CN112855289B - 一种汽轮机旁路自动控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种汽轮机旁路自动控制方法，其获取主蒸汽压力实际值与蒸汽压力设定值进行PID运算，获得旁路开度的控制参量，其设置有用于旁路的背压控制程序、跟踪程序和冷态程序；所述背压控制程序基于高中压蒸汽压力控制及高中压进气完成的结果输出预设值，该预设值和主蒸汽压力实际值进行“加”运算，其运算输出值按预设速率作为蒸汽压力设定值；所述跟踪程序用于根据上述“加”运算的输出值跟踪控制蒸汽压力设定值的输出速率；所述冷态程序用于基于冷态调整主蒸汽压力，其输出对蒸汽压力设定值的修正参量。设置有中压旁路开度指令基于高压旁路开度指令的联动控制机制，以及高、中压旁路异常卡涩的判断及报警机制。

Description

一种汽轮机旁路自动控制方法
技术领域
本发明涉及一种汽轮机旁路自动控制方法。
背景技术
传统的汽轮机旁路原有逻辑采用简单的PID控制功能，即旁路前压力大于旁路压力设定值则开大旁路阀，旁路前压力低于旁路压力设定值则关小旁路阀的控制原理。但是由于该设计不完整，存在以下缺点或不足：一是汽轮机启、停全过程旁路未能实现自动控制，需要人工调整旁路开度，过程依靠操作人员的经验不可靠，且可能对锅炉汽包水位扰动大，旁路阀开(或关)得过快造成虚假水位飙升(下降)，极容易造成水位保护动作，而旁路阀开得太慢造成旁路前压力过高，并且不利于蒸汽得升温；二是汽轮机启、停过程旁路操作无统一标准，因操作水平而异，并且影响机组启、停时间，影响经济效益。
发明内容
为克服现有技术中存在的问题，本发明提出一种汽轮机旁路自动控制方法，用于汽轮机启动、停机以及正常运行等过程汽轮机旁路自动化控制，其具体技术内容如下：
一种汽轮机旁路自动控制方法,获取主蒸汽压力实际值与蒸汽压力设定值进行PID运算，获得旁路开度的控制参量，其设置有用于旁路的背压控制程序、跟踪程序和冷态程序；
所述背压控制程序基于高中压蒸汽压力控制及高中压进气完成的结果输出预设值，该预设值和主蒸汽压力实际值进行“加”运算，其运算输出值按预设速率作为蒸汽压力设定值；
所述跟踪程序用于根据上述“加”运算的输出值跟踪控制蒸汽压力设定值的输出速率；
所述冷态程序用于基于冷态调整主蒸汽压力，其输出对蒸汽压力设定值的修正参量。
于本发明一个或多个实施例当中，设置有中压旁路开度指令基于高压旁路开度指令的联动控制机制，其包括：将高压旁路前压力值与高压旁路设定值之差，代入进行高压旁路PID运算；将中压旁路前压力值与中压旁路设定值之差，代入进行中压旁路PID运算；再将高压旁路PID运算与中压旁路PID运算的运算结果求和后得出中压旁路的开度参量。
于本发明一个或多个实施例当中，设置有高、中压旁路异常卡涩的判断及报警机制，在高、中压旁路任意一路切换至手动时联动另一路也切换至手动，其包括：将调门开关指令与调门开反馈之差进行大于判断，即调门开关指令与调门开反馈之差的绝对值大于或等于设定值，则输出“1”，否则输出“0”；对调门开度反馈进行调门开关速率检测，其检测结果进行小于判断，即检测结果小于设定值，则输出“1”，否则输出“0”；对上述两步的输出结果进行逻辑“与”运算，得出调门开关异常报警参量。
本发明的有益效果是：1)增加第二类单独用于旁路的背压控制程序、跟踪程序、冷态程序和关闭程序。2)设计中压旁路开度指令基于高压旁路开度指令的联动控制机制。3)设计高、中压旁路任意切手动时联动另一个切手动，增加了高、中压旁路异常卡涩的判断及报警。
附图说明
图1为本发明的汽轮机旁路自动控制方法流程图。
图2为中压旁路开度指令基于高压旁路开度指令的联动控制机制示意图。
图3为高、中压旁路异常卡涩的判断及报警机制示意图。
具体实施方式
如下结合附图1至3，对本申请方案作进一步描述：
一种汽轮机旁路自动控制方法,获取主蒸汽压力实际值与蒸汽压力设定值进行PID运算，获得旁路开度的控制参量，其设置有用于旁路的背压控制程序、跟踪程序和冷态程序；
所述背压控制程序基于高中压蒸汽压力控制及高中压进气完成的结果输出预设值，该预设值和主蒸汽压力实际值进行“加”运算，其运算输出值按预设速率作为蒸汽压力设定值；
所述跟踪程序用于根据上述“加”运算的输出值跟踪控制蒸汽压力设定值的输出速率；
所述冷态程序用于基于冷态调整主蒸汽压力，其输出对蒸汽压力设定值的修正参量。
设置有中压旁路开度指令基于高压旁路开度指令的联动控制机制，其包括：将高压旁路前压力值与高压旁路设定值之差，代入进行高压旁路PID运算；将中压旁路前压力值与中压旁路设定值之差，代入进行中压旁路PID运算；再将高压旁路PID运算与中压旁路PID运算的运算结果求和后得出中压旁路的开度参量。
设置有高、中压旁路异常卡涩的判断及报警机制，在高、中压旁路任意一路切换至手动时联动另一路也切换至手动，其包括：将调门开关指令与调门开反馈之差进行大于判断，即调门开关指令与调门开反馈之差的绝对值大于或等于设定值，则输出“1”，否则输出“0”；对调门开度反馈进行调门开关速率检测，其检测结果进行小于判断，即检测结果小于设定值，则输出“1”，否则输出“0”；对上述两步的输出结果进行逻辑“与”运算，得出调门开关异常报警参量。
具体的，所述背压控制程序是：将高中压蒸汽压力控制及高中压进气完成的结果进行逻辑“或”运算，其运算结果作为选择输出的判断值，所述选择输出中包括两个预设值。
所述跟踪程序是：包括有三组选择输出；
第一组选择输出取速率控制前后的数值进行大小比较运算，其运算结果作为第一组选择输出的判断值，第一组选择输出的两个预设值分别是与旁路开度相关函数的输出值和“0”。
第二组选择输出取冷态状态值作为第二组选择输出的判断值，第二组选择输出的两个预设值分别为第一组选择输出的输出值和“0”。
第三组选择输出取跟踪态状态值作为第三组选择输出的判断值，第三组选择输出的两个预设值分别为第二组选择输出的输出值和“10”。
所述冷态程序是：将冷态状态值作为其选择输出的判断值，其选择输出的两个预设值分别为与主汽压力相关函数的输出值和“0”。
如下举出实际运行参数进行原理说明：
1.启动前高压汽包压力0MPa(锅炉低压系统为冷态)(论证基于上次停机时为正常停机，下同)。
①高、中压过热器电动门打开前，汽包压力0MPa，旁路前压力0，没有燃机启动指令。
②机组在上次停机后，根据缸温设定了高、中压旁路设定值的上限，速率限制前因没有燃机启动信号而处于最大速率状态，高、中压旁压力设定值为当前值0，大选后为最小压力设定值0.1MPa，高、中压旁前压力为0，当高、中压旁路投入自动后高、中压关闭。
③当打开高、中压过热器电动门后，高、中旁前压力升仍0MPa，没有燃机启动指令。
④由于压力没有变化，过程同①。
⑤当打开高、中压过热器电动门后，高、中旁前压力升仍0MPa，启动燃机。
⑥点击开机指令，由于锅炉高、中压系统处于冷态，在高、中压旁路开度小于50％时，压力设定速率限制设定为最小值0，即高、中压旁路设定值被设定为0.1MPa，直至高、中压旁路开度大于50％后，高、中旁路压力设定值才会按照一定速率逐渐提高。
2.启动前汽包压力0.2MPa。
①高、中压过热器电动门打开前，汽包压力0.2MPa，旁路前压力0，没有燃机启动指令。
②高、中旁压力设定值为最小压力设定值0.1MPa，高、中压旁前压力为0，当高、中旁投入自动后高、中压旁关闭。
③当打开高、中压过热器电动门后，高压旁路前压力升高至0.2MPa，没有燃机启动指令。
④机组在上次停机后，根据缸温设定了高、中压旁路设定值的上限，压力速率限制设定为最大值10和3，高旁前压力和旁路压力设定值一同升高至0.2MPa，高旁压力设定值为当前值0.2MPa，高旁前压力与设定值相同，当高旁投入自动后高旁保持当前开度。
⑤中压汽包压力此时应该为0，中压旁路压力设定值应为0.1MPa，中旁前压力为0，中旁保持关闭。
⑥当打开高、中压过热器电动门后，低旁前压力升高至0.2MPa，燃机启动。
⑦点击开机指令，将以当前压力作为设定值，直到低旁开度大于15％后再逐渐提高高、中压旁压力设定值。
3.启动前高压汽包压力2.5MPa。
①高、中压过热器电动门打开前，高压汽包压力2.5MPa，旁路前压力0，没有燃机启动指令。
②机组在上次停机后，根据缸温设定了高、中压旁路设定值的上限，高、中压旁压力设定值为最小压力设定值0.1MPa，高、中压旁前压力为0，当高、中压旁路投入自动后高、中压旁路关闭。
③当打开高、中压主汽门后，高旁前压力升高至2.5MPa，没有燃机启动指令。
④机组在上次停机后，根据缸温设定了高、中压旁路设定值的上限，高压旁前压力升高至2.5MPa，压力速率限制设定为最大值10，高旁压力设定值为当前值2.5MPa，高旁前压力与设定值相同，当高旁投入自动后高旁保持当前开度，
⑤当打开高、中压主汽门后，高旁前压力升高至2.5MPa，燃机启动。
⑥点击开机指令，高旁压力设定值上限仍为至7.7MPa，低旁压力设定值为当前值2.5MPa不变，经小选后输出设定值为2.5MPa，旁路将按照此压力逐渐开大高压旁路。
4.当汽机高、中压系统进入后背模式后，高、中压旁路压力设定值上限被设置为11.2MPa和3.65MPa，高、中压旁路压力设定值为当前压力+0.5MPa和0.2MPa，压力速率限制设定为最大值，保证在不超压的情况下高、中压压力设定值始终大于高、中旁前压力，保证高、中压旁路始终保持关闭状态。
5.当高、中压旁路在手动状态时。
①在燃机启动前投入自动控制，结论同上述的a、b、c中的论述。
②在燃机启动后投入自动控制，结论由上述的a、b、c中的论述中点击开机指令时刻的高、中旁前压力情况变为高、中压旁路投入自动时刻低的旁前压力情况，结论相同。
③在机组启动完成后切手动，高、中压旁路仍处于背压模式，投自动后会关闭旁路。
④在投入背压模式时，当高旁在自动，中旁在手动，中旁PID处于跟踪状态，在投回自动后，恢复PID控制。
6.当中旁开度大于10％，减温水调整门开度大于10％，中旁前压力小于3.65MPa时，出现中旁后温度大于220℃，则禁止开大旁路，防止继续开大中旁后超温关闭中旁。
当中旁出现闭锁增信号后，若高旁后压力升高至3.6MPa，则触发高旁闭锁增信号，防止中旁闭锁增后高旁继续开大导致高旁后压力高而发生高旁快关同时导致中旁快关。当中旁和高旁同时出现闭锁增后，将触发降低燃机负荷信号。
当高旁开度大于10％，减温水调整门开度大于10％，高旁前压力小于10MPa时，出现高旁后温度大于420℃，则禁止开大旁路，防止继续开大高旁后超温关闭高旁。
当高旁开度大于10％，高旁后压力大于3.85MPa，则禁止开大旁路，防止继续开大高旁后超压关闭高旁。
7.当汽机发生跳闸，燃机未跳闸。
①汽机高、中压旁路进入后背模式时发生跳闸，则高、中压旁路压力设定值上限为根据缸温得出的，压力设定值为跳机时刻的压力设定值与上限进行小选的值作为设定值。
②汽机高、中压旁路未进入后背模式时发生跳闸，则高、中压旁路已发生跳闸时的压力设定值作为设定值。
本发明解决了汽轮机高、中压旁路无法完成整个控制过程、无联动机制、无任何异常相关的报警的问题，实现汽轮机启、停全过程旁路阀自动化控制，无需人为介入操作，提高机组自动化程度，降低人为操作风险。汽轮机启、停全过程旁路阀自动化控制效果良好，缩短联合循环机组启动时间约24min，根据机组成本计算，每次启动创造效益约1.85万元/台，预测全年机组启动400台次，则年经济效益约740万元。
上述优选实施方式应视为本申请方案实施方式的举例说明，凡与本申请方案雷同、近似或以此为基础作出的技术推演、替换、改进等，均应视为本专利的保护范围。

Claims (8)

1.一种汽轮机旁路自动控制方法,获取主蒸汽压力实际值与蒸汽压力设定值进行PID运算，获得旁路开度的控制参量，其特征在于：设置有用于旁路的背压控制程序、跟踪程序和冷态程序；
所述背压控制程序基于高中压蒸汽压力控制及高中压进气完成的结果输出预设值，该预设值和主蒸汽压力实际值进行“加”运算，其运算输出值按预设速率作为蒸汽压力设定值；
所述跟踪程序用于根据上述“加”运算的输出值跟踪控制蒸汽压力设定值的输出速率；
所述冷态程序用于基于冷态调整主蒸汽压力，其输出对蒸汽压力设定值的修正参量。
2.根据权利要求1所述的汽轮机旁路自动控制方法,其特征在于：设置有中压旁路开度指令基于高压旁路开度指令的联动控制机制，其包括：
将高压旁路前压力值与高压旁路设定值之差，代入进行高压旁路PID运算；将中压旁路前压力值与中压旁路设定值之差，代入进行中压旁路PID运算；
再将高压旁路PID运算与中压旁路PID运算的运算结果求和后得出中压旁路的开度参量。
3.根据权利要求1所述的汽轮机旁路自动控制方法,其特征在于：设置有高、中压旁路异常卡涩的判断及报警机制，在高、中压旁路任意一路切换至手动时联动另一路也切换至手动，其包括：
将调门开关指令与调门开反馈之差进行大于判断，即调门开关指令与调门开反馈之差的绝对值大于或等于设定值，则输出“1”，否则输出“0”；
对调门开度反馈进行调门开关速率检测，其检测结果进行小于判断，即检测结果小于设定值，则输出“1”，否则输出“0”；
对上述两步的输出结果进行逻辑“与”运算，得出调门开关异常报警参量。
4.根据权利要求1所述的汽轮机旁路自动控制方法,其特征在于：所述背压控制程序是：将高中压蒸汽压力控制及高中压进气完成的结果进行逻辑“或”运算，其运算结果作为选择输出的判断值，所述选择输出中包括两个预设值。
5.根据权利要求1所述的汽轮机旁路自动控制方法,其特征在于：所述跟踪程序是：包括有至少一组选择输出，取速率控制前后的数值进行大小比较运算，其运算结果作为第一组选择输出的判断值，第一组选择输出的两个预设值分别是与旁路开度相关函数的输出值和常数“0”。
6.根据权利要求5所述的汽轮机旁路自动控制方法,其特征在于：所述跟踪程序是：包括第二组选择输出，取冷态状态值作为第二组选择输出的判断值，第二组选择输出的两个预设值分别为第一组选择输出的输出值和常数“0”。
7.根据权利要求6所述的汽轮机旁路自动控制方法,其特征在于：所述跟踪程序是：包括第三组选择输出，取跟踪态状态值作为第三组选择输出的判断值，第三组选择输出的两个预设值分别为第二组选择输出的输出值和常数“10”。
8.根据权利要求1所述的汽轮机旁路自动控制方法,其特征在于：所述冷态程序是：将冷态状态值作为其选择输出的判断值，其选择输出的两个预设值分别为与主汽压力相关函数的输出值和常数“0”。
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