CN113153464B - 一种利用凝结水系统提升汽轮机组负荷响应速度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用凝结水系统提升汽轮机组负荷响应速度的方法，主要针对汽轮机组滑压运行时，机组负荷无法快速响应的问题及调节阀门开度不够大的情况，通过对机组系统及运行方式的改造，提出的能够更加快速响应负荷需求且更节能的控制方式。此方法增加了负荷变化的幅度和响应时间，由此，可以增大主汽调节阀的开度，减少节流损失，提高了机组的经济性。

Description

一种利用凝结水系统提升汽轮机组负荷响应速度的方法

技术领域

本发明涉及汽轮机组负荷快速响应的调节方法，具体涉及一种利用凝结水系统提升汽轮机组负荷响应速度的方法。

背景技术

对于大多数单元机组，其运行方式可以分为两种，分别是定压运行方式和滑压运行方式。

定压运行方式下，单元机组负荷会维持其主汽压力和主汽温度值在额定值下，且可在任何工况下稳定，单元机组的输出功率则由汽轮机调节阀门控制。而滑压运行方式下需要将汽轮机的调节阀门全部打开，保持主蒸汽温度稳定情况下调节主蒸汽压力达到控制单元机组输出功率的目的。

在进行单元机组的控制时，常采用滑压方式运行。当单元机组运行在滑压控制方式下时，需要主汽阀以及调节阀保持最大开度。当给定的负荷信号发生变化时，通过对燃料量、给水量以及送风量调节汽轮机的进汽压力，当主汽温达到额定值的情况下，需要调节蒸汽机蒸汽的能量进而使汽轮机发电机组的输出功率满足给定的负荷要求。当前状态下，为了保持机组的负荷调节裕量，主汽调节阀一般控制在一定范围内，不会完全打开或开的较大，这将导致汽轮机难以在理想的滑压曲线上运行，这将限制机组节能降耗的潜力。

发明内容

本发明主要针对汽轮机组滑压运行时，机组负荷无法快速响应的问题及调节阀门开度不够大的情况，通过对机组系统及运行方式的改造，提出一种能够更加快速响应负荷需求且更节能的控制方式。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种利用凝结水系统提升汽轮机组负荷响应速度的方法，其特征是，步骤如下：

1、在凝结水系统中的各段抽汽管道上，增加调节阀，以满足灵活调节抽汽量的需要。

2、在机组常用负荷区间范围内选取若干个负荷点，如150MW、180MW、210MW、240MW、270MW、300MW。

3、在某一负荷点上，在其他条件不变的情况下，全关该处抽汽调节阀，记录机组负荷变化情况及其变化时间，完成后，全开该处抽汽调节阀，恢复正常，获得相关数据ΔN_p＝f(N，t_p，τ)，式中：ΔN_p为负荷变化量，N为该处试验负荷点负荷，如150MW，t_p为该处抽汽调节阀的关闭时间，τ为负荷变化时间，即从发生扰动到负荷稳定需要的时间。

4、对其余凝结水系统调节阀重复开展步骤3中的操作，记录相关数据ΔN₁、ΔN₂……，并获得由此获得的某一负荷下各段抽汽调节负荷的最大值，由此获得在此负荷点上凝结水系统调节获得的最大负荷、最小负荷调节量。最大负荷调节量为几段抽汽调节阀全关时的负荷变化，可近似估算为各段抽汽调节阀单独动作产生的负荷变化量之和，即ΔN_max＝ΔN₁+ΔN₂+ΔN₃+…；最小负荷调节量为某一段抽汽调节阀动作时获得的最小负荷变化量，即ΔN_min＝min(ΔN₁+ΔN₂+ΔN₃+…)。上述公式中，试验负荷为定值，如150MW。

5、按照上述3、4步骤，在其余各负荷点上重复相应试验工作，获得相应的数据，如ΔN₄、ΔN₃、ΔN₂、ΔN₁及ΔN_max、ΔN_min等。此时，各式中试验负荷为其余选取的负荷点，如180MW、210MW、240MW、270MW、300MW。

6、对以上各段抽汽调节阀动作带来的负荷变化数据进行拟合，拟合后获得ΔN_q＝f(N，t_q，τ)。此处，式中：N为机组常用负荷区间的任意负荷。重复上述步骤，获得相应的ΔN₃、ΔN₂、ΔN₁及ΔN_max、ΔN_min等，且式中N均为机组常用负荷区间的任意负荷。

7、将上述数据导入汽机负荷控制系统中，待负荷需要快速调节时，根据获得负荷变化指令，自动调节相关抽汽调节阀，以快速相应负荷的需求。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

此方法增加了负荷变化的幅度和响应时间，由此，可以增大主汽调节阀的开度，减少节流损失，提高了机组的经济性。

附图说明

图1是现有典型凝结水系统的结构示意图。

图2是本实施例中改造后凝结水系统的结构示意图。

图中：低压缸1；

一号抽汽管道11、二号抽汽管道12、三号抽汽管道13、四号抽汽管道14；

一号低压加热器#1、二号低压加热器#2、三号低压加热器#3、四号低压加热器#4；

一号调节阀21、二号调节阀22、三号调节阀23、四号调节阀24。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例。

如图1所示，凝结水自凝结水泵出口，依次经过四号低压加热器#4、三号低压加热器#3、二号低压加热器#2、一号低压加热器#1加热后，进入除氧器，相应的与四号抽汽管道14、三号抽汽管道13、二号抽汽管道12、一号抽汽管道11内介质进行换热，当机组负荷发生变化时，凝结水流量相应发生变化，相应抽汽量发生变化。当抽汽量变化时，相应汽缸通流部分的蒸汽量也发生变化，进而改变机组的发电量。据此原理，对各段抽汽管道进行改造，增加调节阀(一号调节阀21、二号调节阀22、三号调节阀23、四号调节阀24)，通过调整各调节阀的开度来调节各段抽汽量，如图2所示。由于各段抽汽位置不同，各段抽汽的调节阀开度变化对机组负荷的扰动会存在差异。需对其控制方式及控制曲线进行调整，具体步骤如下：

1、在凝结水系统中的各段抽汽管道上，增加调节阀，以满足灵活调节抽汽量的需要。

2、以300MW机组为例，机组常用负荷区间假设为150MW～300MW，在此范围内选取若干个负荷点，如150MW、180MW、210MW、240MW、270MW、300MW。

3、以四号调节阀24为例，在某一负荷点上，以150MW为例，在其他条件不变的情况下，全关四号调节阀24，记录机组负荷变化情况及其变化时间，完成后，全开四号调节阀24，恢复正常，获得相关数据ΔN₄＝f(N，t₄，τ)，式中，ΔN₄为负荷变化量，N为试验负荷点，此处为150MW，t₄为四号调节阀24的关闭时间，τ为负荷变化时间，即从发生扰动到负荷稳定需要的时间。

4、对其余凝结水系统调节阀(一号调节阀21、二号调节阀22、三号调节阀23)，重复开展步骤3中的操作，记录相关数据ΔN₃、ΔN₂、ΔN₁，并获得由此获得的某一负荷下各段抽汽调节负荷的最大值，由此获得在此负荷点上，凝结水系统调节获得的最大负荷、最小负荷调节量。最大负荷调节量为几段抽汽调节阀全关时的负荷变化，可近似估算为各段抽汽调节阀单独动作产生的负荷变化量之和，即ΔN_max＝ΔN₄+ΔN₃+ΔN₂+ΔN₁；最小负荷调节量为某一段抽汽调节阀动作时获得的最小负荷变化量，即ΔN_min＝min(ΔN₄+ΔN₃+ΔN₂+ΔN₁)。上述公式中，试验负荷为定值，即150MW。

5、按照上述3、4步骤，在其余各负荷点上重复相应试验工作，获得相应的数据，即ΔN₄、ΔN₃、ΔN₂、ΔN₁及ΔN_max、ΔN_min。此时，各式中试验负荷为其余选取的负荷点，如180MW、210MW、240MW、270MW、300MW。

6、对以上各段抽汽调节阀动作带来的负荷变化数据进行拟合，以四号调节阀24为例，拟合后获得ΔN₄＝f(N，t₄，τ)。此处，式中，N为150MW～300MW区间的任意负荷。重复上述步骤，获得相应的ΔN₃、ΔN₂、ΔN₁及ΔN_max、ΔN_min，且式中N均为150MW～300MW区间的任意负荷。

7、将上述数据导入汽机负荷控制系统中，待负荷需要快速调节时，根据获得负荷变化指令，自动调节相关抽汽调节阀，以快速相应负荷的需求。

本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种利用凝结水系统提升汽轮机组负荷响应速度的方法，其特征是，步骤如下：

1)、在凝结水系统中的各段抽汽管道上增加抽汽调节阀，以满足灵活调节抽汽量的需要；

2)、在机组常用负荷区间范围内选取若干个负荷点；

3)、在某一负荷点上，在其他条件不变的情况下，全关某段抽汽管道上抽汽调节阀，记录机组负荷变化情况及其变化时间，完成后，全开该处抽汽调节阀，恢复正常，获得相关数据ΔN_p＝f(N，t_p，τ)，式中：ΔN_p为负荷变化量，N为相应的负荷点的试验负荷，t_p为该处抽汽调节阀的关闭时间，τ为负荷变化时间，即从发生扰动到负荷稳定需要的时间；

4)、对其余凝结水系统抽汽调节阀重复开展步骤3)中的操作，记录相关数据ΔN₁、ΔN₂……，并获得由此获得的某一负荷下各段抽汽调节负荷的最大值，由此获得在此负荷点上凝结水系统调节获得的最大负荷调节量和最小负荷调节量；最大负荷调节量ΔN_max为几段抽汽调节阀全关时的负荷变化，估算为各段抽汽调节阀单独动作产生的负荷变化量之和，即ΔN_max＝ΔN₁+ΔN₂+ΔN₃+…；最小负荷调节量ΔN_min为某一段抽汽调节阀动作时获得的最小负荷变化量，即ΔN_min＝min(ΔN₁、ΔN₂、ΔN₃...)；其中，试验负荷为定值；

5)、按照上述步骤3)和步骤4)，在其余各负荷点上重复相应试验工作，获得相应的数据；此时，试验负荷为其余选取的负荷点；

6)、对以上各段抽汽调节阀动作带来的负荷变化数据进行拟合，拟合后获得ΔN_p＝f(P，t_p，τ)；此处，式中：P为机组常用负荷区间的任意负荷；重复上述步骤，获得相应的数据，且式中P均为机组常用负荷区间的任意负荷；

7)、将上述拟合后获得的数据导入汽轮机负荷控制系统中，待负荷需要快速调节时，根据获得的负荷变化指令，自动调节相关抽汽调节阀，以快速响应负荷的需求。

Images