CN112709609A - 一种供热流量获取电功率范围的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种供热流量获取电功率范围的方法，该方法包括：通过机组供热蒸汽流量和最低发电机电功率获得关系曲线，获得最低发动机电功率；机组稳定运作，确定发电机平均功率和主蒸汽平均流量；通过发电机平均功率和主蒸汽平均流量确定最高发动机电功率；通过最低发动机电功率和最高发动机电功率判断机组工作情况及机组深度调峰调谷。提出了供热蒸汽流量‑电功率关系的建模方法，实现复杂抽汽形式的热电联产机组的电功率调度容量在线监测，具有充分挖掘热电联产机组参与电网调峰填谷能力，提高热电联产机组供热可靠性和用热企业生产稳定性，提升热电联产机组参与维护电网电力电量平衡的适应能力。

Description

一种供热流量获取电功率范围的方法

技术领域

本发明涉及电力系统设备维修技术领域，尤其涉及一种供热流量获取电功 率范围的方法。

背景技术

为减小工业锅炉对环境的影响，并提高能源综合利用效率，对凝汽式发电 机组进行改造向用热企业供蒸汽，已经在国内大面积推广应用。由于用热企业 对蒸汽参数的要求不同，采用了从汽轮机中压缸联通管、高压缸排汽管，即再 热器冷段打孔抽汽的方法。由于不同位置所抽蒸汽的压力和温度差别较大，不 同抽汽口下相同抽汽量对发电机组出力的影响量是不同的。不能充分挖掘热电 联产机组参与电网调峰填谷能力，影响了热电联产机组供热可靠性和用热企业 生产稳定性，无法保证热电联产机组参与维护电网电力电量平衡的适应能力， 不利于实际的使用要求。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本专利设置了一种供热流量获取电功率范围的 方法，该方法通过实现复杂抽汽形式的热电联产机组的电功率调度容量在线监 测，具有充分挖掘热电联产机组参与电网调峰填谷能力，提高热电联产机组供 热可靠性和用热企业生产稳定性，提升热电联产机组参与维护电网电力电量平 衡的适应能力。

为了实现上述目的，本发明为一种供热流量获取电功率范围的方法，所述 供热流量获取电功率范围的方法包括：

通过机组供热蒸汽流量和最低发电机电功率获得关系曲线，获得最低发动 机电功率；

机组稳定运作，确定发电机平均功率和主蒸汽平均流量；

通过发电机平均功率和主蒸汽平均流量确定最高发动机电功率；

通过最低发动机电功率和最高发动机电功率判断机组工作情况及机组深 度调峰调谷。

作为本发明的一种优选技术方案，所述通过机组供热蒸汽流量和最低发电 机电功率获得关系曲线，获得最低发动机电功率其中还包括：

锅炉基本上处于脱油运行的最低稳燃负荷状态，发电机电功率为130MW 时可具备向外供汽能力，要求的最低发电机电功率P_min0＝f(Q₀)＝130(MW)， 供热抽汽量由冷段供汽调节阀调节，供热抽汽量在50～80t/h。

作为本发明的一种优选技术方案，所述通过机组供热蒸汽流量和最低发电 机电功率获得关系曲线，获得最低发动机电功率其中还包括：

热段单独供汽方式，全开热段供汽调节阀，要求的最低发电机电功率可按 下式确定：P_min1＝f(Q₁)＝0.0086Q₁ ²+0.4722Q₁+110.43(MW)。

作为本发明的一种优选技术方案，所述通过机组供热蒸汽流量和最低发电 机电功率获得关系曲线，获得最低发动机电功率其中包括：

中压缸排汽单独供汽方式，全开中压缸排汽供汽调节阀，要求的最低发电 机电功率可按下式确定：P_min2＝f(Q₂)＝-0.0042Q₂ ²+1.2211Q₂+171.76 (MW)。

作为本发明的一种优选技术方案，所述通过机组供热蒸汽流量和最低发电 机电功率获得关系曲线，获得最低发动机电功率其中包括：

同时考虑冷段供汽、热段供汽、中压缸排汽供汽方式时：P_min＝max(P_min0， P_min1，P_min2)(MW)。

作为本发明的一种优选技术方案，所述机组稳定运作，确定发电机平均功 率和主蒸汽平均流量其中还包括：

逐步开启高压调阀至全开，维持主蒸汽参数在额定参数，稳定30min后记 录发电机功率、给水流量以及锅炉储水容器水位数据30min，根据记录的发电 机功率进行算术平均计算所获得的功率即为P_m；根据记录的给水质量流量Q^’ _gs进行算术平均计算得Q_gs；根据减温水质量流量Q^’ _jw进行算术平均计算得Qjw； 锅炉储水容器水位数据变化可换算为给水质量流量增量dQ_gs，则 Q_m＝Q_gs+Q_jw+dQ_gs。

作为本发明的一种优选技术方案，所述通过发电机平均功率和主蒸汽平均 流量确定最高发动机电功率还包括：

获取中压缸功率占比η1、低压缸功率占比η2，其中η1和η2分别为机 组未抽汽时设计的或实测的中压缸功率占比、低压缸功率占比；最高发动机电 功率P_max＝P_m-P_m((Q₀+Q₁)(η₁+η₂)+η₂Q₂)/Q_m。

作为本发明的一种优选技术方案，所述通过最低发动机电功率和最高发动 机电功率判断机组工作情况及机组深度调峰调谷还包括：

即可在线实时确定不同抽汽量下对应的发电机功率调节范围，达到保障机 组正常供热的同时，实现机组深度调峰调谷功能。

综上所述，由于本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下技术效果： 提出了供热蒸汽流量-电功率关系的建模方法，实现复杂抽汽形式的热电联产 机组的电功率调度容量在线监测，具有充分挖掘热电联产机组参与电网调峰填 谷能力，提高热电联产机组供热可靠性和用热企业生产稳定性，提升热电联产 机组参与维护电网电力电量平衡的适应能力。

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，显而易见地，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是本发明的供热流量获取电功率范围的方法的流程示意图；

图2是本发明的供热流量获取电功率范围的方法的装置示意图。

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。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以使直接 连接到另一个元件或者可能同时存在居中设置的元件。当一个元件被认为是 “设置在”另一个元件，它可以使直接设置在另一个元件上或者可能同时存在 居中设置的元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术 领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术 语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的 术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合附图，对本发明的实施例作详细说明。在不冲突的情况下，下述 的实施例及实施例的特征可以相互组合。

请参阅图1和图2，图1示出的本发明的供热流量获取电功率范围的方法的 流程示意图；图2示出的本发明的供热流量获取电功率范围的方法的装置示意 图。

具体的，本实验中发明实施例所示的供热流量获取电功率范围的方法包括 给水流量测量装置、再热器冷段供汽流量测量装置、再热器热段供汽流量测量 装置、中压缸排汽管供汽流量测量装置、发电机组电功率测试仪38、电流转 换器36、电压转换器37、数据采集与控制模块、锅炉蒸汽减温水流量测量装 置、温度和压力测量装置、调节阀、截止阀、以及管道构成。

所述给水流量测量装置包括给水流量喷嘴5和给水流量测试仪4；供汽流 量给水流量喷嘴5安装置于高压换热系统47出口的给水高温管1的直管段上； 给水流量喷嘴5上游管段安装有给水温度测量装置3和给水压力测量装置2； 给水流量测量装置实现给水体积流Q_gsv准确测量，给水温度测量装置3和给水 压力测量装置2分别实现对给水温度T_gs、给水压力P_gs测量；根据给水温度T_gs、给水压力P_gs测量值依据IAPWIF97水和水蒸汽计算公式实时计算给水密 度P_gs；给水质量流量Q^’ _gs＝Q_gsvρ_gs。

所述再热器冷段供汽流量测量装置包括再热器冷段供汽流量节流孔板53 和再热器冷段供汽流量测试仪52；再热器冷段供汽流量节流孔板52安装再热 器冷段供汽管54上，再热器冷段供汽管54与高压缸排汽管6相连接；再热器 冷段供汽流量节流孔板53上游管段安装有再热器冷段供汽温度测量装置51 和再热器冷段供汽压力测量装置50；再热器冷段供汽管54上安装有冷段供汽 调节阀55，冷段供汽调节阀55用于调节再热器冷段供热蒸汽流量；再热器冷 段供汽流量测量装置实现再热器冷段供汽体积流量Q_0v准确测量，再热器冷段 供汽温度测量装置51和再热器冷段供汽压力测量装置50分别实现对再热器冷 段供汽温度T₀、再热器冷段供汽压力P₀测量；根据再热器冷段供汽温度T₀、 再热器冷段供汽压力P₀测量值依据IAPWIF97水和水蒸汽计算公式实时计算 再热器冷段供汽密度ρ₀；再热器冷段供汽质量流量Q₀＝Q_0vρ₀。

所述再热器热段供汽流量测量装置包括再热器热段供汽流量节流孔板23 和再热器冷段供汽流量测试仪22；再热器热段供汽流量节流孔板23安装再热 器热段供汽管24上，再热器热段供汽管24与中压缸进汽管19相连接，连接 处位于中联阀25与锅炉7之间的管段；再热器热段供汽流量节流孔板23上游 管段安装有再热器热段供汽温度测量装置21和再热器热段供汽压力测量装置 20；再热器热段供汽管24上安装有热段供汽调节阀56，热段供汽调节阀56 用于调节再热器热段供热蒸汽流量；再热器热段供汽流量测量装置实现再热器 冷段供汽体积流量Q_1v准确测量，再热器热段供汽温度测量装置21和再热器 热段供汽压力测量装置20分别实现对再热器热段供汽温度T₁、再热器热段供 汽压力P₁测量；根据再热器热段供汽温度T₁、再热器热段供汽压力P₁测量值 依据IAPWIF97水和水蒸汽计算公式实时计算再热器热段供汽密度ρ₁；再热 器热段供汽质量流量Q₁＝Q_1vρ₁。

所述中压缸排汽管供汽流量测量装置包括中压缸排汽管供汽流量节流孔 板33和中压缸排汽管供汽流量测试仪31；中压缸排汽管供汽流量节流孔板33 安装在中压缸排汽供汽管32上，中压缸排汽供汽管32连接于中压缸26和低 压缸28之间的联通管34；中压缸排汽管供汽流量节流孔板23上游管段安装 有中压缸排汽管供汽温度测量装置30和中压缸排汽管供汽压力测量装置29； 对于联通管27上安装有蝶阀34的系统，中压缸排汽供汽管32安装在蝶阀34 与中压缸相连接的管段上；中压缸排汽供汽管32安装有中压缸排汽供汽调节阀57，中压缸排汽供汽调节阀57用于调节中压缸排汽管供热蒸汽流量；中压 缸排汽管供汽流量测量装置实现中压缸排汽管供汽体积流量Q_2v准确测量，中 压缸排汽管供汽温度测量装置30和中压缸排汽管供汽压力测量装置29分别实 现对中压缸排汽管供汽温度T₂、中压缸排汽管供汽压力P₂测量；根据中压缸 排汽管供汽温度T₂、中压缸排汽管供汽压力P₂测量值依据IAPWIF97水和水 蒸汽计算公式实时计算中压缸排汽管供汽密度ρ₂；中压缸排汽管供汽质量流 量Q₂＝Q_2vρ₂。

所述锅炉蒸汽减温水流量测量装置包括锅减温水流量节流孔板10和减温 水流量测试仪11；锅减温水流量节流孔板10上游管段安装有减温水温度测量 装置12和减温水压力测量装置13；锅炉蒸汽减温水流量测量装置实现锅炉蒸 汽减温水体积流量Q_jwv准确测量，减温水温度测量装置12和减温水压力测量 装置13分别实现对减温水温度T_jw、减温水压力P_jw测量；根据减温水温度T_jw、 减温水压力P_jw测量值依据IAPWIF97水和水蒸汽计算公式实时计算减温水密 度ρ_jw；减温水质量流量Q^’ _jw＝Q_jwvρ_jw。

所述锅炉蒸汽减温控制装置安装在减温水管14上，减温水管14一端与给 水逆止阀48和高压热交换系统47之间的管段连接，别一端与锅炉过热器管系 8连接；减温水管14将给水泵44出口的给水经给水逆止阀45、减温水逆止阀 48、锅炉蒸汽减温控制装置、减温水调阀9进入锅炉过热器管系8，对锅炉过 热器管系8内的蒸汽进行喷水降温，减温水调阀9对减温水流量进行调节控制；

所述电流转换器36将发电机定子35输出的电流转换后输送至发电机组电 功率测试仪38，电压转换器37将发电机定子35输出的电压转换后输送至发 电机组电功率测试仪38，所述发电机组电功率测试仪38输出的功率直流电压 信号送至数据采集与控制模块39。

所述温度测量装置(2、12、21、30、51)采用E型热电偶或Pt100热电 阻，压力测量装置(3、13、20、29、50)采用EJA或Rosemoun系列压力变 送器，供汽流量测试仪(4、11、22、31、52)采用EJA或Rosemoun系列流 量差压变送器，分别实现温度、压力、流量信号向电信号的转换；数据采集与 控制模块39将接入的电信号转换为数字量，实现计算与控制功能。

供汽流量节流孔板(10、23、33、53)采用角接取压或法兰取压标准孔板。

所述发电机组电功率测试仪38采用FPW-301型功率变送器。

所述数据采集与控制模块39采用OVATION分散控制系统。

调节阀(9、55、56、57)采用气动调节阀或电动调节阀。

给水流量喷嘴5可采用1Cr13合金高精度喷嘴。

汽轮机为亚临界、一次中间再热、两缸两排汽、凝汽式汽轮机，型号为： N300-16.7/538/538-9，全文中提及的压力(或真空)均为绝对压力。

供热流量获取电功率范围的方法包括：

通过机组供热蒸汽流量和最低发电机电功率获得关系曲线，获得最低发动 机电功率91；

机组稳定运作，确定发电机平均功率和主蒸汽平均流量92；

通过发电机平均功率和主蒸汽平均流量确定最高发动机电功率93；

通过最低发动机电功率和最高发动机电功率判断机组工作情况及机组深 度调峰调谷94。

具体的，所述通过机组供热蒸汽流量和最低发电机电功率获得关系曲线， 获得最低发动机电功率91其中还包括：

锅炉基本上处于脱油运行的最低稳燃负荷状态，发电机电功率为130MW 时可具备向外供汽能力，要求的最低发电机电功率P_min0＝f(Q₀)＝130(MW)， 供热抽汽量由冷段供汽调节阀调节，供热抽汽量在50～80t/h。

具体的，所述通过机组供热蒸汽流量和最低发电机电功率获得关系曲线， 获得最低发动机电功率91其中还包括：

热段单独供汽方式，全开热段供汽调节阀，要求的最低发电机电功率可按 下式确定：P_min1＝f(Q₁)＝0.0086Q₁ ²+0.4722Q₁+110.43(MW)。

具体的，所述通过机组供热蒸汽流量和最低发电机电功率获得关系曲线， 获得最低发动机电功率91其中包括：

中压缸排汽单独供汽方式，全开中压缸排汽供汽调节阀，要求的最低发电 机电功率可按下式确定：P_min2＝f(Q₂)＝-0.0042Q₂ ²+1.2211Q₂+171.76 (MW)。

具体的，所述通过机组供热蒸汽流量和最低发电机电功率获得关系曲线， 获得最低发动机电功率91其中包括：

同时考虑冷段供汽、热段供汽、中压缸排汽供汽方式时：P_min＝max(P_min0， P_min1，P_min2)(MW)。

具体的，所述机组稳定运作，确定发电机平均功率和主蒸汽平均流量92 其中还包括：

逐步开启高压调阀至全开，维持主蒸汽参数在额定参数，稳定30min后记 录发电机功率、给水流量以及锅炉储水容器水位数据30min，根据记录的发电 机功率进行算术平均计算所获得的功率即为P_m；根据记录的给水质量流量Q^’ _gs进行算术平均计算得Q_gs；根据减温水质量流量Q^’ _jw进行算术平均计算得Qjw； 锅炉储水容器水位数据变化可换算为给水质量流量增量dQ_gs，则 Q_m＝Q_gs+Q_jw+dQ_gs。

具体的，所述通过发电机平均功率和主蒸汽平均流量确定最高发动机电功 率93还包括：

获取中压缸功率占比η1、低压缸功率占比η2，其中η1和η2分别为机 组未抽汽时设计的或实测的中压缸功率占比、低压缸功率占比；最高发动机电 功率P_max＝P_m-P_m((Q₀+Q₁)(η₁+η₂)+η₂Q₂)/Q_m。

具体的，所述通过最低发动机电功率和最高发动机电功率判断机组工作情 况及机组深度调峰调谷94还包括：

即可在线实时确定不同抽汽量下对应的发电机功率调节范围，达到保障机 组正常供热的同时，实现机组深度调峰调谷功能。

本发明针对热电联产机组无法热电解耦，在机组供热运行工况下难以准确 获得发电机电功率的调节范围的技术难题，提出了供热蒸汽流量-电功率关系 的建模方法，实现复杂抽汽形式的热电联产机组的电功率调度容量在线监测， 具有充分挖掘热电联产机组参与电网调峰填谷能力，提高热电联产机组供热可 靠性和用热企业生产稳定性，提升热电联产机组参与维护电网电力电量平衡的 适应能力。

以上对本发明的实施例所提供的一种供热流量获取电功率范围的方法进 行了详细介绍，本文中应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，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种供热流量获取电功率范围的方法，其特征在于，所述供热流量获取电功率范围的方法包括：

通过机组供热蒸汽流量和最低发电机电功率获得关系曲线，获得最低发动机电功率；

机组稳定运作，确定发电机平均功率和主蒸汽平均流量；

通过发电机平均功率和主蒸汽平均流量确定最高发动机电功率；

通过最低发动机电功率和最高发动机电功率判断机组工作情况及机组深度调峰调谷。

2.根据权利要求1所述的供热流量获取电功率范围的方法，其特征在于，所述通过机组供热蒸汽流量和最低发电机电功率获得关系曲线，获得最低发动机电功率其中还包括：

锅炉基本上处于脱油运行的最低稳燃负荷状态，发电机电功率为130MW时可具备向外供汽能力，要求的最低发电机电功率P_min0＝f(Q₀)＝130(MW)，供热抽汽量由冷段供汽调节阀调节，供热抽汽量在50～80t/h。

3.根据权利要求2所述的供热流量获取电功率范围的方法，其特征在于，所述通过机组供热蒸汽流量和最低发电机电功率获得关系曲线，获得最低发动机电功率其中还包括：

热段单独供汽方式，全开热段供汽调节阀，要求的最低发电机电功率可按下式确定：P_min1＝f(Q₁)＝0.0086Q₁ ²+0.4722Q₁+110.43(MW)。

4.根据权利要求3所述的供热流量获取电功率范围的方法，其特征在于，所述通过机组供热蒸汽流量和最低发电机电功率获得关系曲线，获得最低发动机电功率其中包括：

中压缸排汽单独供汽方式，全开中压缸排汽供汽调节阀，要求的最低发电机电功率可按下式确定：P_min2＝f(Q₂)＝-0.0042Q₂ ²+1.2211Q₂+171.76(MW)。

5.根据权利要求4所述的供热流量获取电功率范围的方法，其特征在于，所述通过机组供热蒸汽流量和最低发电机电功率获得关系曲线，获得最低发动机电功率其中包括：

同时考虑冷段供汽、热段供汽、中压缸排汽供汽方式时：P_min＝max(P_min0，P_min1，P_min2)(MW)。

6.根据权利要求1所述的供热流量获取电功率范围的方法，其特征在于，所述机组稳定运作，确定发电机平均功率和主蒸汽平均流量其中还包括：

逐步开启高压调阀至全开，维持主蒸汽参数在额定参数，稳定30min后记录发电机功率、给水流量以及锅炉储水容器水位数据30min，根据记录的发电机功率进行算术平均计算所获得的功率即为P_m；根据记录的给水质量流量Q^’ _gs进行算术平均计算得Q_gs；根据减温水质量流量Q^’ _jw进行算术平均计算得Qjw；锅炉储水容器水位数据变化可换算为给水质量流量增量dQ_gs，则Q_m＝Q_gs+Q_jw+dQ_gs。

7.根据权利要求6所述的供热流量获取电功率范围的方法，其特征在于，所述通过发电机平均功率和主蒸汽平均流量确定最高发动机电功率还包括：

获取中压缸功率占比η1、低压缸功率占比η2，其中η1和η2分别为机组未抽汽时设计的或实测的中压缸功率占比、低压缸功率占比；最高发动机电功率P_max＝P_m-P_m((Q₀+Q₁)(η₁+η₂)+η₂Q₂)/Q_m。

8.根据权利要求7所述的供热流量获取电功率范围的方法，其特征在于，所述通过最低发动机电功率和最高发动机电功率判断机组工作情况及机组深度调峰调谷还包括：

即可在线实时确定不同抽汽量下对应的发电机功率调节范围，达到保障机组正常供热的同时，实现机组深度调峰调谷功能。

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