CN113027545B - 用于燃气—蒸汽联合循环机组稳定汽包液位的旁路控制方法 - Google Patents

用于燃气—蒸汽联合循环机组稳定汽包液位的旁路控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于燃气—蒸汽联合循环机组稳定汽包液位的旁路控制方法，包括以下步骤：高旁减温调阀PID控制调节回路的反馈偏差为设定值‑高旁喷水阀后的温度，高旁减温调阀PID控制调节回路的前馈量为高旁减压调阀开度对应的高旁减温调阀开度函数F1(x)的输出、高旁前后温度感知前馈量A、高旁前后温度感知前馈量B、高旁前后温度感知前馈量C以及高旁快开预置前馈量D；中/低旁减温调阀PID控制调节回路的反馈偏差为设定值‑中/低旁喷水阀后的温度，中/低旁减温调阀PID控制调节回路的前馈量为中/低旁减压调阀的开度对应的中/低旁减温调阀开度函数的输出，该方法实现旁路全程自动控制，并在工况剧烈变化时稳定汽包液位波动。

Description

用于燃气—蒸汽联合循环机组稳定汽包液位的旁路控制方法
技术领域
本发明属于火力发电控制技术领域，涉及一种用于燃气—蒸汽联合循环机组稳定汽包液位的旁路控制方法。
背景技术
燃机具有启动时间短、负荷响应灵敏、调峰调频能力强等特点，因而电网要求其具备FCB、RB、黑启动电源等功能。当上述功能触发时，燃气-蒸汽联合循环机组急需维持燃机-锅炉-汽机的能量平衡，避免剧烈工况下的瞬时虚假水位现象而导致汽包液位突变。
燃气-蒸汽联合循环机组通常配备100％额定通流量的旁路，主要功能是在机组运行过程中提升蒸汽品质，确保锅炉安全，回收工质并维持联合循环机组的能量平衡。当前高旁后减温水一般采用PID有差调节控制，在汽机跳闸后高旁快开过程中，极易造成高旁后温度高引发高旁快关的闭锁。若采用强化PID参数或强化前馈的方法，会造成正常投运时阀门振荡、喷水量过大、调节特性变差。因而急需提出新的控制理念，使得出现剧烈工况时旁路系统处于自动控制，能减少蒸汽能量的损失，提高机组的经济性，提高汽包液位的控制能力。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种用于燃气—蒸汽联合循环机组稳定汽包液位的旁路控制方法，该方法实现旁路全程自动控制，并在工况剧烈变化时稳定汽包液位波动。
为达到上述目的，本发明所述的用于燃气—蒸汽联合循环机组稳定汽包液位的旁路控制方法包括以下步骤：
获取高旁前后温度感知前馈量A、高旁前后温度感知前馈量B、高旁前后温度感知前馈量C以及高旁快开预置前馈量D，其中，高旁前后温度感知前馈量A为高旁前主蒸汽温度与高旁喷水后主蒸汽温度之间的温度差对应高旁减温调阀的前馈开度函数F2(x)的输出；高旁前后温度感知前馈量B为高旁减压调阀开度对应的前馈函数F3(x)的输出×高旁前主蒸汽温度的变化速率；高旁前后温度感知前馈量C为高旁减压调阀开度对应的前馈函数F4(x)×(高旁喷水阀后温度>预设值(通常为400℃)时的修正系数F5(x))；高旁快开预置前馈量D为在高旁快开条件触发过程中，高旁减压调阀开度的最大值对应的高旁减温调阀初始开度函数F6(x)的输出；
采用高旁减温调阀PID控制调节回路控制高旁减温调阀的开度，其中，高旁减温调阀PID控制调节回路的反馈偏差为设定值(通常为360℃)-高旁喷水阀后的温度，高旁减温调阀PID控制调节回路的前馈量为高旁减压调阀开度对应的高旁减温调阀开度函数F1(x)的输出、高旁前后温度感知前馈量A、高旁前后温度感知前馈量B、高旁前后温度感知前馈量C以及高旁快开预置前馈量D；
采用中/低旁减温调阀PID控制调节回路控制中/低旁减温调阀的开度，其中，中/低旁减温调阀PID控制调节回路的反馈偏差为设定值(通常为110℃)-中/低旁喷水阀后的温度，中/低旁减温调阀PID控制调节回路的前馈量为中/低旁减压调阀的开度对应的中/低旁减温调阀开度函数的输出。
高旁快开电磁阀的快开条件为：满足汽轮机调节压力＞1.5MPa且无高旁快开电磁阀快关条件时，则汽机跳闸或者燃机跳闸直接动作高旁快开电磁阀1s脉冲。
当满足中/低旁快开电磁阀快关条件时，汽机跳闸或者燃机跳闸直接动作中/低旁快开电磁阀1s脉冲。
当高旁快开条件触发5s内，高压主蒸汽流量函数F7(x)输出高旁减压调阀快开的预置开度；中旁快开条件触发5s内，再热蒸汽流量函数F8(x)输出中旁减压调阀快开的预置开度；低旁快开条件触发5s内，低压蒸汽流量函数F9(x)输出低旁减压调阀快开的预置开度。
机组甩负荷后仍在并网状态且功率大于厂用电负荷(即FCB工况)，高/中/低旁减压调阀自动投入旁路压力设定值跟踪模式；若汽机未带负荷(汽轮机调节级压力<预设值(通常为1.3MPa))且快开条件满足时，高/中/低旁减压调阀开度维持原调节状态不变。
当机组脱网闭锁当前负荷15s，凝泵变频压力设定值＝原设定值+由负荷函数F10(x)输出对应的凝泵变频压力设定增量。
当机组脱网闭锁当前负荷15s，由负荷函数F11(x)对应凝补水开度前馈。
当机组脱网闭锁当前负荷15s，低压汽包PID闭锁增的时间由负荷函数F12(x)得到，即为相应时间内低压汽包上水调阀闭锁增。
当机组脱网闭锁当前负荷15s后，高/中压汽包PID闭锁增/减的时间由负荷函数F13(x)得到，即为相应时间内高/中压汽包上水调阀闭锁增/减。
当机组脱网且负荷高于汽机轴封自密封对应的最小负荷时，闭锁当前负荷15s，轴封供汽阀开度＝负荷函数F14(x)输出的辅助蒸汽轴封供汽阀预置开度-轴封供汽温度对应前馈函数F15(x)的输出量，轴封溢流阀开度＝105％-轴封供汽阀的开度；当机组负荷低于汽机轴封自密封对应的最小负荷时，轴封供汽阀开度全关。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的用于燃气—蒸汽联合循环机组稳定汽包液位的旁路控制方法在具体操作时，高旁减温调阀基于传统PID控制回路及高旁减压调阀开度前馈的基础上，增加高旁前后温度感知前馈、根据不同工况导致旁路快开条件分别预置相对应的减温水开度前馈，同时优化高/中/低旁减压调阀预置开度回路以及低压汽包快速补水其他相关控制回路，从而实现旁路系统的全程自动调节功能、低压汽包全程自动快速补水功能。当机组发生FCB、RB等剧烈工况时，避免主蒸汽压力、汽包压力、高旁后蒸汽温度、汽机轴封压力、轴封温度波动过大，造成汽包液位突变、高旁因排汽温度高快关，实现机组安全运行、确保汽机安全停运和辅助系统平滑切换目的。
附图说明
图1为本发明的旁路系统简图；
图2为本发明的高/中压旁路减温阀控制逻辑总图；
图3为本发明的高/中压旁路减温阀前馈控制逻辑图；
图4为本发明的高/中/低压旁路减压阀快开逻辑图；
图5为本发明的高/中/低压旁路减温阀预置开度逻辑图；
图6为本发明其余辅助系统的控制回路逻辑图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1至图5，本发明所述的用于燃气—蒸汽联合循环机组稳定汽包液位的旁路控制方法包括以下步骤：
获取高旁前后温度感知前馈量A、高旁前后温度感知前馈量B、高旁前后温度感知前馈量C以及高旁快开预置前馈量D，其中，高旁前后温度感知前馈量A为高旁前主蒸汽温度与高旁喷水后主蒸汽温度之间的温度差对应高旁减温调阀的前馈开度函数F2(x)的输出；高旁前后温度感知前馈量B为高旁减压调阀开度对应的前馈函数F3(x)的输出×高旁前主蒸汽温度的变化速率；高旁前后温度感知前馈量C为高旁减压调阀开度对应的前馈函数F4(x)×(高旁喷水阀后温度>预设值(通常为400℃)时的修正系数F5(x))；高旁快开预置前馈量D为在高旁快开条件触发过程中，高旁减压调阀开度的最大值对应的高旁减温调阀初始开度函数F6(x)的输出；
采用高旁减温调阀PID控制调节回路控制高旁减温调阀的开度，其中，高旁减温调阀PID控制调节回路的反馈偏差为设定值(通常为360℃)-高旁喷水阀后的温度，高旁减温调阀PID控制调节回路的前馈量为高旁减压调阀开度对应的高旁减温调阀开度函数F1(x)的输出、高旁前后温度感知前馈量A、高旁前后温度感知前馈量B、高旁前后温度感知前馈量C以及高旁快开预置前馈量D；
采用中/低旁减温调阀PID控制调节回路控制中/低旁减温调阀的开度，其中，中/低旁减温调阀PID控制调节回路的反馈偏差为设定值(通常为110℃)-中/低旁喷水阀后的温度，中/低旁减温调阀PID控制调节回路的前馈量为中/低旁减压调阀的开度对应的中/低旁减温调阀开度函数的输出。
高旁快开电磁阀的快开条件为：满足汽轮机调节压力＞1.5MPa且无高旁快开电磁阀快关条件时，则汽机跳闸或者燃机跳闸直接动作高旁快开电磁阀1s脉冲。
当满足中/低旁快开电磁阀快关条件时，汽机跳闸或者燃机跳闸直接动作中/低旁快开电磁阀1s脉冲。
当高旁快开条件触发5s内，高压主蒸汽流量函数F7(x)输出高旁减压调阀快开的预置开度；中旁快开条件触发5s内，再热蒸汽流量函数F8(x)输出中旁减压调阀快开的预置开度；低旁快开条件触发5s内，低压蒸汽流量函数F9(x)输出低旁减压调阀快开的预置开度。
当机组甩负荷后仍在并网状态且功率大于厂用电负荷时(即FCB工况)，高/中/低旁减压调阀自动投入旁路压力设定值跟踪模式；若汽机未带负荷(汽轮机调节级压力<预设值(通常为1.3MPa))且快开条件满足时，高/中/低旁减压调阀开度维持原调节状态不变。参考图6，辅助系统的优化措施为：
当机组脱网闭锁当前负荷15s，凝泵变频压力设定值＝原设定值+由负荷函数F10(x)对应的凝泵变频压力设定增量。
当机组脱网闭锁当前负荷15s，由负荷函数F11(x)对应凝补水开度前馈。
当机组脱网闭锁当前负荷15s，低压汽包PID闭锁增的时间由负荷函数F12(x)得到，即为相应时间内低压汽包上水调阀闭锁增。
当机组脱网闭锁当前负荷15s后，高/中压汽包PID闭锁增/减的时间由负荷函数F13(x)得到，即为相应时间内高/中压汽包上水调阀闭锁增/减。
当机组脱网且负荷高于汽机轴封自密封对应的最小负荷时，闭锁当前负荷15s，轴封供汽阀开度＝负荷函数F14(x)输出的辅助蒸汽轴封供汽阀预置开度-轴封供汽温度对应前馈函数F15(x)的输出量，轴封溢流阀开度＝105％-轴封供汽阀的开度；当机组负荷低于汽机轴封自密封对应的最小负荷时，轴封供汽阀开度全关。
本发明已经成功应用于西门子燃机、安萨尔多燃机等同轴类型的燃气-蒸汽联合循环机组，实现旁路全行程自动调节功能,当工况剧烈变化时，汽包液位平稳过渡后很快进入新平衡，提升了运行监控的自动化水平。同时，所有控制策略均在现有DCS系统实现，没有带来额外的成本代价，这是本发明的一个优势所在。

Claims (10)

1.一种用于燃气—蒸汽联合循环机组稳定汽包液位的旁路控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取高旁前后温度感知前馈量A、高旁前后温度感知前馈量B、高旁前后温度感知前馈量C以及高旁快开预置前馈量D，其中，高旁前后温度感知前馈量A为高旁前主蒸汽温度与高旁喷水后主蒸汽温度之间的温度差对应高旁减温调阀的前馈开度函数F2(x)的输出；高旁前后温度感知前馈量B为高旁减压调阀开度对应的前馈函数F3(x)的输出×高旁前主蒸汽温度的变化速率；高旁前后温度感知前馈量C为高旁减压调阀开度对应的前馈函数F4(x)的输出×(高旁喷水阀后温度>预设值时的修正系数F5(x))；高旁快开预置前馈量D为在高旁快开条件触发过程中，高旁减压调阀开度的最大值对应的高旁减温调阀初始开度函数F6(x)的输出；
采用高旁减温调阀PID控制调节回路控制高旁减温调阀的开度，其中，高旁减温调阀PID控制调节回路的反馈偏差为设定值-高旁喷水阀后的温度，高旁减温调阀PID控制调节回路的前馈量为高旁减压调阀开度对应的高旁减温调阀开度函数F1(x)的输出、高旁前后温度感知前馈量A、高旁前后温度感知前馈量B、高旁前后温度感知前馈量C以及高旁快开预置前馈量D；
采用中/低旁减温调阀PID控制调节回路控制中/低旁减温调阀的开度，其中，中/低旁减温调阀PID控制调节回路的反馈偏差为设定值-中/低旁喷水阀后的温度，中/低旁减温调阀PID控制调节回路的前馈量为中/低旁减压调阀的开度对应的中/低旁减温调阀开度函数的输出。
2.根据权利要求1所述的用于燃气—蒸汽联合循环机组稳定汽包液位的旁路控制方法，其特征在于，高旁快开电磁阀的快开条件为：当满足汽轮机调节压力＞预设值且无高旁快开电磁阀快关条件时，则汽机跳闸或者燃机跳闸直接动作高旁快开电磁阀1s脉冲。
3.根据权利要求1所述的用于燃气—蒸汽联合循环机组稳定汽包液位的旁路控制方法，其特征在于，当满足中/低旁快开电磁阀快关条件时，汽机跳闸或者燃机跳闸直接动作中/低旁快开电磁阀1s脉冲。
4.根据权利要求1所述的用于燃气—蒸汽联合循环机组稳定汽包液位的旁路控制方法，其特征在于，当高旁快开条件触发5s内，高压主蒸汽流量函数F7(x)输出高旁减压调阀快开的预置开度；中旁快开条件触发5s内，再热蒸汽流量函数F8(x)输出中旁减压调阀快开的预置开度；低旁快开条件触发5s内，低压蒸汽流量函数F9(x)输出低旁减压调阀快开的预置开度。
5.根据权利要求1所述的用于燃气—蒸汽联合循环机组稳定汽包液位的旁路控制方法，其特征在于，机组甩负荷后仍在并网状态且功率大于厂用电负荷，高/中/低旁减压调阀自动投入旁路压力设定值跟踪模式；若汽机未带负荷且快开条件满足时，高/中/低旁减压调阀开度维持原调节状态不变。
6.根据权利要求1所述的用于燃气—蒸汽联合循环机组稳定汽包液位的旁路控制方法，其特征在于，当机组脱网闭锁当前负荷15s，凝泵变频压力设定值＝原设定值+由负荷函数F10(x)输出对应的凝泵变频压力设定增量。
7.根据权利要求1所述的用于燃气—蒸汽联合循环机组稳定汽包液位的旁路控制方法，其特征在于，当机组脱网闭锁当前负荷15s，由负荷函数F11(x)输出对应凝补水开度前馈。
8.根据权利要求1所述的用于燃气—蒸汽联合循环机组稳定汽包液位的旁路控制方法，其特征在于，当机组脱网闭锁当前负荷15s，低压汽包PID闭锁增的时间由负荷函数F12(x)得到，即为相应时间内低压汽包上水调阀闭锁增。
9.根据权利要求1所述的用于燃气—蒸汽联合循环机组稳定汽包液位的旁路控制方法，其特征在于，当机组脱网闭锁当前负荷15s后，高/中压汽包PID闭锁增/减的时间由负荷函数F13(x)得到，即为相应时间内高/中压汽包上水调阀闭锁增/减。
10.根据权利要求1所述的用于燃气—蒸汽联合循环机组稳定汽包液位的旁路控制方法，其特征在于，当机组脱网且负荷高于汽机轴封自密封对应的最小负荷时，闭锁当前负荷15s，轴封供汽阀开度＝负荷函数F14(x)输出的辅助蒸汽轴封供汽阀预置开度-轴封供汽温度对应前馈函数F15(x)的输出量，轴封溢流阀开度＝105％-轴封供汽阀的开度；当机组负荷低于汽机轴封自密封对应的最小负荷时，轴封供汽阀开度全关。
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