CN111608928A - 一种控制汽轮机给水泵再循环阀启闭的节能优化方法 - Google Patents

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石慧
薛朝囡
朱蓬勃
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Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F04D15/0005—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems by using valves
    • F04D15/0011—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems by using valves by-pass valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

本发明公开了一种控制汽轮机给水泵再循环阀启闭的节能优化方法，本发明重新设计了给水泵入口流量下降，再循环阀开始开启的时机和给水泵入口流量继续下降时，再循环阀全部开启的时机，并拟合为新的曲线函数输入到汽轮机控制系统中进行控制，保证再循环阀开启的速率不变，只是在给水流量降低时开启的时机推迟，在保证机组运行安全性的基础上提高运行经济性，使机组较原来更低负荷时阀门才开启，提高运行经济性。

Description

一种控制汽轮机给水泵再循环阀启闭的节能优化方法
技术领域
本发明属于汽轮机运行技术领域，具体涉及一种控制汽轮机给水泵再循环阀启闭的节能优化方法。
背景技术
给水泵是火电机组最重要的辅机之一，目前多采用高温高压多级离心泵。当给水泵启停或机组低负荷下运行时，通过给水泵的流量低于最小流量，泵体摩擦而产生的热量不足以被全部带走，泵内温度持续升高，当泵内温度超过泵所处压力下的饱和温度时，给水就会发生汽化，引起给水泵汽蚀。为此，在给水泵出口和除氧器之间设置再循环系统，再循环系统由再循环管道、最小流量再循环调节阀(简称“再循环阀”)和再循环调节阀前、后阀门组成。机组实际运行中，当给水泵低于最小流量运行时，通过再循环系统增加泵入口流量，保证机组安全运行；当给水泵流量升高至一设定值后，再循环阀关闭，提高机组运行经济性。
给水泵再循环阀是火电机组运行工况中所处环境最为恶劣的阀门之一，阀门前后压差非常大，并且目前机组调峰频繁且负荷率普遍偏低，再循环阀处于频繁启闭状态，带来的阀门冲刷内漏和吹损问题非常严重，故障率较高。此外，再循环阀的开启增加了通过给水泵的给水流量，也相应增加了汽泵的汽耗率，降低了机组的运行经济性。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种控制汽轮机给水泵再循环阀启闭的节能优化方法，提高了给水系统的稳定性，提高了汽轮机的运行经济性。
为了达到上述目的，本发明包括以下步骤：
步骤一，根据汽轮机的汽泵最大工况点运行转速对应的最小流量设计值，作为给水泵入口流量下降，再循环阀开始开启的时机；
步骤二，根据给水泵入口设计流量，结合步骤一得出的最小流量设计值，得到循环阀全部开启时的对应计算流量值，作为给水泵入口流量下降时，再循环阀全部开启的时机；
步骤三，将步骤一得到的给水泵入口流量下降，再循环阀开始开启的时机与步骤二得到的给水泵入口流量继续下降，再循环阀全部开启的时机进行拟合，得到曲线函数F(x)；
步骤四，将曲线函数F(x)输入到汽轮机控制系统中，完成优化。
步骤一中，汽泵最大工况点运行转速对应的最小流量设计值的计算方法如下：
Qamin＝Qemin×Va/Ve
其中，Qamin为实际最小流量，Qemin为额定最小流量，Va为实际转速，Ve为额定转速。
步骤二中，再循环阀全部开启时的对应计算流量值的计算方法如下：
Qe＝Qb-(Qc-Qd)
其中，Qe为给水流量下降时再循环阀全部开启时的对应给水泵入口计算流量，Qb为给水流量增加时再循环阀开始关闭时的设计流量，Qc为给水流量增加时再循环阀全部关闭时的设计流量，Qd为给水流量下降时再循环阀开始开启时的对应计算流量。
步骤三中，曲线函数F(x)与给水泵再循环阀开启设计曲线函数形成的回环区为流量波动死区。
与现有技术相比，本发明重新设计了给水泵入口流量下降，再循环阀开始开启的时机和给水泵入口流量继续下降时，再循环阀全部开启的时机，并拟合为新的曲线函数输入到汽轮机控制系统中进行控制，保证再循环阀开启的速率不变，只是在给水流量降低时开启的时机推迟，在保证机组运行安全性的基础上提高运行经济性，使机组较原来更低负荷时阀门才开启，提高运行经济性。
进一步的，本发明设置了流量波动死区，使机组日常运行时再循环阀不再频繁启闭，阀门内漏现象得到改善，节能效果明显。同时，避免因再循环阀动作较大引起的给水流量的突变，保证低负荷时给水系统的稳定性和安全性。
附图说明
图1为本发明拟合的曲线函数示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参见图1，本发明包括以下步骤：
步骤一，根据汽轮机的汽泵最大工况点运行转速对应的最小流量设计值，作为给水泵入口流量下降，再循环阀开始开启的时机；
汽泵最大工况点运行转速对应的最小流量设计值的计算方法如下：
Qamin＝Qemin×Va/Ve
其中，Qamin为实际最小流量，Qemin为额定最小流量，Va为实际转速，Ve为额定转速。
步骤二，根据汽轮机设计流量，结合步骤一得出的最小流量设计值，得到循环阀全部开启时的对应计算流量值，作为给水泵入口流量下降时，再循环阀全部开启的时机；
循环阀全部开启时的对应计算流量值的计算方法如下：
Qe＝Qb-(Qc-Qd)
其中，Qe为给水流量下降时再循环阀全部开启时的对应给水泵入口计算流量，Qb为给水流量增加时再循环阀开始关闭时的设计流量，Qc为给水流量增加时再循环阀全部关闭时的设计流量，Qd为给水流量下降时再循环阀开始开启时的对应计算流量。
步骤三，将步骤一得到的给水泵入口流量增加，再循环阀全部关闭的时机与步骤二得到的给水泵入口流量下降时，再循环阀全部开启的时机进行拟合，得到曲线函数F(x)，曲线函数 F(x)与汽轮机设计曲线函数形成的回环区为流量波动死区；
步骤四，将曲线函数F(x)输入到汽轮机控制系统中，完成给水泵入口流量下降时，再循环阀开启过程的优化。
对比例：
参见图1，目前火电机组控制再循环阀启闭往往设置一个曲线函数F(x)，F(x)表征给水泵入口流量和阀门开度的关系。当给水泵入口流量增大时，阀门的开启行程为a-b-c；当给水泵入口流量减小时，阀门的关闭行程为c-b-a。该曲线一般由给水泵厂家提供，b点为给水泵入口流量下降，再循环阀全部开启的时机；c点为给水泵入口流量增加，再循环阀全部关闭的时机。
实施例：
参见图1，通过设置两个曲线函数F1(x)和F2(x)，实现阀门开启时的行程曲线为a-b-c，阀门关闭时的行程曲线位d-e-a。
d点的确定是基于汽泵最大工况点运行转速对应的最小流量设计值，这样可以保证机组在各工况下对应汽泵在各转速下的汽蚀余量，充分保证运行的安全性。如：某汽泵额定转速为 5280r/min，最小流量设计值为240t/h，最大工况运行转速为5500r/min，计算得到对应的最小流量设计值为250t/h，则d点设置为250t/h。
e点是基于原设计b、c点和计算得到的d点确定，计算方法如下：
Qe＝Qb-(Qc-Qd)
其中，Qe为给水流量下降时再循环阀全部开启时的对应给水泵入口计算流量，Qb为给水流量增加时再循环阀开始关闭时的设计流量，Qc为给水流量增加时再循环阀全部关闭时的设计流量，Qd为给水流量下降时再循环阀开始开启时的对应计算流量。
从图1中可知，实际运行中，b、c点位置远大于对应转速下给水泵发生汽蚀的最小流量，即给水流量下降时，再循环阀开启时机过早；给水流量增加时，再循环阀关闭时机过晚，机组低负荷时阀门长期处于开启状态，运行经济性下降。此外，该控制方法会导致阀门摆动幅度较大，动作过于频繁，动作瞬间会引起机组给水流量的大幅度波动，而给水流量的波动又会反向影响阀门的开度，最终导致给水系统振荡，影响机组安全运行。
本发明将给水流量下降时再循环阀开启时机后移至d点，机组较原来更低负荷时阀门才开启，提高运行经济性。同时，两条函数线形成的回环区为流量波动死区，当给水泵入口流量在死区范围内波动时，再循环阀开度保持不变，避免了阀位的扰动对给水流量的影响，提高了给水系统的稳定性。

Claims (4)

1.一种控制汽轮机给水泵再循环阀启闭的节能优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，根据汽轮机的给水泵最大工况点运行转速对应的最小流量设计值，作为给水泵入口流量下降，再循环阀开始开启的时机；
步骤二，根据给水泵入口设计流量，结合步骤一得出的最小流量设计值，得到再循环阀全部开启时的对应计算流量值，作为给水泵入口流量继续下降时，再循环阀全部开启的时机；
步骤三，将步骤一得到的给水泵入口流量下降，再循环阀开始开启的时机与步骤二得到的给水泵入口流量继续下降时，再循环阀全部开启的时机进行拟合，得到曲线函数F(x)；
步骤四，将曲线函数F(x)输入到汽轮机控制系统中，完成给水泵入口流量下降时，再循环阀开启过程的优化。
2.根据权利要求1所述的一种控制汽轮机给水泵再循环阀启闭的节能优化方法，其特征在于，步骤一中，汽泵最大工况点运行转速对应的最小流量设计值的计算方法如下：
Qamin＝Qemin×Va/Ve
其中，Qamin为实际最小流量，Qemin为额定最小流量，Va为实际转速，Ve为额定转速。
3.根据权利要求1所述的一种控制汽轮机给水泵再循环阀启闭的节能优化方法，其特征在于，步骤二中，再循环阀全部开启时的对应计算流量值的计算方法如下：
Qe＝Qb-(Qc-Qd)
其中，Qe为给水流量下降时再循环阀全部开启时的对应给水泵入口计算流量，Qb为给水流量增加时再循环阀开始关闭时的设计流量，Qc为给水流量增加时再循环阀全部关闭时的设计流量，Qd为给水流量下降时再循环阀开始开启时的对应计算流量。
4.根据权利要求1所述的一种控制汽轮机给水泵再循环阀启闭的节能优化方法，其特征在于，步骤三中，曲线函数F(x)与给水泵再循环阀开启设计曲线函数形成的回环区为流量波动死区。
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