CN112502799A - 一种控制发电机组配汽方式的优化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种控制发电机组配汽方式的优化系统，所述系统包括锅炉蒸汽输入模块、数模控制模块、伺服驱动模块、高压缸进汽控制模块和发电机组调配模块；且所述数模控制模块与所述伺服驱动模块相连接，所述伺服驱动模块与所述高压缸进汽控制模块相连接，所述锅炉蒸汽输入模块与所述高压缸进汽控制模块相连接，所述高压缸进汽控制模块与所述发电机组调配模块相连接，所述发电机组调配模块与所述数模控制模块相连接。在本发明实施例中，通过增加数模控制模块可实现在控制发电机组配汽方式过程中汽轮机阀门流量特性的动态调整，进而避免出现电网振荡影响供电安全可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及发电控制技术领域，尤其涉及一种控制发电机组配汽方式的优化系统。
背景技术
汽轮发电机组为减少高压调节阀节流损失、提高能源综合利用效率，基本上均采用顺序阀控制模式。采用顺序阀控制模式的机组是由阀位综合指令(0-100％)传递到各高压调节阀的控制函数，控制函数输出具体的各高压调节阀开度指令，相应高压调节阀根据开度指令动作。在汽轮发电机组并网输送电力的过程中，运行操作人员通过给现有的发电机组配汽方式控制系统导入发电机功率指令，来使得发电机组配汽方式控制系统实现自控调整各个高压调阀的功能。汽轮机阀门流量特性作为影响电力系统稳定性的重要因素，当汽轮机阀门流量特性不佳时会引起原动机有功功率的周期性波动，然而该发电机组配汽方式控制系统仅具备对各个高压调阀的开度动作控制功能，无法同时兼顾汽轮机阀门流量特性的实时检测与动态调整，将威胁到汽轮发电机组与电网运行的安全性与稳定性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种控制发电机组配汽方式的优化系统，通过增加数模控制模块可实现在控制发电机组配汽方式过程中汽轮机阀门流量特性的动态调整，进而避免出现电网振荡影响供电安全可靠性。
为了解决上述问题，本发明提出了一种控制发电机组配汽方式的优化系统，所述系统包括锅炉蒸汽输入模块、数模控制模块、伺服驱动模块、高压缸进汽控制模块和发电机组调配模块；且所述数模控制模块与所述伺服驱动模块相连接，所述伺服驱动模块与所述高压缸进汽控制模块相连接，所述锅炉蒸汽输入模块与所述高压缸进汽控制模块相连接，所述高压缸进汽控制模块与所述发电机组调配模块相连接，所述发电机组调配模块与所述数模控制模块相连接；其中，
所述锅炉蒸汽输入模块用于控制在给定供煤量燃烧情况下所释放的出口主蒸汽传输至所述高压缸进汽控制模块；
所述数模控制模块用于在高压调阀配汽函数的限定条件下对给定模拟控制量进行运算转换处理，生成综合调阀指令信号；
所述伺服驱动模块用于根据所述综合调阀指令信号对所述高压缸进汽控制模块中的蒸汽流通情况进行配合控制；
所述高压缸进汽控制模块用于以输入的出口蒸汽为动力，将所述出口蒸汽的热能适当转换为旋转机械能；
所述发电机组调配模块用于利用所述旋转机械能驱动发电机做功，输出适应电网侧的电能，同时向所述数模控制模块提供额外的模拟控制量。
可选的实施方式，所述锅炉蒸汽输入模块包括锅炉、主蒸汽温度测量装置和主蒸汽压力测量装置；
所述主蒸汽温度测量装置安装在所述锅炉的出口主蒸汽管道上，用于对所述出口主蒸汽管道内的主蒸汽温度进行测量记录；
所述主蒸汽压力测量装置安装在所述锅炉的出口主蒸汽管道上，用于对所述出口主蒸汽管道内的主蒸汽压力进行测量记录。
可选的实施方式，所述数模控制模块包括数字信号运算单元与模拟信号控制单元，且所述数字信号运算单元与所述模拟信号控制单元相连接；其中，
所述数字信号运算单元用于对给定模拟量进行功率-阀位转换处理，生成数字式的综合调阀指令信号；
所述模拟信号控制单元用于利用高压调阀配汽函数对所述数字式的综合调阀指令信号进行筛选与数模转换，生成模拟式的综合调阀指令信号。
可选的实施方式，所述高压缸进汽控制模块包括若干个高压调阀、高压缸、中压缸和低压缸；
所述若干个高压调阀中的任意一个高压调阀与所述高压缸相连接，所述高压缸通过同心转轴与所述中压缸相连接，所述中压缸通过同心转轴与所述低压缸相连接。
可选的实施方式，所述伺服驱动模块包括若干个伺服器装置；
所述若干个伺服器装置中的任意一个伺服器装置与所述模拟信号控制单元相连接，所述若干个伺服器装置中的任意一个伺服器装置对应与所述若干个高压调阀中的一个高压调阀相连接，用于对所述模拟式的综合调阀指令信号进行响应，驱动对应的高压调阀执行开度动作。
可选的实施方式，所述发电机组调配模块包括发电机组单元、电能输送单元与信号反馈单元，且所述发电机组单元与所述低压缸相连接，所述电能输送单元与所述发电机组单元相连接，所述信号反馈单元与所述发电机组单元相连接，所述信号反馈单元与所述数字信号运算单元相连接；其中，
所述发电机组单元用于将所述低压缸所输出的旋转机械能转换为电能输出；
所述电能输送单元用于将所述电能进行升压处理，再向电网侧输送用电负荷；
所述信号反馈单元用于将所述电能转换为小功率直流信号，以供所述数字信号运算单元利用。
在本发明实施例中，通过增加数模控制模块可实现在控制发电机组配汽方式过程中汽轮机阀门流量特性的动态调整，减少各个高压调阀的节流损失，提高能源综合利用效率，并且防止发电机组运行过程因汽轮机高压调门配汽函数曲线不佳引起发电机输出功率波动，进而避免出现电网振荡影响供电安全可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例中的控制发电机组配汽方式的优化系统的结构组成示意图；
图2是本发明实施例中的控制发电机组配汽方式的优化系统的具体结构组成示意图；
图3是本发明实施例中的控制发电机组配汽方式的优化系统的器件连接示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1示出了本发明实施例中的控制发电机组配汽方式的优化系统的结构组成示意图。
如图1所示，一种控制发电机组配汽方式的优化系统，所述系统包括锅炉蒸汽输入模块1、数模控制模块2、伺服驱动模块3、高压缸进汽控制模块4和发电机组调配模块5；基本的，所述数模控制模块2与所述伺服驱动模块3相连接，所述伺服驱动模块3与所述高压缸进汽控制模块4相连接，所述锅炉蒸汽输入模块1与所述高压缸进汽控制模块4相连接，所述高压缸进汽控制模块4与所述发电机组调配模块5相连接，所述发电机组调配模块5与所述数模控制模块2相连接。
在本发明实施过程中，所述锅炉蒸汽输入模块1用于控制在给定供煤量燃烧情况下所释放的出口主蒸汽传输至所述高压缸进汽控制模块4；所述数模控制模块2用于在高压调阀配汽函数的限定条件下对给定模拟控制量进行运算转换处理，生成综合调阀指令信号；所述伺服驱动模块3用于根据所述综合调阀指令信号对所述高压缸进汽控制模块4中的蒸汽流通情况进行配合控制；所述高压缸进汽控制模块4用于以输入的出口蒸汽为动力，将所述出口蒸汽的热能适当转换为旋转机械能；所述发电机组调配模块5用于利用所述旋转机械能驱动发电机做功，输出适应电网侧的电能，同时向所述数模控制模块2提供额外的模拟控制量。
请参阅图2与图3，图2示出了本发明实施例中的控制发电机组配汽方式的优化系统的具体结构组成示意图，图3示出了本发明实施例中的控制发电机组配汽方式的优化系统的器件连接示意图，均可针对图1所提出的各个模块进行展开说明如下：
具体的，所述锅炉蒸汽输入模块1包括锅炉101、主蒸汽温度测量装置102和主蒸汽压力测量装置103；其中，所述主蒸汽温度测量装置102安装在所述锅炉101的出口主蒸汽管道上，用于对所述出口主蒸汽管道内的主蒸汽温度进行测量记录；所述主蒸汽压力测量装置103安装在所述锅炉101的出口主蒸汽管道上，用于对所述出口主蒸汽管道内的主蒸汽压力进行测量记录。在实施过程中，所述主蒸汽温度测量装置102采用E型热电偶或者Pt100型铂电阻，所述主蒸汽压力测量装置103采用EJA系列压力变送器或者Rosemoun系列压力变送器，可对应测量出所述主蒸汽温度与所述主蒸汽压力并转换为数字参量反馈至后台监管服务器。
进一步的，所述数模控制模块2包括数字信号运算单元与模拟信号控制单元，且所述数字信号运算单元与所述模拟信号控制单元相连接；其中，所述数字信号运算单元用于对给定模拟量进行功率-阀位转换处理，生成数字式的综合调阀指令信号；所述模拟信号控制单元用于利用高压调阀配汽函数对所述数字式的综合调阀指令信号进行筛选与数模转换，生成模拟式的综合调阀指令信号。
具体的，所述数字信号运算单元包括模数转换装置201、功率-阀位转换器202、功率-阀位转换器203、前馈增益器204和PID控制器205，本发明实施过程包括：首先利用所述功率-阀位转换器203可将所述后台监管服务器下达的功率控制量转换为阀位控制量，与此同时通过所述模数转换装置201与所述功率-阀位转换器202的相配合，可对所述发电机组调配模块5提供的额外模拟控制量转换为阀位控制量；其次利用所述前馈增益器204与所述PID控制器205对当前的阀位控制量进行逻辑运算，生成数字式的综合调阀指令信号。
具体的，所述模拟信号控制单元包括第一高压调阀配汽函数206、第二高压调阀配汽函数207、第三高压调阀配汽函数208、第四高压调阀配汽函数209、数模转换装置210、数模转换装置211、数模转换装置212和数模转换装置213，本发明实施过程包括：基于上述四个高压调阀配汽函数的参量不同，可分别从所述数字式的综合调阀指令信号中提取出相关的部分指令信号，并利用与之相连接的数模转换装置将接收到的部分指令信号转换为模拟信号量输出。
进一步的，所述高压缸进汽控制模块4包括若干个高压调阀(401～404)、高压缸405、中压缸406和低压缸407，且所述若干个高压调阀(401～404)中的任意一个高压调阀与所述高压缸405相连接，所述高压缸405通过同心转轴与所述中压缸406相连接，所述中压缸406通过同心转轴与所述低压缸407相连接。在实施过程中，利用对所述若干个高压调阀(401～404)的开度调整可使得进入所述高压缸405的蒸汽流量得到有效控制，避免造成节流损失大等问题。
此外，所述高压缸进汽控制模块4还包括高压缸排汽压力测量装置408、高压缸排汽温度测量装置409和调节级压力测量装置410；其中，所述高压缸排汽压力测量装置408与所述高压缸排汽温度测量装置409均安装在所述高压缸405的排汽管道上，分别用于测量记录高压缸排汽温度与高压缸排汽压力并反馈至所述后台监管服务器；而所述调节级压力测量装置410安装在所述高压缸405内的第一级动叶过渡腔室，用于测量记录调节级压力并反馈至所述后台监管服务器。需要说明的是，所述后台监管服务器将根据接收到的各个测量参数值来调整所述数字信号运算单元所涉及到的各个影响因素，如实际综合流量、高压缸效率等，从而实现所述若干个高压调阀(401～404)的开度调整。
进一步的，所述伺服驱动模块3包括若干个伺服器装置(301～304)，且所述若干个伺服器装置(301～304)中的任意一个伺服器装置与所述模拟信号控制单元相连接，所述若干个伺服器装置(301～304)中的任意一个伺服器装置对应与所述若干个高压调阀(401～404)中的一个高压调阀相连接，用于对所述模拟式的综合调阀指令信号进行响应，驱动对应的高压调阀执行开度动作。
进一步的，所述发电机组调配模块5包括发电机组单元501、电能输送单元与信号反馈单元，且所述发电机组单元501与所述低压缸407相连接，所述电能输送单元与所述发电机组单元501相连接，所述信号反馈单元与所述发电机组单元501相连接，所述信号反馈单元与所述数字信号运算单元相连接；其中，所述发电机组单元用于将所述低压缸所输出的旋转机械能转换为电能输出；所述电能输送单元用于将所述电能进行升压处理，再向电网侧输送用电负荷；所述信号反馈单元用于将所述电能转换为小功率直流信号，以供所述数字信号运算单元利用。
具体的，所述电能输送单元包括主变压器506、变电出口第一开关507和变电出口第二开关508，所述主变压器506通过发电机出口开关502与所述发电机组单元501相连接，基于所述变电出口第一开关507的闭合状态可利用所述发电机组单元501所输出的电能向电网侧第一母线509送电，同理基于所述变电出口第二开关508的闭合状态可利用所述发电机组单元501所输出的电能向电网侧第二母线510送电。
具体的，所述信号反馈单元包括电流互感器503、电压传感器504和发电机功率测量装置505；在实施过程中，所述电流互感器503安装在主变低压侧母线上，其输出端基于信号线与所述发电机功率测量装置505相连接，可将所述发电机组单元501所输出的大电流转换为0～5A小电流并输送至所述发电机功率测量装置505中；所述电压传感器504的高压侧线直接与所述主变低压侧母线相连接，其低压侧线与所述发电机功率测量装置505相连接，可将所述发电机组单元501所输出的高电压转换为0～100V低电压并输送至所述发电机功率测量装置505中；所述发电机功率测量装置505可在所述0～5A小电流与所述0～100V低电压的共同作用下生成功率为0～25W的直流信号。
在本发明实施例中，通过增加数模控制模块可实现在控制发电机组配汽方式过程中汽轮机阀门流量特性的动态调整，减少各个高压调阀的节流损失，提高能源综合利用效率，并且防止发电机组运行过程因汽轮机高压调门配汽函数曲线不佳引起发电机输出功率波动，进而避免出现电网振荡影响供电安全可靠性。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、磁盘或光盘等。
以上对本发明实施例所提供的一种控制发电机组配汽方式的优化系统进行了详细介绍，本文中采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种控制发电机组配汽方式的优化系统，其特征在于，所述系统包括锅炉蒸汽输入模块、数模控制模块、伺服驱动模块、高压缸进汽控制模块和发电机组调配模块；且所述数模控制模块与所述伺服驱动模块相连接，所述伺服驱动模块与所述高压缸进汽控制模块相连接，所述锅炉蒸汽输入模块与所述高压缸进汽控制模块相连接，所述高压缸进汽控制模块与所述发电机组调配模块相连接，所述发电机组调配模块与所述数模控制模块相连接；其中，
所述锅炉蒸汽输入模块用于控制在给定供煤量燃烧情况下所释放的出口主蒸汽传输至所述高压缸进汽控制模块；
所述数模控制模块用于在高压调阀配汽函数的限定条件下对给定模拟控制量进行运算转换处理，生成综合调阀指令信号；
所述伺服驱动模块用于根据所述综合调阀指令信号对所述高压缸进汽控制模块中的蒸汽流通情况进行配合控制；
所述高压缸进汽控制模块用于以输入的出口蒸汽为动力，将所述出口蒸汽的热能适当转换为旋转机械能；
所述发电机组调配模块用于利用所述旋转机械能驱动发电机做功，输出适应电网侧的电能，同时向所述数模控制模块提供额外的模拟控制量。
2.根据权利要求1所述的控制发电机组配汽方式的优化系统，其特征在于，所述锅炉蒸汽输入模块包括锅炉、主蒸汽温度测量装置和主蒸汽压力测量装置；
所述主蒸汽温度测量装置安装在所述锅炉的出口主蒸汽管道上，用于对所述出口主蒸汽管道内的主蒸汽温度进行测量记录；
所述主蒸汽压力测量装置安装在所述锅炉的出口主蒸汽管道上，用于对所述出口主蒸汽管道内的主蒸汽压力进行测量记录。
3.根据权利要求1所述的控制发电机组配汽方式的优化系统，其特征在于，所述数模控制模块包括数字信号运算单元与模拟信号控制单元，且所述数字信号运算单元与所述模拟信号控制单元相连接；其中，
所述数字信号运算单元用于对给定模拟量进行功率-阀位转换处理，生成数字式的综合调阀指令信号；
所述模拟信号控制单元用于利用高压调阀配汽函数对所述数字式的综合调阀指令信号进行筛选与数模转换，生成模拟式的综合调阀指令信号。
4.根据权利要求3所述的控制发电机组配汽方式的优化系统，其特征在于，所述高压缸进汽控制模块包括若干个高压调阀、高压缸、中压缸和低压缸；
所述若干个高压调阀中的任意一个高压调阀与所述高压缸相连接，所述高压缸通过同心转轴与所述中压缸相连接，所述中压缸通过同心转轴与所述低压缸相连接。
5.根据权利要求4所述的控制发电机组配汽方式的优化系统，其特征在于，所述伺服驱动模块包括若干个伺服器装置；
所述若干个伺服器装置中的任意一个伺服器装置与所述模拟信号控制单元相连接，所述若干个伺服器装置中的任意一个伺服器装置对应与所述若干个高压调阀中的一个高压调阀相连接，用于对所述模拟式的综合调阀指令信号进行响应，驱动对应的高压调阀执行开度动作。
6.根据权利要求4所述的控制发电机组配汽方式的优化系统，其特征在于，所述发电机组调配模块包括发电机组单元、电能输送单元与信号反馈单元，且所述发电机组单元与所述低压缸相连接，所述电能输送单元与所述发电机组单元相连接，所述信号反馈单元与所述发电机组单元相连接，所述信号反馈单元与所述数字信号运算单元相连接；其中，
所述发电机组单元用于将所述低压缸所输出的旋转机械能转换为电能输出；
所述电能输送单元用于将所述电能进行升压处理，再向电网侧输送用电负荷；
所述信号反馈单元用于将所述电能转换为小功率直流信号，以供所述数字信号运算单元利用。
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