CN111946651A - 一种风机失速预警方法及系统 - Google Patents

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CN111946651A CN202010805594.9A CN202010805594A CN111946651A CN 111946651 A CN111946651 A CN 111946651A CN 202010805594 A CN202010805594 A CN 202010805594A CN 111946651 A CN111946651 A CN 111946651A
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Abstract

本发明公开了一种风机失速预警方法及系统，所述方法包括：计算引风机入口烟气体积流量；根据引风机入口烟气体积流量获取失速安全系数；判断失速安全系数是否小于安全裕度，若大于等于安全裕度则不报警，若小于安全裕度则报警，开启再循环风道电动挡板门并开大再循环风道电动阀门预设值，继续判断失速安全系数是否小于安全裕度，若小于安全裕度则继续报警，继续开启再循环风道电动挡板门并开大再循环风道电动阀门预设值，直至失速安全系数大于等于安全裕度停止报警；本发明的优点在于：处理过程中不会导致机组负荷降低，不会引起机组MFT。

Description

一种风机失速预警方法及系统
技术领域
本发明涉及风机控制领域，更具体涉及一种风机失速预警方法及系统。
背景技术
风机失速是常见的运行问题，受风机设备运行区间影响，当运行参数进入风机失速区间时，风机失速，锅炉炉膛负压波动大，运行处置不及时，会出现安全隐患，严重时会导致机组MFT(Main Fuel Trip，锅炉主燃料跳闸)。
风机失速主要是由于运行工况接近或进入失速区间，当风机处于失速状态时，常见失速处理方法是关小进口导叶，降低入口流量与压力，从而将运行区间点调整至安全区域，但是该处理方式被动，处理过程中还可能降低机组负荷，操作不当，还会引起机组MFT。
公开号为CN110863945A的中国发明专利申请公开了一种叶片控制系统，包括：监测装置，用于监测风电机组的当前实时功率和当前实时风速；判断装置，用于根据当前实时功率和当前实时风速，判断所述风电机组是否处于失速状态，如果是，触发失速控制装置；所述失速控制装置，用于以失速控制模式控制所述风电机组，所述失速控制模式包括叶片的预设最小控制角度和预设控制时段。该申请整个流程中叶片控制系统持续监测实时功率和实时风速，以设定标准判断是否失速，并在失速状态时自动切换模式，主动采取措施避免了因叶片失速造成的功率损失，解决了现有技术中依赖人工监管的缺陷，有效提高了叶片时速状态下的功率输出。但是该申请的失速控制模式包括叶片的预设最小控制角度，该处理方式被动，处理过程中还可能降低机组负荷，操作不当，还会引起机组MFT。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于现有技术风机失速预警方法及系统存在处理方式被动，处理过程中还可能降低机组负荷，操作不当，还会引起机组MFT的问题。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种风机失速预警方法，所述方法包括：
计算引风机入口烟气体积流量；
根据引风机入口烟气体积流量获取失速安全系数；
判断失速安全系数是否小于安全裕度，若大于等于安全裕度则不报警，若小于安全裕度则报警，开启再循环风道电动挡板门并开大再循环风道电动阀门预设值，继续判断失速安全系数是否小于安全裕度，若小于安全裕度则继续报警，继续开启再循环风道电动挡板门并开大再循环风道电动阀门预设值，直至失速安全系数大于等于安全裕度停止报警。
本发明通过计算引风机入口烟气体积流量从而获取失速安全系数，判断失速安全系数是否超过安全裕度从而决定是否开启再循环风道电动挡板门以及是否开大再循环风道电动阀门，所有参数与引风机进口导叶开度无关，所以不需要关小引风机进口导叶，不需要降低引风机入口流量与压力，处理过程中不会导致机组负荷降低，不会引起机组MFT。
进一步地，所述计算引风机入口烟气体积流量的步骤包括：
获取引风机初始烟气密度ρ1和引风机入口初始烟气流量q1，通过公式m1＝q1×ρ1计算引风机初始烟气质量流量m1；
获取再循环烟气密度ρ2和再循环烟气体积流量q2，通过公式m2＝q2×ρ2计算再循环烟气质量流量m2；
获取引风机出口烟气密度ρ3和引风机出口混合烟气体积流量q3，通过公式m3＝q3×ρ3计算引风机入口烟气质量流量m3；
根据质量和能量守恒的原则可得m1+m2＝m3，m1T1+m2T2＝m3T3；
综合可得
Figure BDA0002629012180000031
由于
Figure BDA0002629012180000032
故
Figure BDA0002629012180000033
其中，T1为引风机入口初始烟气温度；T2为再循环烟气温度；T3为引风机出口烟气温度；P1为引风机入口初始烟气压力，P3为引风机出口混合烟气压力。
进一步地，所述根据引风机入口烟气体积流量获取失速安全系数包括：
根据引风机入口烟气体积流量通过公式
Figure BDA0002629012180000034
获取失速安全系数，其中，Pk为失速工况点的风压，qk为失速工况点的风量，k为失速安全系数。
进一步地，所述安全裕度的取值范围为1.0～1.5。
进一步地，所述预设值的取值范围为3％～7％。
本发明还提供一种风机失速预警系统，所述系统包括测量计算装置、失速安全系数获取装置以及判定报警装置，所述测量计算装置、失速安全系数获取装置以及判定报警装置顺次连接；
测量计算装置，用于计算引风机入口烟气体积流量；
失速安全系数获取装置，用于根据引风机入口烟气体积流量获取失速安全系数；
判定报警装置，用于判断失速安全系数是否小于安全裕度，若大于等于安全裕度不报警，若小于安全裕度则报警，开启再循环风道电动挡板门并开大再循环风道电动阀门预设值，继续判断失速安全系数是否小于安全裕度，若小于安全裕度则继续报警，继续开启再循环风道电动挡板门并开大再循环风道电动阀门预设值，直至失速安全系数大于等于安全裕度停止报警。
进一步地，所述测量计算装置包括数据计算模块、布置于引风机入口的引风机入口初始烟气压力测点、引风机入口初始烟气温度测点以及引风机入口初始烟气流量测点、引风机再循环风道、布置于再循环风道的再循环烟气体积流量测点以及再循环烟气温度测点、布置于引风机出口的引风机出口混合烟气体积流量测点、引风机出口烟气温度测点以及引风机出口混合烟气压力测点，所述引风机入口与引风机再循环风道的入口相通，所述引风机出口与引风机再循环风道的出口相通，所有测点的数据均输入给数据计算模块。
进一步地，所述数据计算模块用于：
根据引风机初始烟气密度ρ1和引风机入口初始烟气流量测点测得的引风机入口初始烟气流量q1，通过公式m1＝q1×ρ1计算引风机初始烟气质量流量m1；
根据再循环烟气密度ρ2和再循环烟气体积流量测点测得的再循环烟气体积流量q2，通过公式m2＝q2×ρ2计算再循环烟气质量流量m2；
根据引风机出口烟气密度ρ3和引风机出口混合烟气体积流量测点测得的引风机出口混合烟气体积流量q3，通过公式m3＝q3×ρ3计算引风机入口烟气质量流量m3；
根据质量和能量守恒的原则可得m1+m2＝m3，m1T1+m2T2＝m3T3；
综合可得
Figure BDA0002629012180000051
由于
Figure BDA0002629012180000052
故
Figure BDA0002629012180000053
其中，T1为引风机入口初始烟气温度测点测得的引风机入口初始烟气温度；T2为再循环烟气温度测点测得的再循环烟气温度；T3为引风机出口烟气温度测点测得的引风机出口烟气温度；P1为引风机入口初始烟气压力测点测得的引风机入口初始烟气压力，P3为引风机出口混合烟气压力。
进一步地，所述失速安全系数获取装置接收测量计算装置的计算结果并通过公式
Figure BDA0002629012180000054
获取失速安全系数，其中，Pk为失速工况点的风压，qk为失速工况点的风量，k为失速安全系数。
进一步地，所述判定报警装置包括判断模块、再循环风道电动挡板门和再循环风道电动调门，判断模块分别与再循环风道电动挡板门和再循环风道电动调门连接，所述再循环风道电动挡板门和再循环风道电动调门均布置于引风机再循环风道，判断模块接收失速安全系数获取装置的数据并判断失速安全系数是否小于1.3，若小于1.3则报警，开启再循环风道电动挡板门并开大再循环风道电动阀门预设值，继续判断失速安全系数是否小于1.3，若小于1.3则继续报警，继续开启再循环风道电动挡板门并开大再循环风道电动阀门预设值，直至失速安全系数大于等于1.3时停止报警。
本发明的优点在于：本发明通过计算引风机入口烟气体积流量从而获取失速安全系数，判断失速安全系数是否超过安全裕度从而决定是否开启再循环风道电动挡板门以及是否开大再循环风道电动阀门，所有参数与引风机进口导叶开度无关，所以不需要关小引风机进口导叶，不需要降低引风机入口流量与压力，处理过程中不会导致机组负荷降低，不会引起机组MFT。
附图说明
图1为本发明实施例1所提供的一种风机失速预警方法的流程图；
图2为本发明实施例2所提供的一种风机失速预警系统的结构框图；
图3为本发明实施例2所提供的一种风机失速预警系统的整体架构图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，一种风机失速预警方法，所述方法包括：
首先，计算引风机入口烟气体积流量；具体步骤包括：
获取引风机初始烟气密度ρ1和引风机入口初始烟气流量q1，通过公式m1＝q1×ρ1计算引风机初始烟气质量流量m1；
获取再循环烟气密度ρ2和再循环烟气体积流量q2，通过公式m2＝q2×ρ2计算再循环烟气质量流量m2；
获取引风机出口烟气密度ρ3和引风机出口混合烟气体积流量q3，通过公式m3＝q3×ρ3计算引风机入口烟气质量流量m3；
根据质量和能量守恒的原则可得m1+m2＝m3，m1T1+m2T2＝m3T3；
综合可得
Figure BDA0002629012180000071
由于
Figure BDA0002629012180000072
故
Figure BDA0002629012180000073
其中，T1为引风机入口初始烟气温度；T2为再循环烟气温度；T3为引风机出口烟气温度；P1为引风机入口初始烟气压力，P3为引风机出口混合烟气压力。
其次，根据引风机入口烟气体积流量获取失速安全系数；具体包括：根据引风机入口烟气体积流量通过公式
Figure BDA0002629012180000074
获取失速安全系数，其中，Pk为失速工况点的风压，qk为失速工况点的风量，k为失速安全系数。
最后，判断失速安全系数是否小于安全裕度，若大于等于安全裕度则不报警，若小于安全裕度则报警，开启再循环风道电动挡板门302并开大再循环风道电动阀门预设值，继续判断失速安全系数是否小于安全裕度，若小于安全裕度则继续报警，继续开启再循环风道电动挡板门302并开大再循环风道电动阀门预设值，直至失速安全系数大于等于安全裕度停止报警；其中，所述安全裕度的取值范围为1.0～1.5，所述预设值的取值范围为3％～7％。本实施例中，所述安全裕度的取值为1.3，预设值的取值为5％。
通过以上技术方案，本发明提供的一种风机失速预警方法，通过计算引风机4入口烟气体积流量从而获取失速安全系数，判断失速安全系数是否超过安全裕度从而决定是否开启再循环风道电动挡板门302以及是否开大再循环风道电动阀门，所有参数与引风机4进口导叶开度无关，所以不需要关小引风机4进口导叶，不需要降低引风机4入口流量与压力，处理过程中不会导致机组负荷降低，不会引起机组MFT。
实施例2
如图2和图3所示，本发明实施例2还提供一种风机失速预警系统，该系统应用实施例1所述的方法进行风机失速预警，所述系统包括测量计算装置1、失速安全系数获取装置2以及判定报警装置3，所述测量计算装置1、失速安全系数获取装置2以及判定报警装置3顺次连接；
测量计算装置1，用于计算引风机4入口烟气体积流量；
失速安全系数获取装置2，用于根据引风机4入口烟气体积流量获取失速安全系数；
判定报警装置3，用于判断失速安全系数是否小于安全裕度，若大于等于安全裕度不报警，若小于安全裕度则报警，开启再循环风道电动挡板门302并开大再循环风道电动阀门预设值，继续判断失速安全系数是否小于安全裕度，若小于安全裕度则继续报警，继续开启再循环风道电动挡板门302并开大再循环风道电动阀门预设值，直至失速安全系数大于等于安全裕度停止报警。
如图3所示，所述测量计算装置1包括数据计算模块101、布置于引风机4入口的引风机入口初始烟气压力测点102、引风机入口初始烟气温度测点103以及引风机入口初始烟气流量测点104、再循环风道105、布置于再循环风道105的再循环烟气体积流量测点106以及再循环烟气温度测点107、布置于引风机4出口的引风机出口混合烟气体积流量测点108、引风机出口烟气温度测点109以及引风机出口混合烟气压力测点110，所述引风机4入口与再循环风道105的入口相通，引风机入口初始烟气压力测点102、引风机入口初始烟气温度测点103、引风机入口初始烟气流量测点104、再循环烟气温度测点107以及引风机出口烟气温度测点109均设置多组，多组数据取平均值作为对应测点的测试数据，所述引风机4出口与再循环风道105的出口相通，所有测点的数据均输入给数据计算模块101。
所述数据计算模块101用于：
根据引风机初始烟气密度ρ1和引风机入口初始烟气流量测点104测得的引风机入口初始烟气流量q1，通过公式m1＝q1×ρ1计算引风机初始烟气质量流量m1；
根据再循环烟气密度ρ2和再循环烟气体积流量测点106测得的再循环烟气体积流量q2，通过公式m2＝q2×ρ2计算再循环烟气质量流量m2；
根据引风机出口烟气密度ρ3和引风机出口混合烟气体积流量测点108测得的引风机出口混合烟气体积流量q3，通过公式m3＝q3×ρ3计算引风机入口烟气质量流量m3；
根据质量和能量守恒的原则可得m1+m2＝m3，m1T1+m2T2＝m3T3；
综合可得
Figure BDA0002629012180000091
由于
Figure BDA0002629012180000101
故
Figure BDA0002629012180000102
其中，T1为引风机入口初始烟气温度测点103测得的引风机入口初始烟气温度；T2为再循环烟气温度测点107测得的再循环烟气温度；T3为引风机出口烟气温度测点109测得的引风机出口烟气温度；P1为引风机入口初始烟气压力测点102测得的引风机入口初始烟气压力，P3为引风机出口混合烟气压力。
所述失速安全系数获取装置2接收测量计算装置1的计算结果并通过公式
Figure BDA0002629012180000103
获取失速安全系数，其中，Pk为失速工况点的风压，qk为失速工况点的风量，k为失速安全系数。
所述判定报警装置3包括判断模块301、再循环风道电动挡板门302和再循环风道电动调门303，判断模块301分别与再循环风道电动挡板门302和再循环风道电动调门303连接，所述再循环风道电动挡板门302和再循环风道电动调门303均布置于再循环风道105，判断模块301接收失速安全系数获取装置2的数据并判断失速安全系数是否小于1.3，若小于1.3则报警，开启再循环风道电动挡板门302并开大再循环风道电动阀门预设值，继续判断失速安全系数是否小于1.3，若小于1.3则继续报警，继续开启再循环风道电动挡板门302并开大再循环风道电动阀门预设值，直至失速安全系数大于等于1.3时停止报警。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种风机失速预警方法，其特征在于，所述方法包括：
计算引风机入口烟气体积流量；
根据引风机入口烟气体积流量获取失速安全系数；
判断失速安全系数是否小于安全裕度，若大于等于安全裕度则不报警，若小于安全裕度则报警，开启再循环风道电动挡板门并开大再循环风道电动阀门预设值，继续判断失速安全系数是否小于安全裕度，若小于安全裕度则继续报警，继续开启再循环风道电动挡板门并开大再循环风道电动阀门预设值，直至失速安全系数大于等于安全裕度停止报警。
2.根据权利要求1所述的一种风机失速预警方法，其特征在于，所述计算引风机入口烟气体积流量的步骤包括：
获取引风机初始烟气密度ρ1和引风机入口初始烟气流量q1，通过公式m1＝q1×ρ1计算引风机初始烟气质量流量m1；
获取再循环烟气密度ρ2和再循环烟气体积流量q2，通过公式m2＝q2×ρ2计算再循环烟气质量流量m2；
获取引风机出口烟气密度ρ3和引风机出口混合烟气体积流量q3，通过公式m3＝q3×ρ3计算引风机入口烟气质量流量m3；
根据质量和能量守恒的原则可得m1+m2＝m3，m1T1+m2T2＝m3T3；
综合可得
Figure FDA0002629012170000011
由于
Figure FDA0002629012170000012
故
Figure FDA0002629012170000013
其中，T1为引风机入口初始烟气温度；T2为再循环烟气温度；T3为引风机出口烟气温度；P1为引风机入口初始烟气压力，P3为引风机出口混合烟气压力。
3.根据权利要求1所述的一种风机失速预警方法，其特征在于，所述根据引风机入口烟气体积流量获取失速安全系数包括：
根据引风机入口烟气体积流量通过公式
Figure FDA0002629012170000021
获取失速安全系数，其中，Pk为失速工况点的风压，qk为失速工况点的风量，k为失速安全系数。
4.根据权利要求1所述的一种风机失速预警方法，其特征在于，所述安全裕度的取值范围为1.0～1.5。
5.根据权利要求1所述的一种风机失速预警方法，其特征在于，所述预设值的取值范围为3％～7％。
6.一种风机失速预警系统，其特征在于，所述系统包括测量计算装置、失速安全系数获取装置以及判定报警装置，所述测量计算装置、失速安全系数获取装置以及判定报警装置顺次连接；
测量计算装置，用于计算引风机入口烟气体积流量；
失速安全系数获取装置，用于根据引风机入口烟气体积流量获取失速安全系数；
判定报警装置，用于判断失速安全系数是否小于安全裕度，若大于等于安全裕度不报警，若小于安全裕度则报警，开启再循环风道电动挡板门并开大再循环风道电动阀门预设值，继续判断失速安全系数是否小于安全裕度，若小于安全裕度则继续报警，继续开启再循环风道电动挡板门并开大再循环风道电动阀门预设值，直至失速安全系数大于等于安全裕度停止报警。
7.根据权利要求6所述的一种风机失速预警系统，其特征在于，所述测量计算装置包括数据计算模块、布置于引风机入口的引风机入口初始烟气压力测点、引风机入口初始烟气温度测点以及引风机入口初始烟气流量测点、引风机再循环风道、布置于再循环风道的再循环烟气体积流量测点以及再循环烟气温度测点、布置于引风机出口的引风机出口混合烟气体积流量测点、引风机出口烟气温度测点以及引风机出口混合烟气压力测点，所述引风机入口与引风机再循环风道的入口相通，所述引风机出口与引风机再循环风道的出口相通，所有测点的数据均输入给数据计算模块。
8.根据权利要求7所述的一种风机失速预警系统，其特征在于，所述数据计算模块用于：
根据引风机初始烟气密度ρ1和引风机入口初始烟气流量测点测得的引风机入口初始烟气流量q1，通过公式m1＝q1×ρ1计算引风机初始烟气质量流量m1；
根据再循环烟气密度ρ2和再循环烟气体积流量测点测得的再循环烟气体积流量q2，通过公式m2＝q2×ρ2计算再循环烟气质量流量m2；
根据引风机出口烟气密度ρ3和引风机出口混合烟气体积流量测点测得的引风机出口混合烟气体积流量q3，通过公式m3＝q3×ρ3计算引风机入口烟气质量流量m3；
根据质量和能量守恒的原则可得m1+m2＝m3，m1T1+m2T2＝m3T3；
综合可得
Figure FDA0002629012170000031
由于
Figure FDA0002629012170000032
故
Figure FDA0002629012170000033
其中，T1为引风机入口初始烟气温度测点测得的引风机入口初始烟气温度；T2为再循环烟气温度测点测得的再循环烟气温度；T3为引风机出口烟气温度测点测得的引风机出口烟气温度；P1为引风机入口初始烟气压力测点测得的引风机入口初始烟气压力，P3为引风机出口混合烟气压力。
9.根据权利要求6所述的一种风机失速预警系统，其特征在于，所述失速安全系数获取装置接收测量计算装置的计算结果并通过公式
Figure FDA0002629012170000041
获取失速安全系数，其中，Pk为失速工况点的风压，qk为失速工况点的风量，k为失速安全系数。
10.根据权利要求6所述的一种风机失速预警系统，其特征在于，所述判定报警装置包括判断模块、再循环风道电动挡板门和再循环风道电动调门，判断模块分别与再循环风道电动挡板门和再循环风道电动调门连接，所述再循环风道电动挡板门和再循环风道电动调门均布置于引风机再循环风道，判断模块接收失速安全系数获取装置的数据并判断失速安全系数是否小于1.3，若小于1.3则报警，开启再循环风道电动挡板门并开大再循环风道电动阀门预设值，继续判断失速安全系数是否小于1.3，若小于1.3则继续报警，继续开启再循环风道电动挡板门并开大再循环风道电动阀门预设值，直至失速安全系数大于等于1.3时停止报警。
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