CN111502787A - 一种用于高、低旁联合供热机组中高旁阀实现自动控制的方法 - Google Patents

一种用于高、低旁联合供热机组中高旁阀实现自动控制的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于高、低旁联合供热机组中高旁阀实现自动控制的方法，包括以下步骤：1)根据高旁阀的流量特性曲线计算高旁阀的计算流量1；2)通过高旁减温水流量、减温水压力、减温水温度、高旁前压力、高旁前温度、高旁后温度及高旁后压力根据能量平衡和质量平衡方程计算高旁阀的计算流量2；3)逐渐开启高旁阀，在高旁阀设定开度下使得高旁的工质参数稳定，再以高旁阀的计算流量2为基准对高旁阀的流量特性曲线进行在线修正；4)利用修正后的高旁阀流量特性曲线计算修正后的高旁流量，然后根据修正后的高旁流量采用PID控制的方式控制高旁阀的开度，该方法能够有效解决高、低旁联合供热中高旁阀自动投入的问题。

Description

一种用于高、低旁联合供热机组中高旁阀实现自动控制的 方法
技术领域
本发明属于发电领域，涉及一种用于高、低旁联合供热机组中高旁阀实现自动控制的方法。
背景技术
为解决日益严重的弃风(光、水)问题，提高新能源的消纳能力，提高火电机组的运行灵活性已是迫在眉睫的任务，国家通知要求，挖掘火电机组调峰潜力，提升我国火电运行灵活性，提高新能源消纳能力。
我国实施2.2亿千瓦燃煤机组的灵活性改造，使机组具备深度调峰能力，并进一步提高火电机组负荷响应速率，部分机组具备快速启停调峰能力。提升灵活性改造预期将使热电机组增加20％额定容量的调峰能力，最小技术出力达到40-50％额定容量；纯凝机组增加15-20％额定容量的调峰能力，最小技术出力达到30-35％额定容量。通过加强国内外技术交流和合作，部分具备改造条件的电厂预期达到国际先进水平，机组不投油稳燃时纯凝工况最小技术出力达到20-25％。
旁路供热具有投资少、运行灵活，甚至可以实现完全热电解耦运行，已成为目前火力发电机组热电解耦的重要手段之一。目前仅东北地区使用旁路供热的机组已经超过二十台，旁路供热为提升电厂的供热能力和实现深度调峰方面发挥了重大的作用。
然而旁路供热打破了原有蒸汽进入高、中压缸蒸汽流量的分配比例，对于高、中压合缸机组直接影响机组的轴向推力，轴向推力超限会导致机组推力瓦温超限，严重时会使机组动静部分发生碰摩，威胁机组的安全运行。为避免轴向推力超限，目前电厂对高、低旁流量按照高旁阀流量＝低旁抽汽流量-供热高旁减温水流量进行控制，相当于低旁的供热量都通过高旁流量而得，确保了原有进入高、中压缸的蒸汽流量不发生变化，保证汽轮机的轴向推力不受影响。由于低旁流量随着供热负荷在不断变化，相应的高旁流量也需要不断调整。高旁流量通过高旁阀开度进行控制，而高旁流量计算则通过减温水流量、减温水压力、减温水温度、高旁前压力、高旁前温度、高旁后温度和高旁后压力等测点数据计算而得，是根据测量得到的间接计算值。高旁阀开度变化后，高旁后温度相应改变，进而减温水流量改变，计算得到的高旁流量发生变化，这样高旁阀开度又会发生变化，高旁阀自动控制存在耦合作用，难以实现控制稳定。例如，在某电厂调试过程中以此计算流量作为高旁阀的控制对象时，当减温水阀开度突然变化或减压阀突变时，混合温度并未立刻响应导致计算出的蒸汽流量存在很大的延迟。在这种情况下，投入高旁流量自动匹配低旁流量时会导致供热高旁阀流量周期性波动。尽管已经采用减压阀开度变化前馈至减温水调阀，并且精细地调节了惯性时间和比例系数，但是依然无法有效解除耦合作用，如图1所示。若高旁阀完全手动控制则给运行人员增加了巨大的工作量，同时还存在一定的操作风险，不利于机组的安全生产。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种用于高、低旁联合供热机组中高旁阀实现自动控制的方法，该方法能够有效解决高、低旁联合供热中高旁阀自动投入的问题。
为达到上述目的，本发明所述的用于高、低旁联合供热机组中高旁阀实现自动控制的方法包括以下步骤：
1)根据高旁阀的流量特性曲线计算高旁阀的计算流量1；
2)通过高旁减温水流量、减温水压力、减温水温度、高旁前压力、高旁前温度、高旁后温度及高旁后压力根据能量平衡和质量平衡方程计算高旁阀的计算流量2；
3)逐渐开启高旁阀，在高旁阀设定开度下使得高旁的工质参数稳定，再以高旁阀的计算流量2为基准对高旁阀的流量特性曲线进行在线修正；
4)利用修正后的高旁阀流量特性曲线计算修正后的高旁流量，然后根据修正后的高旁流量采用PID控制的方式控制高旁阀的开度。
高旁阀流量＝低旁抽汽流量-供热高旁减温水流量+偏置流量；
其中，低旁抽汽流量及高旁减温水流量均设置有流量滤波，低旁抽汽流量、供热高旁减温水流量及偏置流量通过扰动方式进行PID参数的在线整定，以实现高旁阀的自动投入。
通过减温水流量计算高旁流量，以修正高旁阀的流量特性曲线；
或者利用减温水流量计算高旁流量，再根据计算得到的高旁流量重新绘制高旁阀的流量特性曲线。
利用高旁阀的阀位及流量特性曲线计算高旁阀的流量；
或者根据高旁减温水流量、减温水压力、减温水温度、高旁前压力、高旁前温度、高旁后温度及高旁后压力按照能量平衡和质量平衡方程计算高旁阀的流量。
偏置流量的大小根据机组轴向推力的试验结果确定。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的用于高、低旁联合供热机组中高旁阀实现自动控制的方法在具体操作时，通过据高旁减温水流量、减温水压力、减温水温度、高旁前压力、高旁前温度、高旁后温度及高旁后压力根据能量平衡和质量平衡方程计算高旁阀的计算流量2，再以高旁阀计算流量2为基准对高旁阀的流量特性曲线进行在线修正，然后利用修正后的高旁阀流量特性曲线计算修正后的高旁流量，最后根据修正后的高旁流量采用PID控制的方式控制高旁阀的开度，其中，高旁阀的流量只与高旁阀开度、高旁阀前压力及高旁阀前温度有关，以解决高、低旁联合供热中高旁阀自动投入的问题。
附图说明
图1为原始控制方式下高旁阀投入自动后产生的波动图；
图2为高低旁供热系统和相关测点示意图；
图3为原始阀门的流量特性曲线图；
图4为修正后的流量特性曲线图；
图5按照本发明设定的高旁阀自动投入情况示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
本发明所述的用于高、低旁联合供热机组中高旁阀实现自动控制的方法包括以下步骤：
1)根据高旁阀的流量特性曲线计算高旁阀的计算流量1；
2)通过高旁减温水流量、减温水压力、减温水温度、高旁前压力、高旁前温度、高旁后温度及高旁后压力根据能量平衡和质量平衡方程计算高旁阀的计算流量2；
3)逐渐开启高旁阀，在高旁阀设定开度下使得高旁的工质参数稳定，再以高旁阀的计算流量2为基准对高旁阀的流量特性曲线进行在线修正；
4)利用修正后的高旁阀流量特性曲线计算修正后的高旁流量，然后根据修正后的高旁流量采用PID控制的方式控制高旁阀的开度。
高旁阀流量＝低旁抽汽流量-供热高旁减温水流量+偏置流量；
其中，低旁抽汽流量及高旁减温水流量均设置有流量滤波，低旁抽汽流量、供热高旁减温水流量及偏置流量通过扰动方式进行PID参数的在线整定，以实现高旁阀的自动投入。
通过减温水流量计算高旁流量，以修正高旁阀的流量特性曲线；
或者利用减温水流量计算高旁流量，再根据计算得到的高旁流量重新绘制高旁阀的流量特性曲线。
利用高旁阀的阀位及流量特性曲线计算高旁阀的流量；
或者根据高旁减温水流量、减温水压力、减温水温度、高旁前压力、高旁前温度、高旁后温度及高旁后压力按照能量平衡和质量平衡方程计算高旁阀的流量。
偏置流量的大小根据机组轴向推力的试验结果确定。
实施例一
1)某电厂新增高、低旁路和相关测点如图2所示，Pgp1为高旁前压力，Tgp1为高旁前温度，Ggp1为高旁前计算流量，Hgp1为高旁前焓值，Pgp2—为高旁后压力，Tgp2为高旁后温度，Ggp2为高旁后计算流量，Hgp2为高旁后焓值，Pjws1为高旁减温水压力，Tjws1为高旁减温水温度，Gjws1为高旁减温水流量，Hjws1为高旁减温水焓值。根据相应测点的压力及温度计算焓值，减温水流量通过孔板得到，按照能量平衡和质量平衡得：
Ggp1Hgp1+GjwsHjws1＝Ggp2Hgp2 (1)
Ggp1+Gjws＝Ggp2 (2)
计算得通过高旁的流量为：
Ggp1＝(GjwsHgp2-GjwsHjws)/(Hgp1-Hgp2) (3)
2)高旁阀的流量特性曲线如图1所示，根据高旁阀的流量特性曲线，结合式(4)计算高旁阀流量Gjsgp。
GPjsgp＝KV*Pgp1/7.25(1+0.0013Δt) (4)
其中，KV为流出系数，Δt为高旁阀前的过热度。
3)逐步开启高旁阀，高旁阀在5％、8％、10％、13％、16％、19％、22％、25％、28％、31％、35％、40％、45％及50％的开度时短暂保持稳定，调整高旁减温水开度，使通过高旁阀后的减温水温度维持与高排温度相接近，记录高旁阀的开度和对应的计算得到高旁抽汽流量，并以高旁抽汽流量修正原有高旁阀的流量特性曲线。
4)根据修正后的流量特性曲线重新计算高旁流量，得到修正后的高旁流量Gxzgp，以修正后的高旁流量Gxzgp作为高旁阀开度的控制对象，其中，高旁阀的流量只与高旁阀开度、高旁阀前压力及高旁阀前温度有关。
高旁阀开度的控制逻辑为：
高旁阀流量＝低旁抽汽流量-供热高旁减温水流量+偏置流量
其中，偏置流量设定为30t/h，考虑到低旁抽汽流量及高旁减温水流量在不断变动中，为避免高旁阀频繁的动作，将两处的流量信号进行滤波处理，当低旁抽汽流量波动为10t/h，供热高旁减温水流量波动在5t/h以内，高旁阀不动作。
对高旁阀的PID参数进行初步设定，并对高旁流量进行扰动，再进一步整定PID参数，最终所得结果如图4所示，本发明计算得到的流量动态特性较好，排除了减温水调阀和低旁阀耦合所产生的扰动，实现了高旁阀投自动的需求。

Claims (5)

1.一种用于高、低旁联合供热机组中高旁阀实现自动控制的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)根据高旁阀的流量特性曲线计算高旁阀的计算流量1；
2)通过高旁减温水流量、减温水压力、减温水温度、高旁前压力、高旁前温度、高旁后温度及高旁后压力根据能量平衡和质量平衡方程计算高旁阀的计算流量2；
3)逐渐开启高旁阀，在高旁阀设定开度下使得高旁的工质参数稳定，再以高旁阀的计算流量2为基准对高旁阀的流量特性曲线进行在线修正；
4)利用修正后的高旁阀流量特性曲线计算修正后的高旁流量，然后根据修正后的高旁流量采用PID控制的方式控制高旁阀的开度。
2.根据权利要求1所述的用于高、低旁联合供热机组中高旁阀实现自动控制的方法，其特征在于，高旁阀流量＝低旁抽汽流量-供热高旁减温水流量+偏置流量；
其中，低旁抽汽流量及高旁减温水流量均设置有流量滤波，低旁抽汽流量、供热高旁减温水流量及偏置流量通过扰动方式进行PID参数的在线整定，以实现高旁阀的自动投入。
3.根据权利要求1所述的用于高、低旁联合供热机组中高旁阀实现自动控制的方法，其特征在于，通过减温水流量计算高旁流量，以修正高旁阀的流量特性曲线；
或者利用减温水流量计算高旁流量，再根据计算得到的高旁流量重新绘制高旁阀的流量特性曲线。
4.根据权利要求1所述的用于高、低旁联合供热机组中高旁阀实现自动控制的方法，其特征在于，
利用高旁阀的阀位及流量特性曲线计算高旁阀的流量；
或者根据高旁减温水流量、减温水压力、减温水温度、高旁前压力、高旁前温度、高旁后温度及高旁后压力按照能量平衡和质量平衡方程计算高旁阀的流量。
5.根据权利要求1所述的用于高、低旁联合供热机组中高旁阀实现自动控制的方法，其特征在于，偏置流量的大小根据机组轴向推力的试验结果确定。
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