CN111927575B - 用于汽轮机组件的控制系统、控制方法以及电子装置 - Google Patents

用于汽轮机组件的控制系统、控制方法以及电子装置 Download PDF

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CN111927575B CN202010620427.7A CN202010620427A CN111927575B CN 111927575 B CN111927575 B CN 111927575B CN 202010620427 A CN202010620427 A CN 202010620427A CN 111927575 B CN111927575 B CN 111927575B
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Abstract

本发明提供了一种用于汽轮机的控制系统、控制方法、电子装置、计算机可读存储介质和计算及程序。本发明的控制方法包括:控制系统判定被监测的参数的值在第一预定值和第二预定值之间时,当确定同时满足转子转速增幅小、转子转速增幅小的持续时间过长、转子的震动较大的条件时,控制系统控制汽轮机停止运行。根据本发明,在汽轮机的启动过程中,通过监测特定参数而判定转子的转速是否已到达临界区,并在到达临界区域时增大蒸汽阀的开度从而提升转子的转速提升速率,从而缩短临界区域所经历的时间,避免转子过长时间地发生共振而损坏。而如果由于系统故障而导致转子没能迅速通过临界区域,则控制系统能够控制汽轮机跳车,避免转子被损坏。

Description

用于汽轮机组件的控制系统、控制方法以及电子装置
技术领域
本发明涉及一种用于控制汽轮机组件的控制系统、控制方法、电子装置、计算机可读存储介质以及计算机程序。
背景技术
在汽轮机的启动过程中,转子会在蒸汽的带动下转动,且转动速率逐渐增大到正常运行时的水平。在转子的转速增大的过程中,会有一段时间转子的转速接近转子的本征频率,在这段时间内转子会发生的共振从而震动幅度较大,接近转子的本征频率的转速范围被称为“临界区域”。可以理解,当转子的转速处于临界区域时,由于转子的振幅较大,因而临界区域如果持续时间过长,可能会使转子发生损坏,影响汽轮机的整体性能。
因此,需要提供一种用于控制汽轮机组件的控制系统、控制方法、电子装置、计算机可读存储介质以及计算机程序,以至少部分地解决上述问题。
发明内容
本发明提供了一种用于控制汽轮机组件的控制系统、控制方法、电子装置、计算机可读存储介质以及计算机程序,能够解决“临界区域持续时间过长而使转子发生损坏,影响汽轮机的整体性能”的问题。本发明所提供的方案至少能够实现:在汽轮机的启动过程中,通过监测特定参数而判定转子的转速是否已到达临界区,并在到达临界区域时增大蒸汽阀的开度从而提升转子的转速提升速率,从而缩短临界区域所经历的时间,避免转子过长时间地发生共振而损坏。而如果由于系统故障而导致转子没能迅速通过临界区域,则综合控制单元能够控制汽轮机停止运行,避免转子被损坏。
本发明提供了一种汽轮机的控制方法,所述方法包括如下步骤:
通过第一信息获取装置实时地获取关于汽轮机启动过程的第一参数;
通过综合控制单元处理第一参数,通过综合控制单元确定第一参数是否到达预定参数范围以内,若是,则通过综合控制单元向第二信息获取装置发送获取第二参数的命令,通过综合控制单元确认第一参数在预定参数范围以内而确定转子的旋转频率与转子的本征频率一致;
通过第二信息获取装置根据来自综合控制单元的指令获取第二参数;
通过综合控制单元处理第二参数,若综合控制单元基于第二参数而确定转子的转速的加速度小于预定转速的加速度阈值长达某一个预定时间、并且转子的振动的振幅大于预定振幅阈值,则通过综合控制单元控制汽轮机停止运行。
根据本方案,在汽轮机的启动过程中,通过监测特定参数而判定转子的转速是否已到达临界区,如果没能实现快速通过临界区域,则综合控制单元能够控制汽轮机停止运行,以避免转子过长时间地发生共振而损坏。
在一种实施方式中,当通过综合控制单元确定第一参数在预定参数范围以外时,通过综合控制单元控制向蒸汽阀发送指令以使蒸汽阀的开度在第一开度范围内;当通过综合控制单元确定第一参数在预定参数范围以内时,通过综合控制单元向蒸汽阀发送指令使蒸汽阀的开度为临界开度,临界开度大于第一开度范围的最大阈值。
根据本方案,在监测到转子的转速到达临界区域时增大蒸汽阀的开度从而提升转子的转速提升速率,从而缩短临界区域所经历的时间。
在一种实施方式中,所述第一信息获取装置所获取的所述第一参数包括所述转子的转速,并且所述转子的本征频率的值在所述转子的转速的所述预定参数范围以内。
在一种实施方式中,第一参数的预定参数范围为以下四个范围之一:3000r/min-5300r/min;3000r/min-5600r/min;3500r/min-5300r/min;3500r/min-5600r/min。
根据上述两种方案,通过直接监测转子的转速能够直接地捕捉到转子的转速是否已到达临界区域,这样的方案准确度较高。
在一种实施方式中,所述第一信息获取装置所获取的所述第一参数包括从所述转子开始旋转到获取所述第一参数时所经历的时间。
根据本方案,通过监测时间来间接地捕捉转子的转速是否已到达临界区域,这样的方案方便操作、易于实现。
在一种实施方式中,所述第一参数的所述预定参数范围由第一预定值和第二预定值限定,所述方法还包括计算所述第一预定值的步骤和计算所述第二预定值的步骤,
计算所述第一预定值的步骤包括:基于所述转子的本征频率、在所述蒸汽阀的开度在所述第一开度范围内时所述转子转速的提升速率而计算所述第一预定值;
计算所述第二预定值的步骤包括:基于所述转子的本征频率、所述蒸汽阀的开度为所述临界开度时所述转子的转速的提升速率、所述第一预定值而计算所述第二预定值。
在一种实施方式中,计算第一预定值的步骤包括根据如下运算式计算第一预定值的步骤:
T1=n1/a1
计算第二预定值的步骤包括根据如下计算第二预定值计算第二预定值的步骤:
T2=T1+(n2-n1)/a2
在如上两个运算式中:
T1表征第一预定值;
n2>n1,当转子的转速在由n1和n2限定的范围内时转子的旋转频率和转子的本征频率一致;
a1表征蒸汽阀的开度在第一开度范围内时转子的转速的加速度;
a2表征蒸汽阀的开度为临界开度时转子的转速的加速度。
在一种实施方式中,所述第二预定值和所述第一预定值的差值在40s-1min的范围内。
根据上述两种方案,给出了计算时间参数阈值的具体方法以及该阈值的可能示例,方便实际使用中基于该具体方法和可能示例而预设电子装置。
在一种实施方式中,通过第二信息获取装置获取第二参数的步骤包括:通过第二信息获取装置获取转子的转速,并且,通过综合控制单元处理第二参数的步骤包括:基于第二参数以及获取第二参数的时间计算转子的转速的加速度。
在一种实施方式中,计算转子的转速的加速度的步骤包括基于如下运算式计算转子的转速的加速度的步骤:
a=(n2-n1)/(t2-t1),
在该运算式中:
a为转子的转速的加速度;
n1为在t1时间点上获取的作为第二参数的转子的转速;
n2为在t2时间点上获取的作为第二参数的转子的转速。
在一种实施方式中,在所述蒸汽阀开启到第一参数的值达到所述第一预定值的过程中,所述蒸汽阀的开度依次为第一开度、第二开度和第三开度,所述第一开度大于所述第二开度,所述第三开度大于所述第一开度。
根据上述两种方案,能够准确地计算出转子的转速的加速度。
在一种实施方式中,在第一参数的值达到所述第二预定值到所述汽轮机稳定运行的过程中,所述蒸汽阀的开度依次为第四开度、第五开度、第六开度和第七开度,所述第六开度大于所述第四开度,所述第四开度大于所述第五开度,所述第五开度等于所述第七开度。
根据上述两种方案,在转子的转速提升的过程中,除了临界区域以外,其余阶段转子的转速也并非是匀速提升的,转子的转速的提升速率在不同的阶段可快可慢,这两种方案给出了优选配置,基于该优选配置能够使转子性能稳定地达到最终目标转速。
在一种实施方式中,所述第二信息获取装置获取的所述第二参数包括所述转子的转速,所述综合控制单元处理所述第二参数的步骤包括:基于所述第二参数以及获取所述第二参数的时间计算所述转子的转速的提升速率。
根据上述两种方案,能够有效快速地得到转子的转速提升速率。
根据本发明的另一个方面,提供了一种用于控制汽轮机的控制系统,控制系统包括:
接收单元,接收单元被配置为能够实时地接收来自第一信息获取装置的关于汽轮机的启动过程的第一参数,以及能够实时地接收来自第二信息获取装置的关于汽轮机的启动过程中的特定阶段的第二参数,汽轮机的启动过程为汽轮机的转子开始旋转到转子的转速达到使汽轮机正常运行的转速值的过程;
综合控制单元,综合控制单元与接收单元通信地连接并被配置为能够:将接收单元接收到的第一参数和预定参数范围进行比对,当确定第一参数到达预定参数范围以内时综合控制单元向第二信息获取装置发送使第二信息获取装置启动的信号,并处理由接收单元接收到的第二参数,当综合控制单元基于第二参数确定汽轮机的转子的转速的加速度小于预定转速的加速度阈值长达预定时间、并且转子共振的振幅大于预定值时,控制系统控制汽轮机停止运行。
在一种实施方式中,综合控制单元与蒸汽阀通信地连接,蒸汽阀用于控制驱动汽轮机的转子旋转的蒸汽的输入,并且综合控制单元被配置为能够基于第一参数向蒸汽阀发送使蒸汽阀的开度调整的指令。
在一种实施方式中,综合控制单元被配置为:当综合控制单元确定第一参数在预定参数范围以外时,综合控制单元向蒸汽阀发送使蒸汽阀的开度保持在第一开度范围内的指令;当综合控制单元确定第一参数在预定参数范围以内时,综合控制单元向蒸汽阀发送使蒸汽阀的开度保持为大于第一开度范围的最大阈值的临界开度的指令。
在一种实施方式中,控制系统包括能够获取第一参数的第一信息获取装置。
在一种实施方式中,第一信息获取装置包括能够监测转子的转速的转速监测装置。
在一种实施方式中,第一信息获取装置包括能够监测从转子开始旋转到获取第一参数时所经历的时间的时间监测装置。
在一种实施方式中,控制系统包括能够获取第二参数的第二信息获取装置。
在一种实施方式中,第二信息获取装置包括能够监测转子的转速的转速监测装置以及能够监测转子发生共振时的振幅的振幅监测装置。
根据本发明的第三方面,提供了一种电子装置,包括存储器、处理器及存储在存储器上且在处理器上运行的计算机程序,处理器执行计算机程序时实现上述任一项的控制方法的步骤。
根据本发明的第四方面,提供了一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现上述任一项的控制方法的步骤。
根据本发明的第五方面,提供了一种计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现上述任一项的控制方法的步骤。
根据本发明,本发明所提供的汽轮机的控制方法至少能够实现:在汽轮机的启动过程中,通过监测特定参数而判定转子的转速是否已到达临界区,并在到达临界区域时增大蒸汽阀的开度从而提升转子的转速提升速率,从而缩短临界区域所经历的时间,避免转子过长时间地发生共振而损坏。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释,并不限定本发明的范围。其中,
图1为根据本发明的一个优选实施方式的控制系统的结构示意图;
图2为根据本发明的一个优选实施方式的控制方法的一种可能出现的流程示意图;
图3为图2中所示的流程的另一可能出现的替代性方案的流程示意图;
图4为本发明的一个优选实施方式中,汽轮机启动过程中,转子的转速随时间变化的关系图;
图5为根据本发明的一个优选实施方式的电子装置的结构示意图。
附图标记说明:
100 控制系统
101 接收单元
102 综合控制单元
103 第一信息获取装置
104 第二信息获取装置
2 锅炉
3 蒸汽阀
4 汽轮机
5 蒸汽通道
200 电子装置
201 存储器
202 处理器
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图说明本发明的具体实施方式。
本发明提供了一种用于控制汽轮机的控制系统、控制方法、电子装置、计算机可读存储介质以及计算机程序。图1-图5示出了根据本发明的优选实施方式。其中,图1为根据本发明的一个优选实施方式图1为根据本发明的一个优选实施方式的控制系统的结构示意图;图2为根据本发明的一个优选实施方式的控制方法的流程示意图;图3为图2中所示的流程中的S3步骤的另一种可能发生的流程示意图;图4为本发明的一个优选实施方式中,汽轮机启动过程中,转子的转速随时间变化的关系图;图5为根据本发明的一个优选实施方式的电子装置的结构示意图。
首先参考图1。根据本发明的一个优选实施方式中的控制系统100用于控制汽轮机组件。汽轮机组件包括汽轮机4、蒸汽通道5以及蒸汽阀3。汽轮机4和锅炉2之间设置蒸汽通道5以用于将蒸汽从锅炉2处引入汽轮机4而驱动汽轮机4的转子旋转。蒸汽阀3能够控制流经蒸汽通道5的蒸汽。控制系统100可以包括接收单元101、综合控制单元102、第一信息获取装置103和第二信息获取装置104。图1中的各部件之间的连线的箭头指示了监测信号或者控制信号传递的方向。
其中,接收单元101被配置为能够实时地接收来自第一信息获取装置103的关于汽轮机4的启动过程的第一参数,以及能够实时地接收来自第二信息获取装置104的关于汽轮机4的启动过程中的特定阶段的第二参数,汽轮机4的启动过程为汽轮机4的转子开始旋转到转子的转速达到使汽轮机4正常运行的转速值的过程。综合控制单元102与接收单元101通信地连接并被配置为能够:将接收单元101接收到的第一参数和预定参数范围进行比对,当确定第一参数到达预定参数范围以内时综合控制单元102向第二信息获取装置104发送使第二信息获取装置104启动的信号,并处理由接收单元101接收到的第二参数,当综合控制单元102基于第二参数确定汽轮机4的转子的转速的加速度小于预定转速的加速度阈值长达预定时间、并且转子共振的振幅大于预定值时,控制系统100控制汽轮机4停止运行。
进一步地,综合控制单元102与蒸汽阀3通信地连接,蒸汽阀3用于控制驱动汽轮机4的转子旋转的蒸汽的输入,并且综合控制单元102被配置为能够基于第一参数向蒸汽阀3发送使蒸汽阀3的开度调整的指令。并且,综合控制单元102还能够通过控制蒸汽阀3关闭而实现控制汽轮机4停止运行,综合控制单元102也可以通过直接向汽轮机4发送指令而控制汽轮机4停止运行。
优选地,为了快速度过第一参数在预定参数范围以内这段时间,综合控制单元102被配置为:当综合控制单元102确定第一参数在预定参数范围以外时,综合控制单元102向蒸汽阀3发送使蒸汽阀3的开度保持在第一开度范围内的指令;当综合控制单元102确定第一参数在预定参数范围以内时,综合控制单元102向蒸汽阀3发送使蒸汽阀3的开度保持为大于第一开度范围的最大阈值的临界开度的指令。
在本实施方式中,第一信息获取装置103可以包括监测转子转速的转速监测装置和/或监测时间的时间监测装置,第二信息获取装置104可以包括监测转子转速的转速监测装置。第一信息获取装置103和第二信息获取装置104可以相对于彼此独立,也可以集成在同一部件内。
在其他未示出的实施方式中,控制系统可以仅包括接收单元和综合控制单元,在这样的实施方式中控制系统可以与独立于该控制系统的第一信息获取装置、第二信息获取装置配合使用。
下面参考图2,根据本发明的一种优选实施方式中的控制方法包括从S1至S5的若干步骤。
具体地,步骤S1为开启蒸汽阀的步骤。开启蒸汽阀以使得蒸汽排入所述汽轮机从而带动所述汽轮机的转子旋转。
步骤S2为将所述蒸汽阀的开度保持在第一开度范围内的步骤。在将蒸汽阀的开度保持在第一开度范围内时,通过第一信息获取装置实时监测所述汽轮机启动过程中的特定参数,并将监测结果实时地发送至综合控制单元,所述综合控制单元持续接收并分析来自所述第一信息获取装置的数据,并持续地进行确定步骤D1:确定第一参数的值是否到达第一预定值。若确定第一参数的值未达到第一预定值,则控制蒸汽阀使其开度依然保持在第一开度范围;若确定第一参数的值达到了第一预定值,则进入步骤S3。
在步骤S3中所述综合控制单元向所述蒸汽阀发送控制信号以控制所述蒸汽阀将开度增大至临界开度,所述临界开度大于所述第一开度范围的最大阈值。当蒸汽阀的开度为临界开度时,综合控制单元不断对来自第一信息获取装置的第一参数进行处理,并持续进行确定步骤D2:确定第一参数的值是否到达第二预定值。当第一参数的值未到达第二预定值则控制蒸汽阀保持临界开度,当第一参数的值达到第二预定值,则进入步骤S4。
在步骤S4中,所述综合控制单元向所述蒸汽阀发送控制信号以控制所述蒸汽阀将开度减小至所述第一开度范围内。当转子的转速达到使汽轮机稳定运转的转速值时,则汽轮机的启动过程结束(步骤S5)。
上述的第二预定值大于第一预定值,并且其中当第一参数的值在所述第一预定值和所述第二预定值的范围(即本文所提到的“预定参数范围”)内时,所述转子的旋转频率和所述转子的本征频率一致。需要说明的是,本文所说的“转子的旋转频率和转子的本征频率一致”指的是转子的旋转频率接近或等于转子的本征频率,使得转子发生共振。本征频率指的是转子自身的固有频率,其仅和转子自身的材质有关而和外界因素无关,当转子被蒸气驱动而旋转的转动频率接近本征频率时,转子的被蒸气驱动而产生的旋转和转子自身发生共振。
另外,除了第一信息获取装置以外,在步骤S3中还使用到了第二信息获取装置。图3示出了上述步骤S3的一种可能出现的替代性方案的流程示意图,对于该替代性方案中的与S3中相同的步骤将不再赘述。
参考图3,当蒸汽阀的开度被增大到临界开度(步骤S30),第二信息获取装置启动对获取第二参数,并将第二参数实时地传送给接收单元,接收单元将信号传递至综合控制单元。综合控制单元处理第二参数,并持续执行确定步骤D31:转子的转速的加速度是否低于预定转速的加速度阈值,若否,则继续启动程序(步骤S31);若是,则进行下一个确定步骤D32:确定转子保持此转速的加速度的时间是否已到达预定时间阈值,若否,则继续启动程序(步骤S31);若是,则进行下一确定步骤D33:确定转子的振幅是否超过预定振幅阈值,若否,则继续启动程序(步骤S31),若是,则综合控制单元控制汽轮机停止运行(步骤S32)。对转子振幅的监测例如可以通过激光位移传感器实现。
需要说明的是,若综合控制单元判定得出在被第一监测参数处于第一预定值和第二预定值之间时,如果同时满足了以下三个条件:转子的转速增速过低、增速过低持续时间过长、转子振幅过大,那么可以理解汽轮机的启动过程有可能出现的故障,此时转子再继续运转可能会被损害。所以,若这三个条件同时满足,则综合控制单元控制汽轮机停止运行。
其中,第一信息获取装置可以包括用于监测转子的转速的转速监测装置,第一参数为转子的转速。并且转子的本征频率值在第一预定值和第二预定值的范围内,第一预定值和第二预定值之间的区域即为转子转速的临界区域。通过监测转子的转速,能够直接地捕捉到转子的转速是否已处于临界区域,这样的方式结果较为准确。
更具体地,由第一预定值和第二预定值限定的预定参数范围可以为以下四个范围之一:3000r/min-5300r/min;3000r/min-5600r/min;3500r/min-5300r/min;3500r/min-5600r/min。
若确定转子的转速到达临界区域内,转子的转动速率增幅较小,且在较小增幅状态下保持过长时间,同时转子的震动幅度较大,那么综合控制单元便能够判定转子再持续该状态会发生危险,此时控制汽轮机停止运行以保护汽轮机整体性能。
图4示出了在汽轮机启动过程中,转子的转速随时间变化的趋势。图中斜率较大的一端折线对应于第一参数处于第一预定值和第二预定值之间时转子的旋转速率。
优选地,当第一参数达到第二预定值时,综合控制单元控制蒸汽阀适当调小开度,将开度重新调至第一开度范围内,这样,转子的转速的增速放缓。最终,转子的转速增大到目标转速,汽轮机的启动阶段结束,汽轮机进入稳定运行阶段。
作为上述方案的替代或补充,所述第一信息获取装置可以包括用于监测时间的时间监测装置,所述第一参数为自所述蒸汽阀开启到监测时所经历的时间。通过监测时间而间接地监测转子的转速是否已到达临界区域,这样的操作较为简单、易于实现。
为了使时间参数能够反映转子的转速,所述方法还包括计算所述第一预定值的步骤、计算所述第二预定值的步骤。
其中,计算所述第一预定值的步骤包括:基于所述转子的本征频率、当所述蒸汽阀的开度在所述第一开度范围内时所述转子转速的提升速率计算所述第一预定值。计算所述第二预定值的步骤包括:基于所述转子的本征频率、所述蒸汽阀的开度为所述临界开度时所述转子的转速的提升速率、所述第一预定值来计算所述第二预定值。
具体地,计算第一预定值的步骤包括根据如下运算式计算第一预定值的步骤:
T1=n1/a1
计算第二预定值的步骤包括根据如下计算第二预定值计算第二预定值的步骤:
T2=T1+(n2-n1)/a2
在如上两个运算式中:
T1表征第一预定值;n2>n1,当转子的转速在由n1和n2限定的范围内时转子的转速和转子的本征频率一致;a1表征蒸汽阀的开度在第一开度范围内时转子的转速的加速度;a2表征蒸汽阀的开度为临界开度时转子的转速的加速度。a1和a2的值可以根据预先实验而得出并提前存储在综合控制单元内。
虽然通过监测时间来间接监测转速的方法不如直接监测转速直观,但是“时间”这个参数更容易把控,因而该方案在实际操作中对使用者更友好。
在这样的实施方式中,所述第一预定值在20min-40min的范围内;所述第二预定值和所述第一预定值的差值在40s-1min的范围内;所述第三预定值和所述第二预定值的差值在5min-15min的范围内。
在优选实施方式中,通过第二信息获取装置获取第二参数的步骤包括:通过第二信息获取装置获取转子的转速,并且,通过综合控制单元处理第二参数的步骤包括:基于第二参数以及获取第二参数的时间计算转子的转速的加速度。具体地,计算转子的转速的加速度的步骤包括基于如下运算式计算转子的转速的加速度的步骤:
a=(n2-n1)/(t2-t1),
在该运算式中:a为转子的转速的加速度;n1为在t1时间点上获取的作为第二参数的转子的转速;n2为在t2时间点上获取的作为第二参数的转子的转速。
下面继续参考图4。虽然在转子开始旋转到第一参数到达预定参数范围的过程中、以及从第一参数脱离预定参数范围并增大到使汽轮机稳定旋转的值的过程中的折线可以被假定为直线,但在实际操作中,在这两个阶段中转子的转速会具有不同的增大速率。
例如,结合图4(图4中的参数仅作为示例,图4中所出现的参数可以和本文中的其他地方出现的任何参数都不相同),在从时间原点到T1的过程中蒸汽阀具有第一开度;在从T1到T2的过程中蒸汽阀具有第二开度;在从T2到T3的过程中蒸汽阀具有第三开度。由于第一开度大于第二开度,可以看到从时间原点到T1的过程中转子转速的增大速率大于从T1到T2的过程中转子的增大速率;由于第三开度大于第一开度,可以看到从T3到T4的过程中转子的转速的增大速率大于从时间原点到T1的过程中转子的增大速率。在被监测的参数的值达到所述第二预定值到所述汽轮机稳定运行的过程中,所述蒸汽阀的开度依次为第四开度(在T4到T5的时间段内)、第五开度(在T5到T6的时间段内)、第六开度(在T6到T7的时间段内)和第七开度(T7以及以后的时间段内),所述第六开度大于所述第四开度,所述第四开度大于所述第五开度,所述第五开度等于所述第七开度。示意性地,当在时间点T3时转子的转速值为n1,当在时间点T4时转子的转速值为n2,当在时间点T7时转子的转速值为n3
参考图5,本发明还提供了一种电子装置200,包括存储器201、处理器202及存储在存储器201上且在处理器202上运行的计算机程序,处理器202执行计算机程序时实现上述控制方法的步骤。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现上述控制方法的步骤。
本发明还提供了一种计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现上述控制方法的步骤。
根据本发明,在汽轮机的启动过程中,通过监测特定参数而判定转子的转速是否已到达临界区,并在到达临界区域时增大蒸汽阀的开度从而提升转子的转速提升速率,从而缩短临界区域所经历的时间,避免转子过长时间地发生共振而损坏。而如果由于系统故障而导致转子没能迅速通过临界区域,则综合控制单元能够控制汽轮机停止运行,避免转子被损坏。
应当理解,虽然本说明书是按照各个实施例描述的,但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式,并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员,在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合,均应属于本发明保护的范围。

Claims (25)

1.一种用于控制汽轮机组件的控制系统,所述汽轮机组件包括汽轮机(4)、蒸汽阀(3)和用于将蒸汽从锅炉(2)输送到汽轮机(4)的蒸汽通道(5),蒸汽阀(3)安装在蒸汽通道(5)上,其特征在于,控制系统(100)包括:
接收单元(101),接收单元被配置为能够实时地接收关于汽轮机的启动过程的第一参数,以及能够实时地接收关于汽轮机的启动过程中的特定阶段的第二参数,汽轮机的启动过程为汽轮机的转子开始旋转到转子的转速达到使汽轮机正常运行的转速值的过程;
综合控制单元(102),综合控制单元与接收单元(101)通信地连接并被配置为能够:确定接收单元接收到的第一参数是否到达预定参数范围以内,当确定第一参数到达预定参数范围以内时综合控制单元发送获取第二参数的命令,综合控制单元处理由接收单元接收到的第二参数,当综合控制单元基于第二参数确定汽轮机的转子的转速的加速度小于预定转速的加速度阈值长达预定时间、并且转子的振动的振幅大于预定振幅阈值时,综合控制单元(102)控制汽轮机停止运行。
2.根据权利要求1所述的控制系统,其特征在于,综合控制单元(102)与蒸汽阀(3)通信地连接,并且综合控制单元被配置为能够基于第一参数向蒸汽阀发送使蒸汽阀的开度调整的指令,以通过调节由蒸汽阀排入汽轮机的蒸汽的量来调节转子的转速的加速度。
3.根据权利要求2所述的控制系统,其特征在于,综合控制单元(102)被配置为:当综合控制单元确定第一参数在预定参数范围之外时,综合控制单元向蒸汽阀发送使蒸汽阀的开度保持在第一开度范围内的指令;当综合控制单元确定第一参数在预定参数范围以内时,综合控制单元向蒸汽阀发送使蒸汽阀的开度保持为临界开度的指令,临界开度为大于第一开度范围的最大值的一个固定的值。
4.根据权利要求1所述的控制系统,其特征在于,控制系统(100)包括能够获取第一参数、并将第一参数发送至接收单元的第一信息获取装置(103)。
5.根据权利要求4所述的控制系统,其特征在于,第一参数包括以下两个参数中的一个:
转子的转速;
从转子开始旋转到接收单元在综合控制单元的控制下接收这一次第一参数的时间点所经历的时间。
6.根据权利要求4所述的控制系统,其特征在于,第一参数为转子的转速,第一参数的预定参数范围为以下四个范围之一:
3000r/min-5300r/min;
3000r/min-5600r/min;
3500r/min-5300r/min;
3500r/min-5600r/min。
7.根据权利要求4所述的控制系统,其特征在于,第一参数为从转子开始旋转到获取第一参数的时间点所经历的时间,第一参数的预定参数范围由第一预定值和大于第一预定值的第二预定值限定,控制系统被配置为能够:
根据如下运算式计算第一预定值:
T1=n1/a1
根据如下运算式计算第二预定值:
T2=T1+(n2-n1)/a2
在如上两个运算式中:
T1是第一预定值;
T2是第二预定值;
n2>n1,n2和n1共同限定了一个转速范围,当转子的转速在由n1和n2限定的转速范围内时转子的旋转运动和转子自身发生共振;
a1是蒸汽阀的开度在第一开度范围内时转子的转速的加速度的平均值;
a2是蒸汽阀的开度为临界开度时转子的转速的加速度的平均值。
8.根据权利要求7所述的控制系统,其特征在于,第二预定值和第一预定值的差值在40s-1min的范围内。
9.根据权利要求1所述的控制系统,其特征在于,综合控制单元被配置为能够:通过确认第一参数在预定参数范围以内而确定转子的旋转频率接近转子的本征频率,当转子的旋转频率接近转子的本征频率时转子被蒸汽驱动而产生的旋转运动和转子自身发生共振。
10.根据权利要求1所述的控制系统,其特征在于,控制系统(100)包括能够获取第二参数、并将第二参数发送至接收单元的第二信息获取装置(104)。
11.根据权利要求1所述的控制系统,其特征在于,第二参数包括转子的转速、转子振动的振幅和基于转子的转速而计算出的转子的转速的加速度。
12.一种控制方法,其特征在于,控制方法包括如下步骤:
通过接收单元实时地接收关于汽轮机启动过程的第一参数;
通过综合控制单元确定第一参数是否到达预定参数范围以内,当确定第一参数到达预定参数范围以内时通过综合控制单元发送获取第二参数的指令;
通过接收单元接收第二参数;
若通过综合控制单元基于第二参数而确定转子的转速的加速度小于预定转速的加速度阈值长达预定时间、并且转子的振动的振幅大于预定振幅阈值,则通过综合控制单元控制汽轮机停止运行。
13.根据权利要求12所述的控制方法,其特征在于,控制方法包括如下步骤:通过综合控制单元基于第一参数向蒸汽阀发送使蒸汽阀的开度调整的指令,以通过调节由蒸汽阀排入汽轮机的蒸汽的量来调节转子的转速的加速度。
14.根据权利要求13所述的控制方法,其特征在于,通过综合控制单元基于第一参数向蒸汽阀发送使蒸汽阀的开度调整的指令的步骤包括:当通过综合控制单元确定第一参数在预定参数范围之外时,通过综合控制单元控制向蒸汽阀发送指令以使蒸汽阀的开度在第一开度范围内;当通过综合控制单元确定第一参数在预定参数范围以内时,通过综合控制单元向蒸汽阀发送指令使蒸汽阀的开度为临界开度,临界开度为大于第一开度范围的最大值的一个固定值。
15.根据权利要求12所述的控制方法,其特征在于,控制方法包括:通过第一信息获取装置获取第一参数并通过第一信息获取装置将第一参数发送至接收单元。
16.根据权利要求15所述的控制方法,其特征在于,第一参数包括以下两个参数中的至少一个:
转子的转速;
从转子开始旋转到获取第一参数的时间点所经历的时间。
17.根据权利要求15所述的控制方法,其特征在于,第一参数为转子的转速,第一参数的预定参数范围为以下四个范围之一:
3000r/min-5300r/min;
3000r/min-5600r/min;
3500r/min-5300r/min;
3500r/min-5600r/min。
18.根据权利要求15所述的控制方法,其特征在于,第一参数为从转子开始旋转到获取第一参数的时间点所经历的时间,第一参数的预定参数范围由第一预定值和大于第一预定值的第二预定值限定,控制方法包括:
根据如下运算式计算第一预定值:
T1=n1/a1
根据如下运算式计算第二预定值:
T2=T1+(n2-n1)/a2
在如上两个运算式中:
T1是第一预定值;
T2是第二预定值;
n2>n1,n2和n1共同限定了一个转速范围,当转子的转速在由n1和n2限定的转速范围内时转子的旋转频率接近转子的本征频率;
a1是蒸汽阀的开度在第一开度范围内时转子的转速的加速度的平均值;
a2是蒸汽阀的开度为临界开度时转子的转速的加速度的平均值。
19.根据权利要求18所述的控制方法,其特征在于,第二预定值和第一预定值的差值在40s-1min的范围内。
20.根据权利要求12所述的控制方法,其特征在于,控制方法包括:通过综合控制单元确认第一参数在预定参数范围以内而确定转子的旋转频率接近转子的本征频率,当转子的旋转频率接近转子的本征频率时转子被蒸汽驱动而发生的旋转运动和转子自身发生共振。
21.根据权利要求12所述的控制方法,其特征在于,所述控制方法包括:通过第二信息获取装置获取第二参数并通过第二信息获取装置将第二参数发送至接收单元。
22.根据权利要求12所述的控制方法,其特征在于,第二参数包括转子的转速、转子振动的振幅和基于转子的转速计算出的转子的转速加速度。
23.一种电子装置,包括存储器、处理器及存储在存储器上且在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,处理器执行计算机程序时实现权利要求12至22中任一项所述的控制方法的步骤。
24.一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质上存储有计算机程序,其特征在于,计算机程序被处理器执行时实现权利要求12至22中任一项所述的控制方法的步骤。
25.一种计算机程序,其特征在于,计算机程序被处理器执行时实现权利要求12至22中任一项所述的控制方法的步骤。
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