CN110985142B - 汽轮机启停智能辅助系统及温控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种汽轮机启停智能辅助系统及温控方法，所述汽轮机启停智能辅助系统包括：控制器，多个辅助加热装置，所有辅助加热装置位于汽轮机的不同区域、且设在汽轮机外壁和避免汽轮机热量散失的保温层之间；采集汽轮机温度信息的多个温度传感器，所有温度传感器位于汽轮机的不同区域；在汽轮机启动或停止的过程中，所有温度传感器将实时采集的温度信息反馈至控制器，控制器判断汽轮机的汽缸上下半缸温差、汽缸内外壁温差以及汽缸和装配汽缸的螺栓之间的温差其中的一项是否超过阈值。本发明能够提高汽轮机在启动或停止阶段的运行效率和安全性。

Description

汽轮机启停智能辅助系统及温控方法
技术领域
本发明涉及电站汽轮机领域，特别是涉及一种汽轮机启停智能辅助系统及温控方法。
背景技术
随着可再生能源在整个发电领域的比重不断增加，传统火力发电机组的运行方式发生了重大的改变。由于新能源发电的特点，大容量火电机组不得不肩负起调峰的任务，不管是在服役的机组还是新设计的机组，灵活运行已经成为了机组的重要目标。
根据机组灵活运行的要求，现在的超超临界机组需要适应更多的荷载循环和更快速的启动停机。根据现有的评估手段和准则，汽轮机在启停过程中，厚壁区域、进汽口区域、抽汽口区域等会出现温度分布不均匀、温差过大、膨胀不均等影响机组安全运行和寿命的现象。受制于安全和寿命因素，在现有的结构和技术手段下，机组启动的提升速度非常有限。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种汽轮机启停智能辅助系统及温控方法，能够提高汽轮机在启动或停止阶段的运行效率和安全性。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种汽轮机启停智能辅助系统，包括：
控制器；
多个辅助加热装置，所有辅助加热装置与控制器通信连接，所有辅助加热装置位于汽轮机的不同区域、且设在汽轮机外壁和避免汽轮机热量散失的保温层之间；
采集汽轮机温度信息的多个温度传感器，所有温度传感器与控制器通信连接，所有温度传感器位于汽轮机的不同区域；
在汽轮机启动或停止的过程中，所有温度传感器将实时采集的温度信息反馈至控制器，控制器判断汽轮机的汽缸上下半缸温差、汽缸内外壁温差以及汽缸和装配汽缸的螺栓之间的温差其中的一项是否超过阈值，若超过阈值，控制器启动位于汽轮机对应区域的辅助加热装置来动态调节汽轮机的温度分布，使汽缸上下半缸温差、汽缸内外壁温差以及汽缸和螺栓之间的温差均不大于阈值，否则，控制器不启动辅助加热装置。
优选地，所述辅助加热装置包括电加热器。
优选地，所述辅助加热装置包括汽源加热器。
优选地，所述控制器还判断汽轮机的阀门的不同部位温差。
优选地，所述控制器还判断汽轮机的转子的断口形貌脆性转变温度。
优选地，所述控制器设在一远程控制柜的壳体内。
本发明还提供一种采用所述汽轮机启停智能辅助系统的温控方法，包括以下步骤：
步骤S1，对汽轮机的各个部件进行有限元分析，以获取汽轮机的各个部件的应力分布信息和温度分布信息；
步骤S2，确定汽轮机的各个部件的疲劳寿命的危险点和所允许的最大应力幅；
步骤S3，根据最大应力幅反算出汽缸上下半缸温差的阈值、汽缸内外壁温差的阈值以及汽缸和螺栓之间温差的阈值；
步骤S4，根据步骤S1的应力分布信息和温度分布信息以及步骤S2的危险点和最大应力幅将汽轮机划分成多个区域，并且在每个区域内安装对应的辅助加热装置和温度传感器；
步骤S5，在汽轮机启动时，通过所有温度传感器实时采集对应区域的温度值；当温度传感器所采集的温度值超过对应的阈值时，通过控制器控制对应的辅助加热装置自动开启，直至温度传感器所采集的温度值小于对应的阈值。
优选地，在步骤S2中，所述危险点和最大应力幅根据疲劳和强度理论确定。
如上所述，本发明的汽轮机启停智能辅助系统及温控方法，具有以下有益效果：在本发明中，由于汽轮机的结构特点，在其启动或停止阶段整个汽轮机的温度分布极其复杂，这对汽轮机的安全、寿命、启动速度有很大影响。在本发明的汽轮机启停智能辅助系统中，控制器根据多个温度传感器实时采集的温度信息，控制位于汽轮机对应区域的辅助加热装置来动态调节汽轮机的温度分布，使汽缸上下半缸温差、汽缸内外壁温差以及汽缸和螺栓之间的温差均不大于阈值，提高汽轮机在启动或停止阶段的运行效率和安全性。
附图说明
图1显示为本发明的汽轮机启停智能辅助系统的示意图；
图2显示为本发明的温控方法的流程图。
元件标号说明
1 控制器
2 辅助加热装置
3 温度传感器
4 汽轮机
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1所示，本发明提供一种汽轮机启停智能辅助系统，包括：
控制器1；
多个辅助加热装置2，所有辅助加热装置2与控制器1通信连接，所有辅助加热装置2位于汽轮机4的不同区域、且设在汽轮机外壁和避免汽轮机热量散失的保温层之间；
采集汽轮机温度信息的多个温度传感器3，所有温度传感器3与控制器1通信连接，所有温度传感器3位于汽轮机4的不同区域；
在汽轮机启动或停止的过程中，所有温度传感器3将实时采集的温度信息反馈至控制器1，控制器1判断汽轮机4的汽缸上下半缸温差、汽缸内外壁温差以及汽缸和装配汽缸的螺栓之间的温差其中的一项是否超过阈值，若超过阈值，控制器1启动位于汽轮机对应区域的辅助加热装置2来动态调节汽轮机4的温度分布，使汽缸上下半缸温差、汽缸内外壁温差以及汽缸和螺栓之间的温差均不大于阈值，否则，控制器1不启动辅助加热装置2。
在本发明中，由于汽轮机4的结构特点，在其启动或停止阶段整个汽轮机4的温度分布极其复杂，这对汽轮机4的安全、寿命、启动速度有很大影响。在本发明的汽轮机启停智能辅助系统中，控制器1根据多个温度传感器3实时采集的温度信息，控制位于汽轮机对应区域的辅助加热装置2来动态调节汽轮机4的温度分布，使汽缸上下半缸温差、汽缸内外壁温差以及汽缸和螺栓之间的温差均不大于阈值，提高汽轮机在启动或停止阶段的运行效率和安全性。
作为上述辅助加热装置2的第一实施例：辅助加热装置2包括电加热器。
作为上述辅助加热装置2的第二实施例：辅助加热装置2包括汽源加热器。
上述控制器1还判断汽轮机4的阀门的不同部位温差。
上述控制器1还判断汽轮机4的转子的断口形貌脆性转变温度(即FATT，全称为Fracture Appearance Transition Temperature)。
为了便于操控，上述控制器1设在一远程控制柜的壳体内。
本发明还提供一种采用上述汽轮机启停智能辅助系统的温控方法，包括以下步骤：
步骤S1，对汽轮机4的各个部件进行有限元分析，以获取汽轮机4的各个部件的应力分布信息和温度分布信息；
步骤S2，确定汽轮机4的各个部件的疲劳寿命的危险点和所允许的最大应力幅；
步骤S3，根据最大应力幅反算出汽缸上下半缸温差的阈值、汽缸内外壁温差的阈值以及汽缸和螺栓之间温差的阈值；
步骤S4，根据步骤S1的应力分布信息和温度分布信息以及步骤S2的危险点和最大应力幅将汽轮机4划分成多个区域，并且在每个区域内安装对应的辅助加热装置2和温度传感器3；
步骤S5，在汽轮机4启动时，通过所有温度传感器3实时采集对应区域的温度值；当温度传感器3所采集的温度值超过对应的阈值时，通过控制器1控制对应的辅助加热装置2自动开启，直至温度传感器3所采集的温度值小于对应的阈值。
在步骤S2中，上述危险点和最大应力幅根据疲劳和强度理论确定。
综上所述，本发明的汽轮机启停智能辅助系统及温控方法能够提高汽轮机在启动或停止阶段的运行效率和安全性。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种汽轮机启停智能辅助系统的温控方法，其特征在于；
所述汽轮机启停智能辅助系统包括：
控制器(1)；
多个辅助加热装置(2)，所有辅助加热装置(2)与控制器(1)通信连接，所有辅助加热装置(2)位于汽轮机(4)的不同区域、且设在汽轮机外壁和避免汽轮机热量散失的保温层之间；
采集汽轮机温度信息的多个温度传感器(3)，所有温度传感器(3)与控制器(1)通信连接，所有温度传感器(3)位于汽轮机(4)的不同区域；
在汽轮机启动或停止的过程中，所有温度传感器(3)将实时采集的温度信息反馈至控制器(1)，控制器(1)判断汽轮机(4)的汽缸上下半缸温差、汽缸内外壁温差以及汽缸和装配汽缸的螺栓之间的温差其中的一项是否超过阈值，若超过阈值，控制器(1)启动位于汽轮机对应区域的辅助加热装置(2)来动态调节汽轮机(4)的温度分布，使汽缸上下半缸温差、汽缸内外壁温差以及汽缸和螺栓之间的温差均不大于阈值，否则，控制器(1)不启动辅助加热装置(2)；
所述汽轮机启停智能辅助系统的温控方法包括以下步骤：
步骤S1，对汽轮机(4)的各个部件进行有限元分析，以获取汽轮机(4)的各个部件的应力分布信息和温度分布信息；
步骤S2，确定汽轮机(4)的各个部件的疲劳寿命的危险点和所允许的最大应力幅；
步骤S3，根据最大应力幅反算出汽缸上下半缸温差的阈值、汽缸内外壁温差的阈值以及汽缸和螺栓之间温差的阈值；
步骤S4，根据步骤S1的应力分布信息和温度分布信息以及步骤S2的危险点和最大应力幅将汽轮机(4)划分成多个区域，并且在每个区域内安装对应的辅助加热装置(2)和温度传感器(3)；
步骤S5，在汽轮机(4)启动时，通过所有温度传感器(3)实时采集对应区域的温度值；当温度传感器(3)所采集的温度值超过对应的阈值时，通过控制器(1)控制对应的辅助加热装置(2)自动开启，直至温度传感器(3)所采集的温度值小于对应的阈值。
2.根据权利要求1所述的汽轮机启停智能辅助系统的温控方法，其特征在于：所述辅助加热装置(2)包括电加热器。
3.根据权利要求1所述的汽轮机启停智能辅助系统的温控方法，其特征在于：所述辅助加热装置(2)包括汽源加热器。
4.根据权利要求1所述的汽轮机启停智能辅助系统的温控方法，其特征在于：所述控制器(1)还判断汽轮机(4)的阀门的不同部位温差。
5.根据权利要求1所述的汽轮机启停智能辅助系统的温控方法，其特征在于：所述控制器(1)还判断汽轮机(4)的转子的断口形貌脆性转变温度。
6.根据权利要求1所述的汽轮机启停智能辅助系统的温控方法，其特征在于：所述控制器(1)设在一远程控制柜的壳体内。
7.根据权利要求1所述的汽轮机启停智能辅助系统的温控方法，其特征在于：在步骤S2中，所述危险点和最大应力幅根据疲劳和强度理论确定。
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