CN113356941B - 一种50mw背压式汽轮机运行的控制方法、装置和介质 - Google Patents

一种50mw背压式汽轮机运行的控制方法、装置和介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种50MW背压式汽轮机超低负荷运行的控制方法,该方法包括:获取背压式汽轮机的实时背压值;根据所述实时背压值以及预设的背压值与主汽量上限值的对应关系,确定实时主汽量的上限值;根据所述实时主汽量的上限值控制背压式汽轮机工作。本发明属于发电设备技术领域,达到的技术效果为:通过实时背压值确定实时主汽量的上限值,能防止背压式汽轮机的叶片过负荷,实现50MW背压式汽轮机超低负荷运行,极大的提高了机组的运行灵活性。

Description

一种50MW背压式汽轮机运行的控制方法、装置和介质
技术领域
本发明涉及发电设备技术领域,具体涉及一种50MW背压式汽轮机超低负荷运行的控制方法。
背景技术
背压式汽轮机将汽轮机背压排汽供给蒸汽用户,避免了传统凝器式汽轮机的冷源损失,机组热能利用效率高。但背压式汽轮机电功率由热负荷决定,不能同时满足热、电负荷的需要。同时背压式汽轮机因为排汽参数较高,低负荷时鼓风现象显著,难以满足低负荷持续运行的要求,负荷灵活性较差。
发明内容
为此,本发明提供一种50MW背压式汽轮机超低负荷运行的控制方法,以解决现有技术中的上述问题。
为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
根据本发明的第一方面,一种50MW背压式汽轮机超低负荷运行的控制方法,包括:
获取背压式汽轮机的实时背压值;
根据所述实时背压值以及预设的背压值与主汽量上限值的对应关系,确定实时主汽量的上限值;
根据所述实时主汽量的上限值控制背压式汽轮机工作。
进一步地,预设的背压值与主汽量上限值的对应关系,通过以下方式确定:
根据背压值确定背压式汽轮机的叶片轮周功率;
根据叶片轮周功率确定单位时间内通过动叶的蒸汽质量,并根据单位时间内通过动叶的蒸汽质量,确定主汽量的上限值。
进一步地,单位时间内通过动叶的蒸汽质量通过以下公式确定:
Pu=Gu(c2cosα2+c1cosα1)   (1)
公式(1)中,Pu为背压式汽轮机叶片轮周功率,G为单位时间内通过动叶的蒸汽质量,u为动叶进出口平均直径处的圆周速度,c2为动叶出口汽流绝对速度,c1为喷嘴出口汽流绝对速度,α1为喷嘴出口汽流与叶轮旋转平面的夹角,α2为动叶出口汽流与叶轮旋转平面的夹角。
进一步地,动叶进出口平均直径dm处的圆周速度u通过以下公式确定:
u=πdmn/60   (2)
公式(2)中,dm为动叶进出口平均直径,n为动叶转速。
进一步地,所述背压式汽轮机排汽管道上设置减温装置,所述方法还包括:
控制所述减温装置工作,以使所述背压式汽轮机外供蒸汽温度在预设温度阈值以下。
进一步地,所述方法还包括:
根据鼓风效应区间确定实时主汽量的下限值;
所述根据所述实时主汽量的上限值控制背压式汽轮机工作,包括:
根据所述实时主汽量的上限值和下限值控制背压式汽轮机工作。
根据本发明的第二方面,一种50MW背压式汽轮机超低负荷运行的控制装置,包括:获取模块,被配置为获取背压式汽轮机的实时背压值;
确定模块,被配置为根据所述实时背压值以及预设的背压值与主汽量上限值的对应关系,确定实时主汽量的上限值;
控制模块,被配置为根据所述实时主汽量的上限值控制背压式汽轮机工作。
进一步地,所述确定模块被配置为通过以下方式确定预设的背压值与主汽量上限值的对应关系:
根据背压值确定背压式汽轮机的叶片轮周功率;
根据叶片轮周功率确定单位时间内通过动叶的蒸汽质量,并根据单位时间内通过动叶的蒸汽质量,确定主汽量的上限值。
进一步地,所述确定模块被配置为通过以下方式确定单位时间内通过动叶的蒸汽质量:
Pu=Gu(c2cosα2+c1cosα1)   (1)
公式(1)中,Pu为背压式汽轮机叶片轮周功率,G为单位时间内通过动叶的蒸汽质量,u为动叶进出口平均直径处的圆周速度,c2为动叶出口汽流绝对速度,c1为喷嘴出口汽流绝对速度,α1为喷嘴出口汽流与叶轮旋转平面的夹角,α2为动叶出口汽流与叶轮旋转平面的夹角。
进一步地,所述确定模块被配置为通过以下方式确定动叶进出口平均直径dm处的圆周速度u:
u=πdmn/60   (2)
公式(2)中,dm为动叶进出口平均直径,n为动叶转速。
进一步地,所述背压式汽轮机排汽管道上设置减温装置,所述控制装置还被配置为:
控制所述减温装置工作,以使所述背压式汽轮机外供蒸汽温度在预设温度阈值以下。
进一步地,所述确定模块还被配置为:根据鼓风效应区间确定实时主汽量的下限值;
所述控制模块被配置为通过以下方式根据所述实时主汽量的上限值控制背压式汽轮机工作:
根据所述实时主汽量的上限值和下限值控制背压式汽轮机工作。
根据本发明的第三方面,一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时能实现如本发明第一方面所提供方法的步骤。
本发明具有如下优点:
通过实时背压值确定实时主汽量的上限值,能防止背压式汽轮机的叶片过负荷,实现50MW背压式汽轮机超低负荷运行,极大的提高了机组的运行灵活性。
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。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明一些实施例提供的一种50MW背压式汽轮机超低负荷运行的控制方法的流程图。
图2为本发明一些实施例提供的一种50MW背压式汽轮机超低负荷运行的控制方法的控制曲线图。
图3为本发明一些实施例提供的一种50MW背压式汽轮机超低负荷运行的控制方法动叶进出口速度三角形的示意图。
图4为本发明一些实施例提供的一种50MW背压式汽轮机超低负荷运行的控制装置的框图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效,显然,所描述的实施例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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1至图3所示,本发明第一方面实施例中的一种50MW背压式汽轮机超低负荷(3MW)运行的控制方法,可以包括步骤S11至步骤S13。
在步骤S11中,获取背压式汽轮机的实时背压值;
在步骤S12中,根据实时背压值以及预设的背压值与主汽量上限值的对应关系,确定实时主汽量的上限值;
在步骤S13中,根据实时主汽量的上限值控制背压式汽轮机工作。
上述实施例达到的技术效果为:通过实时背压值确定实时主汽量的上限值,能防止背压式汽轮机的叶片过负荷,实现50MW背压式汽轮机超低负荷运行,极大的提高了机组的运行灵活性。
可选的,如图1至图3所示,在一些实施例中,预设的背压值与主汽量上限值的对应关系,通过以下方式确定:
根据背压值确定背压式汽轮机的叶片轮周功率;
根据叶片轮周功率确定单位时间内通过动叶的蒸汽质量,并根据单位时间内通过动叶的蒸汽质量,确定主汽量的上限值。
例如,参照图2,可以根据预先绘制的叶片轮周功率与蒸汽质量的对应曲线,确定单位时间内通过动叶的蒸汽质量。
可选的,如图1至图3所示,在一些实施例中,单位时间内通过动叶的蒸汽质量通过以下公式确定:
Pu=Gu(c2cosα2+c1cosα1)   (1)
公式(1)中,Pu为背压式汽轮机叶片轮周功率,G为单位时间内通过动叶的蒸汽质量,u为动叶进出口平均直径处的圆周速度,c2为动叶出口汽流绝对速度,c1为喷嘴出口汽流绝对速度,α1为喷嘴出口汽流与叶轮旋转平面的夹角,α2为动叶出口汽流与叶轮旋转平面的夹角。
可选的,如图1至图3所示,在一些实施例中,动叶进出口平均直径dm处的圆周速度u通过以下公式确定:
u=πdmn/60   (2)
公式(2)中,dm为动叶进出口平均直径,n为动叶转速。
汽轮机转速n例如为3000r/min,为固定值,对于结构和尺寸已经确定的叶片,dm、u为固定值。叶片轮周功率Pu的大小仅与G、c2cosα2+c1cosα1等变量相关。参照图3,为方便分析c1、c2、α1、α2对轮周功率的影响,引入动叶进出口速度三角形:
汽轮机降背压运行时,动叶后压力下降,流速上升,即c2上升,c2cosα2+c1cosα1上升。可见,汽轮机背压下降,会造成轮周功率Pu上升,若任由背压持续降低而不采取其它措施,最终会造成汽轮机叶片过负荷。根据轮周功率计算公式,要实现汽轮机在低背压下稳定运行,需同步减小汽轮机的进汽量G,才能保证轮周功率始终在设计允许的范围内,动叶不会发生过负荷风险。
此外,受汽轮机背压降低的影响,机组的排汽比容将相应增大,为避免高排汽流速引起排汽阻塞影响机组运行安全,也需采取减小蒸汽流量的方案来将排汽流速降低至设计允许的上限值以下。以汽轮机背压下降至0.3MPa为例,经热力计算,汽轮机排汽比容为0.8281m3/kg,按照汽轮机原设计允许的排汽流速上限60m/s计算,排汽口量约为101.5t/h,反算进汽流量为108t/h,此时的进汽流量约为原设计流量的20%。如果此时汽轮机按照顺序阀模式进行调节,4个用于调节进汽流量的调节阀仅有2个阀以节流方式控制进入通流的蒸汽流量,其余2个阀门处于长期关闭的状态,不仅汽缸受热不均匀,容易沿轴向弯曲变形造成动静偏磨,引起机组振动增大,而且调节级长期受到单组喷嘴部分进汽度的激振影响,使用寿命大大降低。如果采用单阀调节模式运行,能够保证汽缸均匀受热膨胀,但由于阀门开度很小,在阀碟和阀座的缝隙处会出现严重节流,受节流效应影响,阀座处产生高温通过阀壳传热直接加热汽缸,使汽缸的热膨胀量超过设计值。而此时调节级后温度相对较低,造成转子热膨胀量低于设计值。如此将导致汽轮机出现严重的负胀差,同样会影响汽轮机正常运行。
考虑到汽轮机降背压运行方式下的安全性风险,并在确保满足工业蒸汽用户实际需求的前提下,在实际生产中,控制汽轮机排汽压力最低的下降程度为0.3MPa.g,同时在机组运行过程中密切监视胀差和轴振动值,避免出现计划外的停机,或损坏设备事故的发生。经过热力计算,确定了不同背压下,汽轮机主蒸汽流量的上限值。
可选的,如图1至图3所示,在一些实施例中,所述背压式汽轮机排汽管道上设置减温装置,所述方法还包括:
控制所述减温装置工作,以使所述背压式汽轮机外供蒸汽温度在预设温度阈值(例如可以为300℃)以下。
如此,可以保证蒸汽参数质量,满足所有蒸汽用户要求。
可选的,如图1至图3所示,在一些实施例中,所述方法还包括:
根据鼓风效应区间确定实时主汽量的下限值;
所述根据所述实时主汽量的上限值控制背压式汽轮机工作,包括:
根据所述实时主汽量的上限值和下限值控制背压式汽轮机工作。
参照图4,根据本发明的第二方面,一种50MW背压式汽轮机超低负荷运行的控制装置600,包括:
获取模块601,被配置为获取背压式汽轮机的实时背压值;
确定模块602,被配置为根据所述实时背压值以及预设的背压值与主汽量上限值的对应关系,确定实时主汽量的上限值;
控制模块603,被配置为根据所述实时主汽量的上限值控制背压式汽轮机工作。
如此,通过实时背压值确定实时主汽量的上限值,能防止背压式汽轮机的叶片过负荷,实现50MW背压式汽轮机超低负荷运行,极大的提高了机组的运行灵活性。
进一步地,所述确定模块602被配置为通过以下方式确定预设的背压值与主汽量上限值的对应关系:
根据背压值确定背压式汽轮机的叶片轮周功率;
根据叶片轮周功率确定单位时间内通过动叶的蒸汽质量,并根据单位时间内通过动叶的蒸汽质量,确定主汽量的上限值。
进一步地,所述确定模块602被配置为通过以下方式确定单位时间内通过动叶的蒸汽质量:
Pu=Gu(c2cosα2+c1cosα1)   (1)
公式(1)中,Pu为背压式汽轮机叶片轮周功率,G为单位时间内通过动叶的蒸汽质量,u为动叶进出口平均直径处的圆周速度,c2为动叶出口汽流绝对速度,c1为喷嘴出口汽流绝对速度,α1为喷嘴出口汽流与叶轮旋转平面的夹角,α2为动叶出口汽流与叶轮旋转平面的夹角。
进一步地,所述确定模块602被配置为通过以下方式确定动叶进出口平均直径dm处的圆周速度u:
u=πdmn/60   (2)
公式(2)中,dm为动叶进出口平均直径,n为动叶转速。
进一步地,所述背压式汽轮机排汽管道上设置减温装置,所述控制装置还被配置为:
控制所述减温装置工作,以使所述背压式汽轮机外供蒸汽温度在预设温度阈值以下。
进一步地,所述确定模块602还被配置为:根据鼓风效应区间确定实时主汽量的下限值;
所述控制模块603被配置为通过以下方式根据所述实时主汽量的上限值控制背压式汽轮机工作:
根据所述实时主汽量的上限值和下限值控制背压式汽轮机工作。
关于上述实施例中的装置,其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述,此处将不做详细阐述说明。
根据本发明的第三方面,一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时能实现如本发明第一方面所提供方法的步骤。
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。
本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本发明可实施的范畴。

Claims (7)

1.一种50MW背压式汽轮机超低负荷运行的控制方法,其特征在于,包括:
获取背压式汽轮机的实时背压值;
根据所述实时背压值以及预设的背压值与主汽量上限值的对应关系,确定实时主汽量的上限值;
根据所述实时主汽量的上限值控制背压式汽轮机工作;
预设的背压值与主汽量上限值的对应关系,通过以下方式确定:
根据背压值确定背压式汽轮机的叶片轮周功率;
根据叶片轮周功率确定单位时间内通过动叶的蒸汽质量,并根据单位时间内通过动叶的蒸汽质量,确定主汽量的上限值。
2.根据权利要求1所述的一种50MW背压式汽轮机超低负荷运行的控制方法,其特征在于,单位时间内通过动叶的蒸汽质量通过以下公式确定:
Pu=Gu(c2cosα2+c1cosα1) (1)
公式(1)中,Pu为背压式汽轮机叶片轮周功率,G为单位时间内通过动叶的蒸汽质量,u为动叶进出口平均直径处的圆周速度,c2为动叶出口汽流绝对速度,c1为喷嘴出口汽流绝对速度,α1为喷嘴出口汽流与叶轮旋转平面的夹角,α2为动叶出口汽流与叶轮旋转平面的夹角。
3.根据权利要求2所述的一种50MW背压式汽轮机超低负荷运行的控制方法,其特征在于,动叶进出口平均直径dm处的圆周速度u通过以下公式确定:
u=πdmn/60 (2)
公式(2)中,dm为动叶进出口平均直径,n为动叶转速。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种50MW背压式汽轮机超低负荷运行的控制方法,其特征在于,所述背压式汽轮机排汽管道上设置减温装置,所述方法还包括:
控制所述减温装置工作,以使所述背压式汽轮机外供蒸汽温度在预设温度阈值以下。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的一种50MW背压式汽轮机超低负荷运行的控制方法,其特征在于,所述方法还包括:
根据鼓风效应区间确定实时主汽量的下限值;
所述根据所述实时主汽量的上限值控制背压式汽轮机工作,包括:
根据所述实时主汽量的上限值和下限值控制背压式汽轮机工作。
6.一种50MW背压式汽轮机超低负荷运行的控制装置,其特征在于,包括:
获取模块,被配置为获取背压式汽轮机的实时背压值;
确定模块,被配置为根据所述实时背压值以及预设的背压值与主汽量上限值的对应关系,确定实时主汽量的上限值;
控制模块,被配置为根据所述实时主汽量的上限值控制背压式汽轮机工作;
所述确定模块被配置为通过以下方式确定预设的背压值与主汽量上限值的对应关系:
根据背压值确定背压式汽轮机的叶片轮周功率;
根据叶片轮周功率确定单位时间内通过动叶的蒸汽质量,并根据单位时间内通过动叶的蒸汽质量,确定主汽量的上限值。
7.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时能实现如权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。
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