CN112554966A - 一种汽轮机主汽阀快速暖阀控制系统及方法 - Google Patents

一种汽轮机主汽阀快速暖阀控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种汽轮机主汽阀快速暖阀控制系统及方法，通过暖阀过程中自动控制主汽阀内壁温度与主汽阀壳体温度的温差不超过限定值，流经主汽阀的主蒸汽流量达到了精确的可控，精确控制换热量，从而使主汽阀的内外壁温升温曲线平滑，金属热应力控制良好，减少金属疲劳。

Description

一种汽轮机主汽阀快速暖阀控制系统及方法
技术领域
本发明涉及火力发电控制技术领域，具体涉及一种汽轮机主汽阀快速暖阀控制系统及方法。
背景技术
火力发电厂汽轮机在冷态启动过程中，首先由燃煤锅炉启动单台磨煤机，将锅炉控制在低负荷燃烧，利用锅炉过热器、减温器、汽轮机高压旁路、再热器、低压旁路，形成汽水循环通路，逐步将锅炉水冷壁系统内的水升温升压，最后使主蒸汽温度控制在360度左右，压力0.5Mpa左右。此时主蒸汽经过主蒸汽管道，
对汽轮机的主汽阀阀体进行暖阀。由于主汽阀阀体比较大，内外壁壁厚比较厚，在阀体升温的过程当中，要控制升温速度，防止主汽阀阀体内外壁温温差太大，造成较大的金属热应力，形成金属疲劳，造成主汽阀阀体、阀杆强度降低。一般暖阀采用阶段性的给主汽阀阀体进汽的方法：打开主汽阀2分钟，使主蒸汽通过阀门与阀体进行热交换，再关闭主汽阀10分钟，使主蒸汽不经过主汽阀，阀体内壁的热量利用金属热传导传给阀体外壁，使主汽阀内外壁温的温差慢慢的消失，直到暖阀过程结束。这种方法，在暖伐过程当中，主汽阀内外壁温温差控制的不均匀，升温和降温的曲线较陡，金属热应力不均匀，容易造成金属疲劳，反复的开关主汽阀容易造成阀杆断裂等问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种汽轮机主汽阀快速暖阀控制系统及方法，精确控制换热量，使主汽阀的内外壁温升温曲线平滑，金属热应力控制良好，减少金属疲劳。
根据本发明实施例的一个方面，提供一种汽轮机主汽阀快速暖阀控制系统，包括：过热器和汽轮机高压缸，所述汽轮机高压缸经由第一管道与所述过热器连通，所述第一管道上设有主汽阀，所述主汽阀与所述汽轮机高压缸之间还连通有作为分支管路的第二管道，所述第二管道连通有凝汽器，所述第二管道上设有第一调节阀，其中，还包括控制模块，所述控制模块基于所述主汽阀的内外壁温度差控制所述第一调节阀开度，以使所述主汽阀阀体的内外壁温度差不超过限定值。
优选地，还包括，设于所述主汽阀内壁的主汽阀内壁温度计，以测量所述主汽阀内壁温度，以及设于所述主汽阀壳体的主汽阀壳体温度计，以测量所述主汽阀外壁温度。
优选地，还包括，在所述第一管道上，设于所述过热器和所述主汽阀之间的减温器，所述减温器用于控制主汽温度。
优选地，还包括，在所述减温器到所述主汽阀之间还设有第三管道，所述第三管道作为回流支路连通再热器，并由在所述第三管道上的第二调节阀控制流量压力。
优选地，所述第二调节阀可以控制所述第一管道中的主蒸汽压力。
根据本发明实施例的另一个方面，提供一种汽轮机主汽阀快速暖阀控制方法，包括：获取主蒸汽温度、主蒸汽压力和主汽阀阀体的内外壁温度差，计算所述主蒸汽温度、主蒸汽压力和主汽阀阀体的内外壁温度差的微分作为前馈信号，在给定第一阈值后，通过PI运算控制所述第一调节阀的开度，以使所述主汽阀阀体的内外壁温度差不超过限定值。
优选地，当所述内外壁温度差大于第二阈值时，触发报警，提醒操作人员，将第一调节阀全关，其中，所述第二阈值小于所述第一阈值。
优选地，如果所述内外壁温度差小于第三阈值时，则再将所述第一调节阀开大到10％开度，其中，所述第三阈值小于所述第二阈值。
优选地，如果所述第一调节阀全关后，所述内外壁温度差仍然上升且大于第一阈值时，触发报警，提醒操作人员，并全关主汽阀，直到所述内外壁温度差小于第三阈值。
优选地，当主汽阀内壁温度大于额定温度时，则判断为所述主汽阀暖阀完成，所述额定温度大于所述汽轮机高压缸的温度。
从而，暖阀过程中自动控制主汽阀内壁温度与主汽阀壳体温度的温差不超过限定值，流经主汽阀的主蒸汽流量达到了精确的可控，精确控制换热量，从而使主汽阀的内外壁温升温曲线平滑，金属热应力控制良好，减少金属疲劳。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
图1为本发明一种汽轮机主汽阀快速暖阀控制系统示意图；
图2为本发明一种汽轮机主汽阀快速暖阀控制逻辑模块示意图。
附图标记：
1-主汽阀壳体温度计，2-主汽阀内壁温度计，3-第一调节阀，4-截止阀，5-压力计，6-第一温度计，7-第一管道，8-主汽阀，9-第二管道，10-第二调节阀，11-第三管道，12-再热器，13-减温器，14-第二温度计，15-过热器，16-锅炉，17-给煤机，18-凝汽器，19-汽轮机高压缸，20-第三温度计。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，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。
根据本发明实施例的一个方面，提供一种汽轮机主汽阀快速暖阀控制系统，如图1所示，包括：给煤机17连通锅炉16，将煤粉送入锅炉16中燃烧。锅炉16中设有过热器15和再热器12。过热器15产生高温高压蒸汽经过减温器13减温后，经第一管道7将高压蒸汽输送到主汽阀8。主汽阀8再将蒸汽选择性经第一管道7地输送给汽轮机高压缸19。
其中，过热器15到减温器13之间有第二温度计14测温。减温器13到主汽阀8之间有第一温度计6和压力计5测温测压。主汽阀壳体温度计1和主汽阀内壁温度计2，分别用来实时监视主汽阀8的内外壁温度值。
在减温器13到主汽阀8之间还设有第三管道11，第三管道11作为回流支路连通再热器12，并由在第三管道11上的第二调节阀10控制流量压力。
在汽轮机高压缸19上，还设有第三温度计20，以测量汽轮机高压缸19的温度。
在主汽阀8和汽轮机高压缸19的连通管路上，还设有分支管路，即作为输水管道的第二管道9，第二管道9上依次设有第一调节阀3和截止阀4，并连通有凝汽器18。在主汽阀8后的疏水管道上增加第一调节阀3并通过控制模块(未图示)控制第一调节阀3对主汽阀流经的主蒸汽进行精确控制。
在机组冷态启动过程中，给煤机17控制煤量在25吨左右，通过减温器13逐渐将主汽温度控制在360℃左右。通过控制第二调节阀10的开度，将第一管道7中的主蒸汽压力控制在0.5Mpa左右。
当满足第一条件时，即当主汽温度达到360℃左右，压力达到0.5Mpa左右时，依次将第一调节阀3全关，疏水管道截止阀4全开，主汽阀8全开，逐渐调节第一调节阀3的开度，控制主蒸汽流经主汽阀8的流量，从而控制主蒸汽和主汽阀8阀体的换热量，最终实现主汽阀8阀体的内外壁温度差不超过限定值。优选地，内外壁温度差的限定值为55℃。
根据本发明实施例的另一个方面，提供一种汽轮机主汽阀快速暖阀控制方法，具体自动控制步骤及逻辑如下。
暖阀过程中主汽阀内壁温度计2的温度t2减去主汽阀壳体温度计1的温度t1设为△t(即t2-t1)，△t不超过55℃，优选地，控制△t最大值为50℃。自动控制逻辑如下：
t6为第一温度计6的测量值，代表主蒸汽温度，P5为压力计5的测量值，代表主蒸汽压力。控制逻辑中采用前馈信号有：t6的微分、P5的微分、△t的微分，并且都采用负值。
当t6、P5、△t这三个信号的变化趋势为变大时，这时将会使主汽阀8的主汽阀内壁温度升高，进一步使△t会变大，所以要采用前馈控制及时将第一调节阀3关小。如图2所示，控制模块为PI控制器。PI控制器通过设定值给定为第一阈值，第一阈值可以为50℃，被调节量为△t，通过PI运算控制第一调节阀3的开度。
当△t大于第二阈值时，触发报警，提醒操作人员，将第一调节阀3全关，此时主蒸汽流量减小。第二阈值可以为45℃。
如果△t小于第三阈值时，则再将第一调节阀3开大到10％开度，之后再投入第一调节阀3的自动控制。第三阈值可以为30℃
如果第一调节阀3全关后，△t仍然上升且△t大于第一阈值时，即大于50℃，触发报警，提醒操作人员，并全关主汽阀8，直到△t小于第三阈值，即小于30℃时，再开主汽阀8，将第一调节阀3开大到10％开度，再投入第一调节阀3的自动控制。通过上述控制，通过对不同的主汽阀内壁温度计2的温度与主汽阀壳体温度计1的温差的相对控制，有效的减小主蒸汽流经主汽阀8的流量或者截断流经主汽阀8的流量，确保温差不超阀值。
按照上述的暖阀控制方式，当主汽阀内壁温度计2的测量值大于额定温度时，则判断为主汽阀暖阀完成。其中，优选地，额定温度为第三温度计20的测量值加上100℃，即大于汽轮机高压缸温度。
从而，暖阀过程中自动控制主汽阀内壁温度计2的温度与主汽阀壳体温度计1的温差不超过限定值，流经主汽阀8的主蒸汽流量达到了精确的可控，精确控制换热量，从而使主汽阀8的内外壁温升温曲线平滑，金属热应力控制良好，减少金属疲劳。
本发明实施例提供的一种汽轮机主汽阀快速暖阀控制方法可以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种汽轮机主汽阀快速暖阀控制系统，其特征在于，包括：
过热器和汽轮机高压缸，所述汽轮机高压缸经由第一管道与所述过热器连通，
所述第一管道上设有主汽阀，
所述主汽阀与所述汽轮机高压缸之间还连通有作为分支管路的第二管道，
所述第二管道连通有凝汽器，
所述第二管道上设有第一调节阀，
其中，还包括控制模块，所述控制模块基于所述主汽阀的内外壁温度差控制所述第一调节阀开度，以使所述主汽阀阀体的内外壁温度差不超过限定值。
2.如权利要求1所述的汽轮机主汽阀快速暖阀控制系统，其特征在于，还包括，设于所述主汽阀内壁的主汽阀内壁温度计，以测量所述主汽阀内壁温度，以及
设于所述主汽阀壳体的主汽阀壳体温度计，以测量所述主汽阀外壁温度。
3.如权利要求1所述的汽轮机主汽阀快速暖阀控制系统，其特征在于，还包括，在所述第一管道上，设于所述过热器和所述主汽阀之间的减温器，
所述减温器用于控制主汽温度。
4.如权利要求3所述的汽轮机主汽阀快速暖阀控制系统，其特征在于，还包括，在所述减温器到所述主汽阀之间还设有第三管道，所述第三管道作为回流支路连通再热器，并由在所述第三管道上的第二调节阀控制流量压力。
5.如权利要求4所述的汽轮机主汽阀快速暖阀控制系统，其特征在于，所述第二调节阀可以控制所述第一管道中的主蒸汽压力。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的控制系统的控制方法，其特征在于，包括：
获取主蒸汽温度、主蒸汽压力和主汽阀阀体的内外壁温度差，
计算所述主蒸汽温度、主蒸汽压力和主汽阀阀体的内外壁温度差的微分作为前馈信号，
在给定第一阈值后，通过PI运算控制所述第一调节阀的开度，以使所述主汽阀阀体的内外壁温度差不超过限定值。
7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，
当所述内外壁温度差大于第二阈值时，触发报警，提醒操作人员，将第一调节阀全关，
其中，所述第二阈值小于所述第一阈值。
8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，
如果所述内外壁温度差小于第三阈值时，则再将所述第一调节阀开大到10％开度，
其中，所述第三阈值小于所述第二阈值。
9.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，
如果所述第一调节阀全关后，所述内外壁温度差仍然上升且大于第一阈值时，触发报警，提醒操作人员，并全关主汽阀，直到所述内外壁温度差小于第三阈值。
10.如权利要求6-9任一项所述的控制方法，其特征在于，
当主汽阀内壁温度大于额定温度时，则判断为所述主汽阀暖阀完成，所述额定温度大于所述汽轮机高压缸的温度。
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