权运算，以确定所述凝结水水泵的控制阀的控制开度。
12.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，该控制系统还包括：
控制开度修正模块，用于根据所述火电机组的供水装置的当前水位与预设水位的水位差，对确定的所述凝结水水泵的控制阀的控制开度进行修正，以确定所述控制阀的修正后的控制开度，
所述控制器还用于根据所确定的修正后的控制开度，控制所述控制阀的开度大小。
13.一种火电机组，其特征在于，该火电机组包括：根据权利要求7-12中任一项权利要求所述的用于凝结水水泵的控制系统。
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