CN111706406A - 一种快速中速暖机控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种快速中速暖机控制系统，包括输入模块、输出模块、信号测量元件、执行机构、控制器和上位机，控制器嵌设在机组原有的控制系统中，采用接线或无线通讯方式分别经输入模块、输出模块与机组原有的信号测量元件、执行机构连接，控制器存储有快速中速暖机的控制逻辑，在进行快速中速暖机时，执行存储的控制逻辑，一方面采集测点信号，另一方面接收上位机的指令信号，进行逻辑运算，并输出控制指令，以实现控制任务；上位机安装有控制软件，按照控制策略进行逻辑组态和画面组态，并将编写好的控制逻辑下载到控制器中，上位机与控制器配合，实现快速中速暖机控制。该控制系统有利于缩短暖机时间，节约开机成本，提高暖机工作效率。

Description

一种快速中速暖机控制系统

技术领域

本发明属于电力技术领域，具体涉及一种快速中速暖机控制系统。

背景技术

火力发电机组在开机的过程中，汽轮机转速从0转升到额定转速3000转的过程中，控制的目标是：快速，安全可靠。快速的目的是减少开机时间，降低开机成本。安全可靠的目的是保护设备不被损坏。汽轮机中压转子有个脆性转变温度指标，通常低于脆性转变温度，汽轮机中压转子脆性较强，不能承受较大的离心力和热应力，阻碍了汽轮机升速，而高于脆性转变温度，则转子韧性较强，汽轮机可以继续升速。中速暖机就是在汽轮机中压转子能够承受的转速下，尽快提高转子温度到脆性转变温度以上的过程，由此，使汽轮机转子能够承受住升速带来的离心力和热应力，确保汽轮机升速过程安全可靠。上汽西门子超超临界高效汽轮机，其材质等跟其他常规机型不同，其中压转子脆性转变温度较高，达116℃。为防止中压转子产生低温脆性裂变，在机组500rpm暖机完成中有“中压内缸温度（T IP INR CSG）>245℃”的限制条件。为了满足这个较高的温度条件，一般暖机过程需6个多小时，大大增加了机组启动成本，白白燃烧较多的煤炭，浪费能源，且无谓的增加二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等有害气体排放。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速中速暖机控制系统，该控制系统有利于缩短暖机时间，节约开机成本，提高暖机工作效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种快速中速暖机控制系统，包括输入模块、输出模块、信号测量元件和执行机构，还包括控制器和上位机，其特征在于，所述控制器嵌设在机组原有的控制系统中，采用接线或无线通讯方式分别经输入模块、输出模块与机组原有的信号测量元件、执行机构连接，所述控制器存储有快速中速暖机的控制逻辑，在进行快速中速暖机时，执行存储的控制逻辑，一方面采集测点信号，另一方面接收上位机的指令信号，进行逻辑运算，并输出控制指令，以实现控制任务；所述上位机安装有控制软件，按照控制策略进行逻辑组态和画面组态，并将编写好的控制逻辑下载到控制器中，所述上位机与控制器配合，进行逻辑组态和画面组态操作，实现快速中速暖机控制。

进一步地，所述控制逻辑根据控制策略，按照快速中速暖机的操作步骤、控制要求编写，以实现控制任务；通过控制逻辑，优化调节参数，实现快速中速暖机，同时在暖机过程中，监视各个参数，当参数越限时进行报警，提示运行人员采取措施，保证机组安全。

进一步地，所述输入模块用于对信号测量元件检测到的信号进行处理，并转换成控制器能够识别的信号，然后传送给控制器，参与逻辑运算。

进一步地，所述输出模块用于对控制器发出的控制指令进行处理，并转换成执行结构能够识别的信号，然后传送给执行机构。

进一步地，所述信号测量元件用于采集控制所需的包括温度、压力、胀差和震动的信号，并将该些信号转换成控制系统能够识别的电信号，然后传送给输入模块。

进一步地，所述执行机构用于接受控制系统的控制指令，进行相应的动作，以达到控制目的。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：提供了一种快速中速暖机控制系统，该控制系统通过专用的控制器和逻辑组态，优化调节参数并固定在系统中，不需要每次都去调整，不仅缩短了暖机时间，节约了开机成本，而且提高了暖机工作效率。此外，通过设置专用的控制器，对机组原有系统影响小，适用性强，易于实现。因此，本发明具有很强的实用性和广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例的控制系统框图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明提供了一种快速中速暖机控制系统，如图1所示，包括输入模块、输出模块、信号测量元件、执行机构、控制器和上位机。

所述控制器嵌设在机组原有的控制系统中，采用接线或无线通讯方式分别经输入模块、输出模块与机组原有的信号测量元件、执行机构连接，所述控制器存储有快速中速暖机的控制逻辑，在进行快速中速暖机时，执行存储的控制逻辑，一方面采集测点信号，另一方面接收上位机的指令信号，进行逻辑运算，并输出控制指令，以实现控制任务。

所述上位机安装有控制软件，按照控制策略进行逻辑组态和画面组态，并将编写好的控制逻辑下载到控制器中，所述上位机与控制器配合，进行逻辑组态和画面组态操作，实现快速中速暖机控制。

所述控制逻辑根据控制策略，按照快速中速暖机的操作步骤、控制要求编写，以实现控制任务；通过控制逻辑，优化调节参数，实现快速中速暖机，同时在暖机过程中，监视各个参数，当参数越限时进行报警，提示运行人员采取措施，保证机组安全。控制策略根据相关技术规范以及技术人员多年的工作经验进行设计，并通过控制逻辑组态来实现。控制逻辑根据控制策略编写，每一个步骤每一个参数都是技术与经验的结晶，同时这些步骤和参数根据被控机组的实际特性可以做一些微调，大大提高了该系统的适用范围。

所述输入模块用于对信号测量元件检测到的信号进行处理，并转换成控制器能够识别的信号，然后传送给控制器，参与逻辑运算。

所述输出模块用于对控制器发出的控制指令进行处理，并转换成执行结构能够识别的信号，然后传送给执行机构。

所述信号测量元件用于采集控制所需的温度、压力、胀差和震动等信号，并将该些信号转换成控制系统能够识别的电信号，然后传送给输入模块。

所述执行机构用于接受控制系统的控制指令，进行相应的动作，以达到控制目的。

本发明通过专用的控制器和逻辑组态，将优化了的调节参数固定在系统里，不需要每次都去调整，只要系统检测到中速暖机条件符合，即可投入快速中速暖机控制系统，快速中速暖机控制系统执行控制器里的控制逻辑程序，一边检测条件是否符合，如果符合条件，则自动执行下一个步骤，如果不符合条件，则等待条件符合或者提醒运行人员进行相关调整以满足条件，快速中速暖机控制系统自动一步一步地执行程序，直到暖机完成条件全部满足，即暖机结束。

本发明设置有快速中速暖机控制系统监视画面，运行人员随时可以查看暖机进行到什么程度，下一个步骤还有什么条件不满足，有哪些参数不正常报警，另外，运行人员可以根据实际的需要，对一些节点的参数进行调整。

本发明的快速中速暖机控制系统，主要优化了转速参数、冲转蒸汽参数、机组真空、高压调阀开度等，增加中压缸的进气量，提高蒸汽温度，在确保机组设备安全的前提下，加强换热效果，达到缩短暖机时间的目的。

本发明通过安装专用控制器，实现快速中速暖机功能独立于系统以外，不影响系统的正常控制，在需要暖机时投入，在不需要暖机时切除，更改控制参数便利，适应机组实际工况的能力强。

机组开机过程中，按照以往常规的开机流程，中速暖机条件满足，可以进行中速暖机时，运行人员在上位机6的操作画面里，点击快速中速暖机按钮，则快速中速暖机控制系统开始工作。执行快速暖机专用控制器1里面存储的逻辑步骤，比如，首先将机组转速由500rpm提高到600rpm，信号测量元件3将采集到的主蒸汽压力、温度、调门开度、振动、胀差、转速、真空等测量信号传到信号输入模块2，经过信号输入模块2转换处理后传给快速暖机专用控制器1，快速暖机专用控制器1经过内部逻辑运算，判断出符合执行下一步骤的条件，则开始执行将机组转速由500rpm提高到600rpm的逻辑，即输出开启调门的指令，控制器1发出的指令信号，通过信号输出模块4处理后传送到执行机构5，执行机构5接受开指令后，缓慢开启调门，增加进汽量，汽机转速上升直到升到600rpm。这个过程中，逻辑设置当有重要参数超限时，则升速停止，转速保持，待机组平稳，参数正常后继续升速。600rpm这个参数是技术人员翻阅技术规范、汽轮机厂家提供的说明书，并综合考虑临界转速的影响，在保证机组安全的前提下，经多次实践反复验证，得出的数值，当然该转速不同的机组可适当调整，但是对于上汽西门子超超临界高效汽轮机，这个值具有重要的参考意义。其次，降低冲转蒸汽参数，控制主汽压4.2MPa左右，再热汽压1.0MPa，主、再热汽温不超过400℃，控制器1根据实际主再热汽压、汽温值，跟设定值主汽压4.2MPa、再热汽压1.0MPa、主、再热汽温、400℃进行比较，当出现偏差，则输出指令控制执行机构5执行调门开关、煤量增减、减温水调门开关的控制任务，控制所述参数为设定值。再次，适当降低主机真空至15kPa左右，控制器1根据实际真空值与设定值15kPa的偏差，输出指令调节循环水泵的出力，降低主机真空达到增加进汽量的目的。最后，使用高压调阀阀限功能切除高压缸进汽，增加中压缸的进汽量，控制器1输出指令，关闭执行机构5高压调阀，切断了蒸汽的通路，则蒸汽全部从中压缸进汽。控制器1里面的逻辑包含以上几个关键点的逻辑设置，暖机效率大大提高。采取所述暖机控制系统后，中压缸平均温升由0.34℃/min提高到0.73℃/min，暖机时间由6个多小时缩短到3小时以内，大大缩短了暖机时间，节省了机组启动成本。每次开机可节省费用约10.4万元。另外，开机时间的缩短也减少了二氧化硫、氮氧化物的排放量。

针对提高暖机参数，可能出现的振动大的问题，也设计了相应的控制逻辑，以控制振动值在允许范围内。控制器1里设置以下逻辑程序，一是控制主再热蒸汽压力稳定，避免压力波动大引起高中压调阀频繁开关，当主再热蒸汽压力与设定压力偏差大时，控制器1输出指令控制执行机构5执行调门开关、煤量增减、减温水调门开关的控制任务，控制所述参数为设定值，当主再热蒸汽压力波动过大，超过第一阀值时，设置报警功能，提示运行人员加强干预，当超过第二阀值时，自动保持当前暖机状态，不进行下一步骤的执行。二是采取措施将真空值调整至15~20kPa。三是控制中压调阀开度﹥2.5%。四是高压缸切除后，某一中压调阀仍然振动，可将该调阀阀限逐步设置至略小于当前开度，避免调阀开度波动，以此消除振动。五是适当开启高、低压抽汽阀，通过事故疏水直接排到凝汽器，让中压调门开大些，增加进汽量，避开振动区。六是通过中压调阀阀限，轮流关闭#1、#2中压调阀，保持中压缸单侧进汽。七是若高压调阀泄漏较大，可关闭高压主汽阀。

上位机6设置快速中速暖机控制系统监视画面，运行人员随时可以查看暖机进行到什么程度，下一个步骤还有什么条件不满足，有哪些参数不正常报警，另外，运行人员可以根据实际的需要，对一些节点的参数进行调整。大大增加了该系统的应用范围。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种快速中速暖机控制系统，包括输入模块、输出模块、信号测量元件和执行机构，其特征在于，还包括控制器和上位机，其特征在于，所述控制器嵌设在机组原有的控制系统中，采用接线或无线通讯方式分别经输入模块、输出模块与机组原有的信号测量元件、执行机构连接，所述控制器存储有快速中速暖机的控制逻辑，在进行快速中速暖机时，执行存储的控制逻辑，一方面采集测点信号，另一方面接收上位机的指令信号，进行逻辑运算，并输出控制指令，以实现控制任务；所述上位机安装有控制软件，按照控制策略进行逻辑组态和画面组态，并将编写好的控制逻辑下载到控制器中，所述上位机与控制器配合，进行逻辑组态和画面组态操作，实现快速中速暖机控制。

2.根据权利要求1所述的一种快速中速暖机控制系统，其特征在于，所述控制逻辑根据控制策略，按照快速中速暖机的操作步骤、控制要求编写，以实现控制任务；通过控制逻辑，优化调节参数，实现快速中速暖机，同时在暖机过程中，监视各个参数，当参数越限时进行报警，提示运行人员采取措施，保证机组安全。

3.根据权利要求1所述的一种快速中速暖机控制系统，其特征在于，所述输入模块用于对信号测量元件检测到的信号进行处理，并转换成控制器能够识别的信号，然后传送给控制器，参与逻辑运算。

4.根据权利要求1所述的一种快速中速暖机控制系统，其特征在于，所述输出模块用于对控制器发出的控制指令进行处理，并转换成执行结构能够识别的信号，然后传送给执行机构。

5.根据权利要求1所述的一种快速中速暖机控制系统，其特征在于，所述信号测量元件用于采集控制所需的包括温度、压力、胀差和震动的信号，并将该些信号转换成控制系统能够识别的电信号，然后传送给输入模块。

6.根据权利要求1所述的一种快速中速暖机控制系统，其特征在于，所述执行机构用于接受控制系统的控制指令，进行相应的动作，以达到控制目的。

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