CN114415496A - 一种用于火电机组的凝结水节流系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于火电机组的凝结水节流系统，包括：转换器以及与转换器连接的多个控制模块，所述多个控制模块由凝结水节流控制模块、除氧器变频逻辑切换模块、凝汽器水位调节模块、除氧器水位调节模块以及协调控制水位恢复模块组成。凝结水节流控制模块包括凝结水节流PID控制器，除氧器变频逻辑切换模块包括凝泵变频切换逻辑单元、转换器、除氧器水位PID控制器以及凝泵变频输出指令单元。还公开了对应的方法，提高变负荷初期的负荷响应，能够改善由于锅炉侧的滞后而产生的负荷响应的延时。
Description
技术领域
本发明涉及火电厂锅炉和机组系统的控制优化技术领域，尤其涉及一种用于火电机组的凝结水节流系统及方法。
背景技术
现有的发电企业普遍存在燃煤供应来源不统一、机组设备性能差、两个细则、环保指标考核多等问题，导致机组的经济性和安全性面临严峻考验。主要表现在：
(1)AGC与一次调频等两个细则的考核较多。
(2)过热、再热减温水的调节性能偏差大，特别是在负荷快速变化过程中，难以有效进行控制。
(3)煤质变化大导致的锅炉燃烧工况变化大，使锅炉不能工作在最佳的工况点导致锅炉效率与环保问题的产生。
大规模科学合理的开展现代火电机组优化控制一体化解决方案关键技术研究研究已是迫在眉睫的工作；针对机组目前存在的负荷升降速率低、调节精度差、抗扰动能力差以及主要被调参数波动幅度较大等问题，开发基于协调控制系统热工过程海量历史数据的弱稳态自动检测、扰动数据驱动的热控系统辨识以及具有自趋优特性的神经网络预测控制等关键技术，提高机组运行效率以及稳定工况和变工况下的控制品质，达到降低机组热耗、发电煤耗、节能减排的目的；现有技术尤其缺乏基于此的用于火电机组的凝结水节流系统及方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于火电机组的凝结水节流系统及方法，提高变负荷初期的负荷响应，能够改善由于锅炉侧的滞后而产生的负荷响应的延时。
本发明的目的在于提供一种用于火电机组的凝结水节流系统，包括：转换器以及与转换器连接的多个控制模块，所述多个控制模块由凝结水节流控制模块、除氧器变频逻辑切换模块、凝汽器水位调节模块、除氧器水位调节模块以及协调控制水位恢复模块组成。
优选的，所述凝结水节流控制模块包括凝结水节流PID控制器，用于控制如下参数：
1、凝结水节流功能投退条件设计
(1)凝结水节流功能投入条件：
在进行凝结水节流优化控制时，需要对控制系统的部分参数进行监控，防止机组出现运行事故，凝结水节流控制允许条件：
m.协调控制为已投运状态；
n.除氧器水位和凝汽器水位均处于正常状态；
o.机组无RB发生，确保机组无跳闸警报发出；
p.凝泵变频已投入；
q.操作人员允许凝结水节流控制系统进行调节；
r.优化控制器允许投运。
上述条件均满足时，凝结水节流自动进入运行状态；
(2)凝结水节流功能投退条件设计：
机组投入AGC后，在升降负荷条件下对凝结水节流系统进行投退，投退条件在升降负荷的过程中分开设置。
1)升负荷凝结水节流投入条件包括条件a-f相与：
a.机组负荷指令计算器的输出指令导数为正，升负荷指令发出60S脉冲或一次调频动作且调频负荷大于2MW时，60S脉冲或机组负荷指令计算器的输出指令导数为正且负荷指令和实际负荷偏差达到±20MW在凝结水节流允许范围之内；
b.除氧器水位处于报警下限以上，除氧器水位＞700mm，延时60S，升负荷过程中，凝结水流量减小，会引起除氧器上水减少，除氧器水位过低不利于机组安全运行；
c.凝汽器水位在报警下限以上，凝汽器水位＜750mm，延时60S，防止凝汽器水位过高；
d.凝泵频率在报警下限以上＞15Hz，防止凝泵频率过低；
e.距上次凝泵调频时间有一定间隔，凝泵频繁变频不利于机组安全运行；
2)升负荷凝结水节流退出条件包括条件a-g相或：
a.机组LDC指令导数变为负数，节流过程已完成；
b.AGC指令与实际负荷偏差减小到符合要求的范围；
c.除氧器水位下降到报警下限，防止除氧器水位进一步下降给机组安全运行造成威胁；
d.凝结水流量到达报警下限，防止凝结水流量过低影响机组安全运行；
e.凝汽器水位达到报警上限＞1050mm；
f.凝结水节流投入时间达到规定时间；
g.机组功率大于300MW，延时30S；
3)降负荷凝结水节流投入条件包括条件a-e相与：
a.机组LDC指令导数为负，即降负荷指令发出或一次调频动作且调频负荷小于-2MW延时5S，60S脉冲，或机组负荷指令计算器LDC的输出指令导数为正且负荷指令和实际负荷偏差达到±20MW在凝结水节流允许范围之内；
b.除氧器水位处于报警上限以下，水位＜1030mm，延时60S；
c.凝器汽水位在在报警上限以下，水位＜1050mm，延时60S，防止凝汽器水位过低；
d.距上次凝泵调频时间有一定间隔；
e.机组功率大于300MW，延时30S；
4)降负荷凝结水节流退出条件包括条件a-f相或：
a.机组LDC指令导数变为正数，节流过程已完成；
b.AGC指令与实际负荷偏差减小到符合要求的范围；
c.除氧器水位上升到报警上限1030mm；
d.凝结水流量到达报警上限；
e.凝汽器水位达到报警下限750mm；
f.凝结水节流投入时间达到规定时间；
上述条件均满足时，凝结水节流自动进入运行状态。
优选的，所述凝结水节流控制模块的控制逻辑包括：在凝结水节流控制状态下，凝泵频率由机组负荷的偏差决定，通过控制凝结水的流量使负荷达到目标值。
优选的，所述除氧器变频逻辑切换模块包括凝泵变频切换逻辑单元、转换器、除氧器水位PID控制器以及凝泵变频输出指令单元。
优选的，所述除氧器变频逻辑切换模块的工作过程包括：所述凝泵变频指令的切换必须要做到无扰切换，当系统处于凝结水节流控制模式时，凝泵变频指令由凝结水节流PID控制器调节，并且除氧器的水位设定值跟踪实际水位的反馈值，此时除氧器水位PID控制器处于跟踪模式下，所述凝泵变频输出指令单元将输出指令发送到手操器，所述手操器的输出跟踪凝结水节流PID控制器指令；当节流过程结束后，系统切回到协调控制水位恢复模式，此时除氧器水位PID控制器再次切回到自动调节状态，凝结水节流PID设定值跟踪火电机组的实际负荷。
优选的，所述凝汽器水位调节模块用于调节凝汽器水位，所述凝汽器水位调节模块的工作过程包括：
在凝结水节流控制状态下，当负荷指令减小时，凝结水流量增加，导致排汽装置水位下降，应增加补水量维持排汽装置水位的正常状态，在此过程中除氧器水位会有所增加，凝结水节流状态结束后，应适当减小凝结水流量，恢复除氧器水位，同时排汽装置的补水量应当减少。同样，当负荷指令增加时，由于凝结水节流作用，凝结水流量减小，导致排汽装置水位上升，应减少补水量维持凝汽器水位的正常状态，凝结水节流状态结束后，增加凝结水流量，除氧器水位恢复到正常状态，同时保持排汽装置水位稳定，通过试验得到的数据利用前馈或者超驰作用对排汽装置水位控制。
优选的，所述除氧器水位调节模块用于除氧器水位调节的修改，其工作过程包括：与凝泵变频调节逻辑修改类似，在对原系统逻辑进行修改时，当系统处于凝结水节流状态下时，除氧器的水位设定跟踪实际水位的反馈值，凝结水节流PID控制器处于跟踪模式下，手操器的输出跟踪优化控制器的指令；当节流过程结束后，凝结水节流PID再次切回到自动调节状态。
优选的，还包括接口，用于所述用于火电机组的凝结水节流系统与火电机组的原DCS连接，所述接口具有两个功能：一方面在DCS端实现凝结水节流控制系统的投退功能，另一方面是DCS凝结水泵变频指令的切换；用于火电机组的凝结水节流系统送入DCS控制系统信号有：节流功能投入信号，节流功能具备投入条件信号以及凝泵变频器指令信号；DCS送入用于火电机组的凝结水节流系统的信号有：节流功能投入信号以及变频器指令信号。
优选的，通过所述接口DCS侧切除凝结水节流条件包括：
(1)除氧器水位自动切除；
(2)LC卡通讯故障；
(3)心跳信号异常；
(4)凝结水节流优化功能组异常；
(5)凝结水变频器或者除氧器水位调整门指令品质坏；
(6)凝结水节流优化通讯指令和硬接线指令偏差＞1。
本发明的目的还在于提供一种用于火电机组的凝结水节流方法，包括：
步骤1，通过凝结水节流PID控制器控制如下参数：
1、凝结水节流功能投退条件设计
(1)凝结水节流功能投入条件：
在进行凝结水节流优化控制时，需要对控制系统的部分参数进行监控，防止机组出现运行事故，凝结水节流控制允许条件：
s.协调控制为已投运状态；
t.除氧器水位和凝汽器水位均处于正常状态；
u.机组无RB发生，确保机组无跳闸警报发出；
v.凝泵变频已投入；
w.操作人员允许凝结水节流控制系统进行调节；
x.优化控制器允许投运。
上述条件均满足时，凝结水节流自动进入运行状态；
(2)凝结水节流功能投退条件设计：
机组投入AGC后，在升降负荷条件下对凝结水节流系统进行投退，投退条件在升降负荷的过程中分开设置。
1)升负荷凝结水节流投入条件包括条件a-f相与：
a.机组负荷指令计算器的输出指令导数为正，升负荷指令发出60S脉冲或一次调频动作且调频负荷大于2MW时，60S脉冲或机组负荷指令计算器的输出指令导数为正且负荷指令和实际负荷偏差达到±20MW在凝结水节流允许范围之内；
b.除氧器水位处于报警下限以上，除氧器水位＞700mm，延时60S，升负荷过程中，凝结水流量减小，会引起除氧器上水减少，除氧器水位过低不利于机组安全运行；
c.凝汽器水位在报警下限以上，凝汽器水位＜750mm，延时60S，防止凝汽器水位过高；
d.凝泵频率在报警下限以上＞15Hz，防止凝泵频率过低；
e.距上次凝泵调频时间有一定间隔，凝泵频繁变频不利于机组安全运行；
2)升负荷凝结水节流退出条件包括条件a-g相或：
a.机组LDC指令导数变为负数，节流过程已完成；
b.AGC指令与实际负荷偏差减小到符合要求的范围；
c.除氧器水位下降到报警下限，防止除氧器水位进一步下降给机组安全运行造成威胁；
d.凝结水流量到达报警下限，防止凝结水流量过低影响机组安全运行；
e.凝汽器水位达到报警上限＞1050mm；
f.凝结水节流投入时间达到规定时间；
g.机组功率大于300MW，延时30S；
3)降负荷凝结水节流投入条件包括条件a-e相与：
a.机组LDC指令导数为负，即降负荷指令发出或一次调频动作且调频负荷小于-2MW延时5S，60S脉冲，或机组负荷指令计算器LDC的输出指令导数为正且负荷指令和实际负荷偏差达到±20MW在凝结水节流允许范围之内；
b.除氧器水位处于报警上限以下，水位＜1030mm，延时60S；
c.凝器汽水位在在报警上限以下，水位＜1050mm，延时60S，防止凝汽器水位过低；
d.距上次凝泵调频时间有一定间隔；
e.机组功率大于300MW，延时30S；
4)降负荷凝结水节流退出条件包括条件a-f相或：
a.机组LDC指令导数变为正数，节流过程已完成；
b.AGC指令与实际负荷偏差减小到符合要求的范围；
c.除氧器水位上升到报警上限1030mm；
d.凝结水流量到达报警上限；
e.凝汽器水位达到报警下限750mm；
f.凝结水节流投入时间达到规定时间；
上述条件均满足时，凝结水节流自动进入运行状态；
其中，所述凝结水节流控制模块的控制逻辑包括：在凝结水节流控制状态下，凝泵频率由机组负荷的偏差决定，通过控制凝结水的流量使负荷达到目标值；
步骤2，通过除氧器变频逻辑切换模块控制除氧器变频逻辑切换，包括：所述凝泵变频指令的切换必须要做到无扰切换，当系统处于凝结水节流控制模式时，凝泵变频指令由凝结水节流PID控制器调节，并且除氧器的水位设定值跟踪实际水位的反馈值，此时除氧器水位PID控制器处于跟踪模式下，所述凝泵变频输出指令单元将输出指令发送到手操器，所述手操器的输出跟踪凝结水节流PID控制器指令；当节流过程结束后，系统切回到协调控制水位恢复模式，此时除氧器水位PID控制器再次切回到自动调节状态，凝结水节流PID设定值跟踪火电机组的实际负荷；
步骤3，通过凝汽器水位调节模块调节凝汽器水位，所述凝汽器水位调节模块的工作过程包括：
在凝结水节流控制状态下，当负荷指令减小时，凝结水流量增加，导致排汽装置水位下降，应增加补水量维持排汽装置水位的正常状态，在此过程中除氧器水位会有所增加，凝结水节流状态结束后，应适当减小凝结水流量，恢复除氧器水位，同时排汽装置的补水量应当减少。同样，当负荷指令增加时，由于凝结水节流作用，凝结水流量减小，导致排汽装置水位上升，应减少补水量维持凝汽器水位的正常状态，凝结水节流状态结束后，增加凝结水流量，除氧器水位恢复到正常状态，同时保持排汽装置水位稳定，通过试验得到的数据利用前馈或者超驰作用对排汽装置水位控制；
步骤4，通过除氧器水位调节模块对除氧器水位进行调节，其工作过程包括：在对原系统逻辑进行修改时，当系统处于凝结水节流状态下时，除氧器的水位设定跟踪实际水位的反馈值，凝结水节流PID控制器处于跟踪模式下，手操器的输出跟踪优化控制器的指令；当节流过程结束后，凝结水节流PID再次切回到自动调节状态。
本发明具有如下有益效果：
确定在不同负荷运行时,汽轮机三阀全开方式下凝结水节流对机组负荷的影响关系，实现了火电机组凝结水节流的优化控制，提高变负荷初期的负荷响应，能够改善由于锅炉侧的滞后而产生的负荷响应的延时。
附图说明
图1为根据本发明提供的凝结水节流控制逻辑示意图。
图2为根据本发明提供的除氧器变频逻辑切换模块原理示意图。
图3为根据本发明提供的凝汽器水位调节模块的工作原理结构示意图。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。
本发明提供的方法可以在如下的终端环境中实施，该终端可以包括一个或多个如下部件：处理器、存储器和显示屏。其中，存储器中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行以实现下述实施例所述的方法。
处理器可以包括一个或者多个处理核心。处理器利用各种接口和线路连接整个终端内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器内的数据，执行终端的各种功能和处理数据。
存储器可以包括随机存储器(RandomAccessMemory，RAM)，也可以包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)。存储器可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令。
显示屏用于显示各个应用程序的用户界面。
除此之外，本领域技术人员可以理解，上述终端的结构并不构成对终端的限定，终端可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。比如，终端中还包括射频电路、输入单元、传感器、音频电路、电源等部件，在此不再赘述。
凝结水节流系统控制原理为：凝结水节流，是指在机组变负荷时，在凝汽器和除氧器允许的水位变化范围内，改变凝泵出口调门(或凝泵的频率)，改变凝结水流量，从而改变低压加热器内的抽汽流量，暂时获得或释放一部分机组的负荷。凝结水调负荷技术本质是一种利用蓄能的技术，利用的是汽机回热/加热系统中蓄能的变化。凝结水调负荷主要作用是提高变负荷初期的负荷响应，能够改善由于锅炉侧的滞后而产生的负荷响应的延时，但机组最终的负荷响应仍然取决于锅炉燃烧率的变化。
本实施例的用于火电机组的凝结水节流系统，包括：转换器以及与转换器连接的多个控制模块，所述多个控制模块由凝结水节流控制模块、除氧器变频逻辑切换模块、凝汽器水位调节模块、除氧器水位调节模块以及协调控制水位恢复模块组成。
作为优选的实施方式，所述凝结水节流控制模块包括凝结水节流PID控制器，其工作原理包括：
1、凝结水节流功能投退条件设计
(1)凝结水节流功能投入条件：
在进行凝结水节流优化控制时，需要对控制系统的部分参数进行监控，防止机组出现运行事故，凝结水节流控制允许条件：
y.协调控制为已投运状态；
z.除氧器水位(650mm—1080mm)和凝汽器水位(700mm—1100mm)均处于正常状态；
aa.机组无RB发生，确保机组无跳闸警报发出；
ab.凝泵变频已投入；
ac.操作人员允许凝结水节流控制系统进行调节；
ad.优化控制器允许投运。
上述条件均满足时，凝结水节流自动进入运行状态。
(2)凝结水节流功能投退条件设计：
机组投入AGC后，在升降负荷条件下对凝结水节流系统进行投退，投退条件在升降负荷的过程中分开设置。
1)升负荷凝结水节流投入条件包括(与关系)：
a.机组负荷指令计算器(LDC)的输出指令导数为正，60S脉冲(升负荷指令发出)或一次调频动作且调频负荷大于2MW时，60S脉冲或机组负荷指令计算器(LDC)的输出指令导数为正且负荷指令和实际负荷偏差达到±20MW在凝结水节流允许范围之内；
b.除氧器水位处于报警下限以上，除氧器水位＞700mm，延时60S(升负荷过程中，凝结水流量减小，会引起除氧器上水减少，除氧器水位过低不利于机组安全运行)；
c.凝汽器水位在报警下限以上，凝汽器水位＜750mm，延时60S(防止凝汽器水位过高)；
d.凝泵频率在报警下限以上＞15Hz(防止凝泵频率过低)；
e.距上次凝泵调频时间有一定间隔(凝泵频繁变频不利于机组安全运行)。
2)升负荷凝结水节流退出条件包括(或关系)：
a.机组LDC指令导数变为负数(节流过程已完成)；
b.AGC指令与实际负荷偏差减小到符合要求的范围；
c.除氧器水位下降到报警下限(防止除氧器水位进一步下降给机组安全运行造成威胁)；
d.凝结水流量到达报警下限(防止凝结水流量过低影响机组安全运行)；
e.凝汽器水位达到报警上限＞1050mm；
f.凝结水节流投入时间达到规定时间(凝结水节流技术旨在短时间内改变负荷，不宜投入时间过长)。
g.机组功率大于300MW，延时30S
3)降负荷凝结水节流投入条件包括(以下条件相与)：
a.机组LDC指令导数为负(降负荷指令发出)或一次调频动作且调频负荷小于-2MW延时5S，60S脉冲，或机组负荷指令计算器(LDC)的输出指令导数为正且负荷指令和实际负荷偏差达到±20MW在凝结水节流允许范围之内；
b.除氧器水位处于报警上限以下，水位＜1030mm，延时60S(降负荷过程中，凝结水流量增大，会引起除氧器上水增多，除氧器水位过高不利于机组安全运行)；
c.凝器汽水位在在报警上限以下，水位＜1050mm，延时60S(防止凝汽器水位过低)；
d.距上次凝泵调频时间有一定间隔(凝泵频繁变频不利于机组安全运行)。
e.机组功率大于300MW，延时30S
4)降负荷凝结水节流退出条件包括(或关系)：
a.机组LDC指令导数变为正数(节流过程已完成)；
b.AGC指令与实际负荷偏差减小到符合要求的范围；
c.除氧器水位上升到报警上限1030mm(防止除氧器水位进一步上升给机组安全运行造成威胁)；
d.凝结水流量到达报警上限(防止凝结水流量过大影响机组安全运行)；
e.凝汽器水位达到报警下限750mm；
f.凝结水节流投入时间达到规定时间(凝结水节流技术旨在短时间内改变负荷，不宜投入时间过长)。
上述条件均满足时，凝结水节流自动进入运行状态。
(3)凝结水节流控制逻辑设计
如图1所示，在凝结水节流控制状态下，凝泵频率由机组负荷的偏差决定，通过控制凝结水的流量使负荷达到目标值。
如图2所示，作为优选的实施方式，所述除氧器变频逻辑切换模块包括凝泵变频切换逻辑单元、转换器、除氧器水位PID控制器以及凝泵变频输出指令单元。其工作原理为：凝结水节流控制既要有效的提高负荷调节速率，又要避免对原控制系统造成较大干扰，所以在对原系统的控制逻辑进行修改时，凝泵变频指令的切换必须要做到无扰切换。当系统处于凝结水节流控制模式时，凝泵变频指令由凝结水节流PID控制器调节，并且除氧器的水位设定值跟踪实际水位的反馈值，此时除氧器水位PID控制器处于跟踪模式下，所述凝泵变频输出指令单元将输出指令发送到手操器，所述手操器的输出跟踪凝结水节流PID控制器指令；当节流过程结束后，系统切回到协调控制水位恢复模式，此时除氧器水位PID控制器再次切回到自动调节状态，凝结水节流PID设定值跟踪火电机组的实际负荷。
作为优选的实施方式，凝汽器水位调节模块用于调节凝汽器水位。工作原理如图3所示，包括：
在凝结水节流控制状态下，当负荷指令减小时，凝结水流量增加，导致排汽装置水位下降，应增加补水量维持排汽装置水位的正常状态，在此过程中除氧器水位会有所增加，凝结水节流状态结束后，应适当减小凝结水流量，恢复除氧器水位，同时排汽装置的补水量应当减少。同样，当负荷指令增加时，由于凝结水节流作用，凝结水流量减小，导致排汽装置水位上升，应减少补水量维持凝汽器水位的正常状态，凝结水节流状态结束后，增加凝结水流量，除氧器水位恢复到正常状态，同时保持排汽装置水位稳定。通过试验得到的数据利用前馈或者超驰作用对排汽装置水位控制。
作为优选的实施方式，所述除氧器水位调节模块用于除氧器水位调节的修改，其工作原理为：与凝泵变频调节逻辑修改类似，在对原系统逻辑进行修改时，当系统处于凝结水节流状态下时，除氧器的水位设定跟踪实际水位的反馈值，凝结水节流PID控制器处于跟踪模式下，手操器的输出跟踪优化控制器的指令。当节流过程结束后，凝结水节流PID再次切回到自动调节状态。
作为优选的实施方式，还包括接口，用于所述用于火电机组的凝结水节流系统与火电机组的原DCS连接，所述接口具有两个功能：一方面在DCS端实现凝结水节流控制系统的投退功能，另一方面是DCS凝结水泵变频指令的切换。接口信号方面，用于火电机组的凝结水节流系统送入DCS控制系统信号有：节流功能投入信号，节流功能具备投入条件信号以及凝泵变频器指令信号。DCS送入用于火电机组的凝结水节流系统的信号有：节流功能投入信号以及变频器指令信号。
作为优选的实施方式，通过所述接口DCS侧切除凝结水节流条件包括：
(1)除氧器水位自动切除；
(2)LC卡通讯故障；
(3)心跳信号异常；
(4)凝结水节流优化功能组异常；
(5)凝结水变频器或者除氧器水位调整门指令品质坏；
(6)凝结水节流优化通讯指令和硬接线指令偏差＞1。
本实施例的凝结水节流方法包括理论计算和现场试验。理论计算的依据包括汽轮机厂提供的TRL工况下的汽机热平衡图。根据汽机热平衡图，可以计算出理论上低压加热器全部撤出后，机组发电功率短时间内所能增加的最大范围。
(1)对象特性的求取
考虑到机组实际运行中，凝结水系统受到较多的限制，因此理论计算得到的凝结水调负荷能力要低于实际值。为了得到实际机组运行中，凝结水调负荷的能力，需要做凝结水调负荷的特性试验，理论计算得到的数值可以为特性试验做参考。
考虑到机组在不同负荷段内的流量特性、功率响应有所不同，凝结水调负荷的特性试验应当分不同的负荷工况进行，以100MW为一个断点，从300-600MW负荷范围内进行凝结水改变负荷的特性试验。
本次试验是测试确定在不同负荷运行时,汽轮机三阀全开方式下凝结水节流对机组负荷的影响关系。每一负荷下做以下2项试验:
·解除除氧器水位自动,调节除氧器上水调门改变凝结水流量,观察机组负荷响应时间及变化范围；
·解除除氧器水位自动,通过改变凝泵变频器指令输出来改变凝结水流量,观察机组负荷响应时间及变化范围；
分别在300MW，400MW，500MW，600MW负荷段进行上述试验，记录每次试验前后的机组负荷，除氧器水位，凝汽器水位等数值。根据各数的变化求得各变量的传递函数。并初步计算逻辑中设定的参数值。
凝结水改变负荷的特性试验完成后，可以在机组DCS中搭建凝结水调负荷的功能模块，该模块接受来自协调控制系统的功率指令，凝泵变频指令。
为了确保机组的安全稳定运行，需要对机组的除氧器、凝汽器、低压加热器水位控制回路进行逻辑优化。在完成逻辑优化后，进行特定的水位扰动试验，确保凝结水流量改变后，除氧器、凝汽器、低压加热器的水位控制在安全范围内。除氧器、凝汽器、低压加热器液位控制逻辑优化，主要是完成快速的前馈回路。凝结水变负荷特性试验中，除氧器、凝汽器、低压加热器液位调节阀的阀位变化可以作为前馈回路的依据。
(2)负荷变动试验
在300MW-600MW负荷范围内进行负荷变动试验，负荷阶跃变化量可以由小及大，由50MW逐渐变化为100MW，负荷变化速率也由小及大，由1.5％THA逐渐变化为2.5％THA，负荷变化过程中观察负荷响应、过热汽温、再热汽温、除氧器及低加的水位变化等是否满足要求。并对参数进行整定。
本实施例使用如下27个测点对节流系统的控制效果进行测试，确定在不同负荷运行时,汽轮机三阀全开方式下凝结水节流对机组负荷的影响关系。
本实施例确定在不同负荷运行时,汽轮机三阀全开方式下凝结水节流对机组负荷的影响关系，实现了火电机组凝结水节流的优化控制，提高变负荷初期的负荷响应，能够改善由于锅炉侧的滞后而产生的负荷响应的延时。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种用于火电机组的凝结水节流系统，其特征在于包括：转换器以及与转换器连接的多个控制模块，所述多个控制模块由凝结水节流控制模块、除氧器变频逻辑切换模块、凝汽器水位调节模块、除氧器水位调节模块以及协调控制水位恢复模块组成。
2.根据权利要求1所述的一种用于火电机组的凝结水节流系统，其特征在于所述凝结水节流控制模块包括凝结水节流PID控制器，用于控制如下参数：
(一)凝结水节流功能投退条件设计
(1)凝结水节流功能投入条件：
在进行凝结水节流优化控制时，需要对控制系统的部分参数进行监控，防止机组出现运行事故，凝结水节流控制允许条件：
a.协调控制为已投运状态；
b.除氧器水位和凝汽器水位均处于正常状态；
c.机组无RB发生，确保机组无跳闸警报发出；
d.凝泵变频已投入；
e.操作人员允许凝结水节流控制系统进行调节；
f.优化控制器允许投运；
上述条件均满足时，凝结水节流自动进入运行状态；
(二)凝结水节流功能投退条件设计：
机组投入AGC后，在升降负荷条件下对凝结水节流系统进行投退，投退条件在升降负荷的过程中分开设置；
(1)升负荷凝结水节流投入条件包括条件a-f相与：
a.机组负荷指令计算器的输出指令导数为正，升负荷指令发出60S脉冲或一次调频动作且调频负荷大于2MW时，60S脉冲或机组负荷指令计算器的输出指令导数为正且负荷指令和实际负荷偏差达到±20MW在凝结水节流允许范围之内；
b.除氧器水位处于报警下限以上，除氧器水位＞700mm，延时60S，升负荷过程中，凝结水流量减小，会引起除氧器上水减少，除氧器水位过低不利于机组安全运行；
c.凝汽器水位在报警下限以上，凝汽器水位＜750mm，延时60S，防止凝汽器水位过高；
d.凝泵频率在报警下限以上＞15Hz，防止凝泵频率过低；
e.距上次凝泵调频时间有一定间隔，凝泵频繁变频不利于机组安全运行；
(2)升负荷凝结水节流退出条件包括条件a-g相或：
a.机组LDC指令导数变为负数，节流过程已完成；
b.AGC指令与实际负荷偏差减小到符合要求的范围；
c.除氧器水位下降到报警下限，防止除氧器水位进一步下降给机组安全运行造成威胁；
d.凝结水流量到达报警下限，防止凝结水流量过低影响机组安全运行；
e.凝汽器水位达到报警上限＞1050mm；
f.凝结水节流投入时间达到规定时间；
g.机组功率大于300MW，延时30S；
(3)降负荷凝结水节流投入条件包括条件a-e相与：
a.机组LDC指令导数为负，即降负荷指令发出或一次调频动作且调频负荷小于-2MW延时5S，60S脉冲，或机组负荷指令计算器LDC的输出指令导数为正且负荷指令和实际负荷偏差达到±20MW在凝结水节流允许范围之内；
b.除氧器水位处于报警上限以下，水位＜1030mm，延时60S；
c.凝器汽水位在在报警上限以下，水位＜1050mm，延时60S，防止凝汽器水位过低；
d.距上次凝泵调频时间有一定间隔；
e.机组功率大于300MW，延时30S；
4)降负荷凝结水节流退出条件包括条件a-f相或：
a.机组LDC指令导数变为正数，节流过程已完成；
b.AGC指令与实际负荷偏差减小到符合要求的范围；
c.除氧器水位上升到报警上限1030mm；
d.凝结水流量到达报警上限；
e.凝汽器水位达到报警下限750mm；
f.凝结水节流投入时间达到规定时间；
上述条件均满足时，凝结水节流自动进入运行状态。
3.根据权利要求2所述的一种用于火电机组的凝结水节流系统，其特征在于所述凝结水节流控制模块的控制逻辑包括：在凝结水节流控制状态下，凝泵频率由机组负荷的偏差决定，通过控制凝结水的流量使负荷达到目标值。
4.根据权利要求3所述的一种用于火电机组的凝结水节流系统，其特征在于所述除氧器变频逻辑切换模块包括凝泵变频切换逻辑单元、转换器、除氧器水位PID控制器以及凝泵变频输出指令单元。
5.根据权利要求4所述的一种用于火电机组的凝结水节流系统，其特征在于所述除氧器变频逻辑切换模块的工作过程包括：所述凝泵变频指令的切换必须要做到无扰切换，当系统处于凝结水节流控制模式时，凝泵变频指令由凝结水节流PID控制器调节，并且除氧器的水位设定值跟踪实际水位的反馈值，此时除氧器水位PID控制器处于跟踪模式下，所述凝泵变频输出指令单元将输出指令发送到手操器，所述手操器的输出跟踪凝结水节流PID控制器指令；当节流过程结束后，系统切回到协调控制水位恢复模式，此时除氧器水位PID控制器再次切回到自动调节状态，凝结水节流PID设定值跟踪火电机组的实际负荷。
6.根据权利要求1所述的一种用于火电机组的凝结水节流系统，其特征在于所述凝汽器水位调节模块用于调节凝汽器水位，所述凝汽器水位调节模块的工作过程包括：
在凝结水节流控制状态下，当负荷指令减小时，凝结水流量增加，导致排汽装置水位下降，应增加补水量维持排汽装置水位的正常状态，在此过程中除氧器水位会有所增加，凝结水节流状态结束后，应适当减小凝结水流量，恢复除氧器水位，同时排汽装置的补水量应当减少。同样，当负荷指令增加时，由于凝结水节流作用，凝结水流量减小，导致排汽装置水位上升，应减少补水量维持凝汽器水位的正常状态，凝结水节流状态结束后，增加凝结水流量，除氧器水位恢复到正常状态，同时保持排汽装置水位稳定，通过试验得到的数据利用前馈或者超驰作用对排汽装置水位控制。
7.根据权利要求1所述的一种用于火电机组的凝结水节流系统，其特征在于所述除氧器水位调节模块用于除氧器水位调节的修改，其工作过程包括：与凝泵变频调节逻辑修改类似，在对原系统逻辑进行修改时，当系统处于凝结水节流状态下时，除氧器的水位设定跟踪实际水位的反馈值，凝结水节流PID控制器处于跟踪模式下，手操器的输出跟踪优化控制器的指令；当节流过程结束后，凝结水节流PID再次切回到自动调节状态。
8.根据权利要求1所述的一种用于火电机组的凝结水节流系统，其特征在于还包括接口，用于所述用于火电机组的凝结水节流系统与火电机组的原DCS连接，所述接口具有两个功能：一方面在DCS端实现凝结水节流控制系统的投退功能，另一方面是DCS凝结水泵变频指令的切换；用于火电机组的凝结水节流系统送入DCS控制系统信号有：节流功能投入信号，节流功能具备投入条件信号以及凝泵变频器指令信号；DCS送入用于火电机组的凝结水节流系统的信号有：节流功能投入信号以及变频器指令信号。
9.根据权利要求8所述的一种用于火电机组的凝结水节流系统，其特征在于通过所述接口DCS侧切除凝结水节流条件包括：
(1)除氧器水位自动切除；
(2)LC卡通讯故障；
(3)心跳信号异常；
(4)凝结水节流优化功能组异常；
(5)凝结水变频器或者除氧器水位调整门指令品质坏；
(6)凝结水节流优化通讯指令和硬接线指令偏差＞1。
10.一种用于火电机组的凝结水节流方法，其特征在于包括：
步骤1，通过凝结水节流PID控制器控制如下参数：
(一)凝结水节流功能投退条件设计
(1)凝结水节流功能投入条件：
在进行凝结水节流优化控制时，需要对控制系统的部分参数进行监控，防止机组出现运行事故，凝结水节流控制允许条件：
g.协调控制为已投运状态；
h.除氧器水位和凝汽器水位均处于正常状态；
i.机组无RB发生，确保机组无跳闸警报发出；
j.凝泵变频已投入；
k.操作人员允许凝结水节流控制系统进行调节；
l.优化控制器允许投运；
上述条件均满足时，凝结水节流自动进入运行状态；
(二)凝结水节流功能投退条件设计
机组投入AGC后，在升降负荷条件下对凝结水节流系统进行投退，投退条件在升降负荷的过程中分开设置；
(1)升负荷凝结水节流投入条件包括条件a-f相与：
a.机组负荷指令计算器的输出指令导数为正，升负荷指令发出60S脉冲或一次调频动作且调频负荷大于2MW时，60S脉冲或机组负荷指令计算器的输出指令导数为正且负荷指令和实际负荷偏差达到±20MW在凝结水节流允许范围之内；
b.除氧器水位处于报警下限以上，除氧器水位＞700mm，延时60S，升负荷过程中，凝结水流量减小，会引起除氧器上水减少，除氧器水位过低不利于机组安全运行；
c.凝汽器水位在报警下限以上，凝汽器水位＜750mm，延时60S，防止凝汽器水位过高；
d.凝泵频率在报警下限以上＞15Hz，防止凝泵频率过低；
e.距上次凝泵调频时间有一定间隔，凝泵频繁变频不利于机组安全运行；
(2)升负荷凝结水节流退出条件包括条件a-g相或：
a.机组LDC指令导数变为负数，节流过程已完成；
b.AGC指令与实际负荷偏差减小到符合要求的范围；
c.除氧器水位下降到报警下限，防止除氧器水位进一步下降给机组安全运行造成威胁；
d.凝结水流量到达报警下限，防止凝结水流量过低影响机组安全运行；
e.凝汽器水位达到报警上限＞1050mm；
f.凝结水节流投入时间达到规定时间；
g.机组功率大于300MW，延时30S；
(3)降负荷凝结水节流投入条件包括条件a-e相与：
a.机组LDC指令导数为负，即降负荷指令发出或一次调频动作且调频负荷小于-2MW延时5S，60S脉冲，或机组负荷指令计算器LDC的输出指令导数为正且负荷指令和实际负荷偏差达到±20MW在凝结水节流允许范围之内；
b.除氧器水位处于报警上限以下，水位＜1030mm，延时60S；
c.凝器汽水位在在报警上限以下，水位＜1050mm，延时60S，防止凝汽器水位过低；
d.距上次凝泵调频时间有一定间隔；
e.机组功率大于300MW，延时30S；
(4)降负荷凝结水节流退出条件包括条件a-f相或：
a.机组LDC指令导数变为正数，节流过程已完成；
b.AGC指令与实际负荷偏差减小到符合要求的范围；
c.除氧器水位上升到报警上限1030mm；
d.凝结水流量到达报警上限；
e.凝汽器水位达到报警下限750mm；
f.凝结水节流投入时间达到规定时间；
上述条件均满足时，凝结水节流自动进入运行状态；
其中，所述凝结水节流控制模块的控制逻辑包括：在凝结水节流控制状态下，凝泵频率由机组负荷的偏差决定，通过控制凝结水的流量使负荷达到目标值；
步骤2，通过除氧器变频逻辑切换模块控制除氧器变频逻辑切换，包括：所述凝泵变频指令的切换必须要做到无扰切换，当系统处于凝结水节流控制模式时，凝泵变频指令由凝结水节流PID控制器调节，并且除氧器的水位设定值跟踪实际水位的反馈值，此时除氧器水位PID控制器处于跟踪模式下，所述凝泵变频输出指令单元将输出指令发送到手操器，所述手操器的输出跟踪凝结水节流PID控制器指令；当节流过程结束后，系统切回到协调控制水位恢复模式，此时除氧器水位PID控制器再次切回到自动调节状态，凝结水节流PID设定值跟踪火电机组的实际负荷；
步骤3，通过凝汽器水位调节模块调节凝汽器水位，所述凝汽器水位调节模块的工作过程包括：
在凝结水节流控制状态下，当负荷指令减小时，凝结水流量增加，导致排汽装置水位下降，应增加补水量维持排汽装置水位的正常状态，在此过程中除氧器水位会有所增加，凝结水节流状态结束后，应适当减小凝结水流量，恢复除氧器水位，同时排汽装置的补水量应当减少。同样，当负荷指令增加时，由于凝结水节流作用，凝结水流量减小，导致排汽装置水位上升，应减少补水量维持凝汽器水位的正常状态，凝结水节流状态结束后，增加凝结水流量，除氧器水位恢复到正常状态，同时保持排汽装置水位稳定，通过试验得到的数据利用前馈或者超驰作用对排汽装置水位控制；
步骤4，通过除氧器水位调节模块对除氧器水位进行调节，其工作过程包括：在对原系统逻辑进行修改时，当系统处于凝结水节流状态下时，除氧器的水位设定跟踪实际水位的反馈值，凝结水节流PID控制器处于跟踪模式下，手操器的输出跟踪优化控制器的指令；当节流过程结束后，凝结水节流PID再次切回到自动调节状态。
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| CN202111410372.8A CN114415496A (zh) | 2021-11-25 | 2021-11-25 | 一种用于火电机组的凝结水节流系统及方法 |
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| CN (1) | CN114415496A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116466568B (zh) * | 2023-03-07 | 2024-03-22 | 浙江中智达科技有限公司 | 一种零手动操作控制系统、控制逻辑切换方法及装置 |
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2021
- 2021-11-25 CN CN202111410372.8A patent/CN114415496A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116466568B (zh) * | 2023-03-07 | 2024-03-22 | 浙江中智达科技有限公司 | 一种零手动操作控制系统、控制逻辑切换方法及装置 |
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