CN110794719A

CN110794719A - 一种火力发电机组的安全调节控制方法

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Publication number: CN110794719A
Application number: CN201911140756.5A
Authority: CN
Inventors: 窦忠俊; 罗为恒; 凌国峰; 杜建忠; 胡国宏
Original assignee: Guodian Kaiyuan Power Generation Co Ltd
Current assignee: Guodian Kaiyuan Power Generation Co Ltd
Priority date: 2019-11-20
Filing date: 2019-11-20
Publication date: 2020-02-14

Abstract

本发明公开了一种火力发电机组的安全调节控制方法，所述方法采用计算机控制系统，实时判断调门开度是否在安全区域(10％‑40％)，根据判断结果，给出主汽压力设定值偏置，通过机组协调控制系统改变机组的运行工况，使调门开度保持在线性度较好的目标区域，以此避免机组运行在某些工况下发生调阀大幅度频繁动作的情况下，提高调门、高压抗燃油系统的安全性和可靠性，降低机组非停的概率，有效提高调门机构和汽轮机高压抗燃油系统的可靠性和安全性，延长相关设备的使用寿命。并且由于本发明安全调节控制方法可使用计算机软件自动实现，因此避免了单阀方式运行或人工设置主汽压力导致的效率低、调节结果不可控的问题。

Description

一种火力发电机组的安全调节控制方法

技术领域

本发明涉及火力发电厂和原子能发电技术领域，特别是涉及一种火力发电机组的安全调节控制方法。

背景技术

在火力发电厂机组运行中，汽轮机有两种配汽方式：

1)单阀方式

所有进入汽轮机的蒸汽都经过几个同时启闭的调门后进入第一级喷嘴，也称节流配汽方式。节流配汽时，机组的相对内效率降低，且负荷越低，节流损失越大，机组效率也就越低。因此，节流配汽方式的应用范围不太广泛，一般用于小功率机组和带基本负荷的机组。

2)顺序阀方式

蒸汽经过几个依次启闭的调门后再通向第一级喷嘴，也称喷嘴配汽方式。这种配汽方式在运行当中只有一个调门处于部分开启状态，而其余的调门均处于全开或全关状态，蒸汽只在部分开启的调门中受到节流作用，因此，在非额定负荷工况下，喷嘴配汽方式比节流配汽方式效率高。

调门的流量特性如附图2所示，当调门的开度在A区间时，蒸汽流量很小(不灵敏区)；当调门开度在B区间时，流量与开度基本保持线性变化；当调门开度在C区间时，节流作用已经很小，调门开度对流量的影响非常小(不灵敏区)。因此调门开度在A、C区间时，阀门综合指令只要有微小的改变，都需要调门大幅度地动作，以此满足主汽流量的要求。如果机组长期运行在这些工况点附近，调门就有可能频繁地大幅度动作，导致进入汽轮机的蒸汽流量产生波动，引起发电功率波动，影响电力系统稳定；同时也会造成主汽压力波动，威胁机组运行安全；进一步还会对汽轮机高压抗燃油系统造成冲击，引起油系统管路振动，严重的有可能造成管道焊口破坏、高压蓄能器反复蓄能放能，缩短寿命、甚至导致调门阀杆断裂、阀芯脱落等后果。

为避免出现上述情况，运行中通常在不灵敏区的这些工况点上会切换至单阀方式运行。也有运行人员会让机组运行在顺序阀方式，并根据经验为机组主汽压力设定值设置偏置，调整主汽压力，从而使调门变化工作区间。然而单阀方式运行会导致机组效率降低，而根据经验为机组主汽压力设定值设置偏置往往取决于运行人员的工作经验，调节结果不可控，并且浪费大量人力。

发明内容

本发明的目的是提供一种火力发电机组的安全调节控制方法，以解决单阀方式运行或人工设置主汽压力效率低、调节结果不可控的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种火力发电机组的安全调节控制方法，所述方法包括：

获取火力发电机组的当前运行状态；

判断所述火力发电机组的当前运行状态是否满足基本条件，获得第一判断结果；

若所述第一判断结果为所述火力发电机组的当前运行状态不满足基本条件，不改变机组协调控制系统的主汽压力设定值；

若所述第一判断结果为所述火力发电机组的当前运行状态满足基本条件，获取当前参与调节作用的汽轮机调门的调门开度；

判断所述调门开度是否高于正偏置阈值，获得第二判断结果；

若所述第二判断结果为所述调门开度高于正偏置阈值，向所述主汽压力设定值发出正偏置，令所述火力发电机组提高主汽压力运行，从而所述机组协调控制系统发出指令关小所述汽轮机调门的调门开度；

若所述第二判断结果为所述调门开度不高于正偏置阈值，判断所述调门开度是否低于负偏置阈值，获得第三判断结果；

若所述第三判断结果为所述调门开度低于负偏置阈值，向所述主汽压力设定值发出负偏置，令所述火力发电机组降低主汽压力运行，从而所述机组协调控制系统发出指令开大所述汽轮机调门的调门开度；

若所述第三判断结果为所述调门开度不低于负偏置阈值，则不干预所述火力发电机组的当前运行状态。

可选的，所述判断所述火力发电机组的当前运行状态是否满足基本条件，获得第一判断结果，具体包括：

判断所述火力发电机组的当前运行状态是否满足基本条件；所述基本条件包括所述火力发电机组运行在顺序阀方式下，所述火力发电机组的机组负荷大于额定负荷的40％且小于额定负荷的90％，所述火力发电机组未处于变负荷阶段，所述火力发电机组的主汽压力处于稳态；

若所述火力发电机组的当前运行状态同时满足各项基本条件，则所述第一判断结果为所述火力发电机组的当前运行状态满足基本条件；

若所述火力发电机组的当前运行状态未同时满足各项基本条件，则所述第一判断结果为所述火力发电机组的当前运行状态不满足基本条件。

可选的，所述向所述主汽压力设定值发出正偏置，令所述火力发电机组提高主汽压力运行，具体包括：

令所述主汽压力设定值按照预设幅度增大，从而令所述火力发电机组提高主汽压力运行；保证所述主汽压力设定值的总变化量不超过总变化量阈值且不使所述火力发电机组的主汽压力高于机组的主汽压力安全上限值。

可选的，在所述机组协调控制系统发出指令关小所述汽轮机调门的调门开度之后，还包括：

判断所述汽轮机调门的调门开度是否进入目标区域，获得第四判断结果；

若所述第四判断结果为所述汽轮机调门的调门开度进入目标区域，停止向所述主汽压力设定值发出正偏置；

若所述第四判断结果为所述汽轮机调门的调门开度未进入目标区域，继续执行所述向所述主汽压力设定值发出正偏置，令所述火力发电机组提高主汽压力运行的步骤。

可选的，所述向所述主汽压力设定值发出负偏置，令所述火力发电机组降低主汽压力运行，具体包括：

令所述主汽压力设定值按照预设幅度减小，从而令所述火力发电机组降低主汽压力运行；保证所述主汽压力设定值的总变化量不超过总变化量阈值且不使所述火力发电机组的主汽压力低于机组的主汽压力安全下限值。

可选的，在所述机组协调控制系统发出指令开大所述汽轮机调门的调门开度之后，还包括：

判断所述汽轮机调门的调门开度是否进入目标区域，获得第五判断结果；

若所述第五判断结果为所述汽轮机调门的调门开度进入目标区域，停止向所述主汽压力设定值发出负偏置；

若所述第五判断结果为所述汽轮机调门的调门开度未进入目标区域，继续执行所述向所述主汽压力设定值发出负偏置，令所述火力发电机组降低主汽压力运行的步骤。

可选的，所述正偏置阈值为40％；所述负偏置阈值为10％。

可选的，所述预设幅度为每秒1％的幅度。

可选的，所述总变化量阈值为2MPa。

可选的，所述目标区域为15％-33％的范围。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明公开了一种火力发电机组的安全调节控制方法，所述方法采用计算机控制系统，实时判断调门开度是否在安全区域(10％-40％)，根据判断结果，给出主汽压力设定值偏置，通过机组协调控制系统改变机组的运行工况，使调门开度保持在线性度较好的目标区域，以此避免机组运行在某些工况下发生调阀大幅度频繁动作的情况下，提高调门、高压抗燃油系统的安全性和可靠性，降低机组非停的概率，有效提高调门机构和汽轮机高压抗燃油系统的可靠性和安全性，延长相关设备的使用寿命。并且由于本发明安全调节控制方法可使用计算机软件自动实现，因此避免了单阀方式运行或人工设置主汽压力效率低、调节结果不可控的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的火力发电机组的安全调节控制方法的流程图；

图2为本发明提供的汽轮机调门流量特性曲线示意图。图2中横坐标表示调门开度，纵坐标表示通过阀门的蒸汽流量。A、B、C区间的大至的范围为0-10％，10％-40％，40％-100％(各厂家的调门会有一定差异，但差异范围不大，在具体实施中应根据具体设备确定)。

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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明提供的火力发电机组的安全调节控制方法的流程示意图。参见图1，本发明提供的一种火力发电机组的安全调节控制方法，具体包括：

步骤101：获取火力发电机组的当前运行状态。

所述当前运行状态包括所述火力发电机组的配汽方式、机组负荷、额定负荷、机组负荷指令、机组实际负荷以及机组负荷目标值。

步骤102：判断所述火力发电机组的当前运行状态是否满足基本条件，获得第一判断结果。

所述基本条件包括所述火力发电机组运行在顺序阀方式下，所述火力发电机组的机组负荷大于额定负荷的40％且小于额定负荷的90％，所述火力发电机组未处于变负荷阶段，所述火力发电机组的主汽压力处于稳态。

其中，所述火力发电机组是否处于变负荷阶段的判断标准为：所述机组负荷指令是否在15分钟内无变化，若所述机组负荷指令在15分钟内无变化，表明所述火力发电机组未处于变负荷阶段；若所述机组负荷指令在15分钟内有变化，表明所述火力发电机组处于变负荷阶段。

所述火力发电机组的主汽压力是否处于稳态的判断标准为：所述机组实际负荷与机组负荷目标值的偏差是否小于2％，若所述机组实际负荷与机组负荷目标值的偏差小于2％，表明所述火力发电机组的主汽压力处于稳态；若所述机组实际负荷与机组负荷目标值的偏差大于或等于2％，表明所述火力发电机组的主汽压力未处于稳态。

步骤103：若所述第一判断结果为所述火力发电机组的当前运行状态不满足基本条件，不改变机组协调控制系统的主汽压力设定值。

步骤104：若所述第一判断结果为所述火力发电机组的当前运行状态满足基本条件，获取当前参与调节作用的汽轮机调门的调门开度。

步骤105：判断所述调门开度是否高于正偏置阈值，获得第二判断结果。

本发明实施例中，所述正偏置阈值为40％。

步骤106：若所述第二判断结果为所述调门开度高于正偏置阈值，向所述主汽压力设定值发出正偏置。

若所述第二判断结果为所述调门开度高于正偏置阈值，向所述主汽压力设定值发出正偏置，令所述主汽压力设定值按照预设幅度增大，预设幅度为每秒1％的幅度，从而令所述火力发电机组提高主汽压力运行；保证所述主汽压力设定值的总变化量不超过总变化量阈值2MPa，且不使所述火力发电机组的主汽压力高于机组的主汽压力安全上限值，从而所述机组协调控制系统发出指令关小所述汽轮机调门的调门开度。

在所述机组协调控制系统发出指令关小所述汽轮机调门的调门开度之后，还包括：

判断所述汽轮机调门的调门开度是否进入目标区域15％-33％，获得第四判断结果；

若所述第四判断结果为所述汽轮机调门的调门开度进入目标区域15％-33％，停止向所述主汽压力设定值发出正偏置；

若所述第四判断结果为所述汽轮机调门的调门开度未进入目标区域15％-33％，继续执行所述步骤106，向所述主汽压力设定值发出正偏置，令所述火力发电机组提高主汽压力运行。

步骤107：若所述第二判断结果为所述调门开度不高于正偏置阈值，判断所述调门开度是否低于负偏置阈值，获得第三判断结果。

本发明实施例中，所述负偏置阈值为10％。

步骤108：若所述第三判断结果为所述调门开度低于负偏置阈值，向所述主汽压力设定值发出负偏置。

若所述第三判断结果为所述调门开度低于负偏置阈值，向所述主汽压力设定值发出负偏置，令所述主汽压力设定值按照预设幅度减小，所述预设幅度为每秒1％的幅度，从而令所述火力发电机组降低主汽压力运行；保证所述主汽压力设定值的总变化量不超过总变化量阈值2MPa，且不使所述火力发电机组的主汽压力低于机组的主汽压力安全下限值，从而所述机组协调控制系统发出指令开大所述汽轮机调门的调门开度。

在所述机组协调控制系统发出指令开大所述汽轮机调门的调门开度之后，还包括：

判断所述汽轮机调门的调门开度是否进入目标区域10％-33％，获得第五判断结果；

若所述第五判断结果为所述汽轮机调门的调门开度进入目标区域15％-33％，停止向所述主汽压力设定值发出负偏置；

若所述第五判断结果为所述汽轮机调门的调门开度未进入目标区域15％-33％，继续执行所述步骤108，向所述主汽压力设定值发出负偏置，令所述火力发电机组降低主汽压力运行。

步骤109：若所述第三判断结果为所述调门开度不低于负偏置阈值，则不干预所述火力发电机组的当前运行状态。

本发明调门开度适用范围为2％-95％。例如当满足基本条件时，如果有调门开度在40-95％且主汽压力不高于机组安全限值，则发出正偏置，增大主汽压力设定值。如果有调门开度在2-10％且主汽压力不低于机组安全限值，则发出负偏置，减小主汽压力设定值。当主汽压力变化后，调门会在协调系统的指令控制下动作，当调门进入15-33％范围内时，偏置输出为0。

偏置的绝对值默认为2.0MPa(由操作人员根据机组情况设置)，偏置值的变化速率为每秒1％(根据机组实际情况调整)。

本发明提供的安全调节控制方法首先判断机组运行在顺序阀下方式下，机组负荷大于额定负荷的40％且小于额定负荷的90％，未处于变负荷阶段，且火力发电机组的主汽压力处于稳态；然后找出正在参与调节的调门，判断其开度是否处于10％-40％，如果小于10％，则向主汽压力设定值发出负偏置(偏置的绝对值按每秒1％的幅度增大，总变化量不超过2MPa且不使主汽压力低于机组的安全限值)，使机组协调控制系统(CCS)的主汽压力设定值减小，令机组降低主汽压力运行，为了保持当前机组负荷，协调控制系统会发出指令开大调门，直到调门开度不小于15％；如果大于40％，则向主汽压力设定值发出正偏置(偏置的绝对值按每秒1％的幅度增大，总变化量不超过2MPa且不使主汽压力高于机组的安全限值)，使机组协调控制系统(CCS)的主汽压力设定值增加，令机组提高主汽压力运行，为了保持当前机组负荷，协调控制系统会发出指令关小调门令主汽压力增大，直到调门开度不大于33％。上述各百分比仅为更简洁明了地阐述本方法，具体项目中要根据各机组与调门的特性确定。

本发明方法在保证机组安全的前提下发挥顺序阀方式效率高的优势，提出通过改变机组的主汽压力的方法来调整调门工作区，使调门的工作区间保持在图2所示的B区间，避免调门大幅度频繁动作，同时还可以获得较好的调节特性。而且本发明通过改变机组主汽压力设定值的方式进行调节干预，从而不用修改任何机组已有的滑压模块或CCS控制模块的功能，且能提高机组的负荷调节品质，避免机组运行在某些工况下发生调阀大幅度频繁动作的情况，提高了调门、高压抗燃油系统的安全性和可靠性，降低了机组非停的概率。

本发明使用计算机软件实现，既可以作为一个功能模块集成到机组的控制系统中；也可以独立于机组的控制系统，使用专用计算机，将运算所需的参数通过实时通信从机组的控制系统读取到专用计算机，实时判断调门开度是否在安全区域，根据判断结果，给出压力设定值偏差，通过协调控制系统改变机组的运行工况，使调门开度保持在线性度较好的区间。以此避免因调门工作在非线性区和不灵敏区导致的主汽压力波动、机组负荷波动、高压抗燃油系统管路受冲击以及管路振动、调门阀体损坏等情况，有效提高调门机构和汽轮机高压抗燃油系统的可靠性和安全性、延长相关设备的使用寿命。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种火力发电机组的安全调节控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取火力发电机组的当前运行状态；

2.根据权利要求1所述的火力发电机组的安全调节控制方法，其特征在于，所述判断所述火力发电机组的当前运行状态是否满足基本条件，获得第一判断结果，具体包括：

3.根据权利要求1所述的火力发电机组的安全调节控制方法，其特征在于，所述向所述主汽压力设定值发出正偏置，令所述火力发电机组提高主汽压力运行，具体包括：

4.根据权利要求1所述的火力发电机组的安全调节控制方法，其特征在于，在所述机组协调控制系统发出指令关小所述汽轮机调门的调门开度之后，还包括：

5.根据权利要求1所述的火力发电机组的安全调节控制方法，特征在于，所述向所述主汽压力设定值发出负偏置，令所述火力发电机组降低主汽压力运行，具体包括：

6.根据权利要求1所述的火力发电机组的安全调节控制方法，其特征在于，在所述机组协调控制系统发出指令开大所述汽轮机调门的调门开度之后，还包括：

7.根据权利要求1所述的火力发电机组的安全调节控制方法，其特征在于，所述正偏置阈值为40％；所述负偏置阈值为10％。

8.根据权利要求3或5所述的火力发电机组的安全调节控制方法，其特征在于，所述预设幅度为每秒1％的幅度。

9.根据权利要求3或5所述的火力发电机组的安全调节控制方法，其特征在于，所述总变化量阈值为2MPa。

10.根据权利要求4或6所述的火力发电机组的安全调节控制方法，其特征在于，所述目标区域为15％-33％的范围。