CN115234311A - 一种用于控制汽轮机升速率的方法和系统 - Google Patents

一种用于控制汽轮机升速率的方法和系统 Download PDF

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CN115234311A CN202211161949.0A CN202211161949A CN115234311A CN 115234311 A CN115234311 A CN 115234311A CN 202211161949 A CN202211161949 A CN 202211161949A CN 115234311 A CN115234311 A CN 115234311A
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Abstract

一种用于控制汽轮机升速率的方法和系统，包括：基于并网后进燃气前转子的表面金属温度和表面允许应力计算第一允许升速率；按周期时间点采集转子的表面应力、表面应力的变化率和主蒸汽温度变化率并计算该时间点的第二允许升速率；基于第一和第二允许升速率中的最小值为第一基准升速率；按时间点采集高压缸的差胀和差胀变化率计算第三允许升速率；按时间点采集中压缸的差胀和差胀变化率并计算第四允许升速率；基于第三和第四允许升速率计算第二基准升速率；基于第一和第二基准升速率中的最小值确定为最终升速率；避免了升速的速率过快而造成热应力的交变循环对汽轮机转子的材料寿命损耗和造成汽轮机的转子、缸体和阀门等主要部件的其他故障。

Description

一种用于控制汽轮机升速率的方法和系统
技术领域
本申请涉及机电设备自动控制技术领域，具体涉及一种用于控制汽轮机升速率的方法和系统。
背景技术
9FA燃气-蒸汽联合循环机组汽轮机作为我国灵活性调峰机组的主力，需要具备快速启停、快速变负荷的能力。而9FA燃气-蒸汽联合循环机组汽轮机在并网升负荷过程中的需要升速来改变功率。
由于对汽轮机在升负荷过程中的升速的速率控制不够，不仅造成热应力的交变循环对汽轮机转子的材料寿命损耗，还造成汽轮机的转子、缸体和阀门等主要部件的其他故障。
发明内容
（一）申请目的
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种用于控制汽轮机升速率的方法和系统，用于解决现有技术中对升速的速率控制不够，造成热应力的交变循环对汽轮机转子的材料寿命损耗和汽轮机的转子、缸体和阀门等主要部件的其他故障的技术问题。
（二）技术方案
本申请公开了一种用于控制汽轮机升速率的方法，包括如下步骤：
S1、基于并网后进燃气前转子的表面金属温度和表面允许应力计算第一允许升速率；按周期时间点采集转子的表面应力、所述表面应力的变化率和主蒸汽温度变化率并计算该时间点的第二允许升速率；基于第一允许升速率和该时间点的所述第二允许升速率中的最小值确定为时间段内的第一基准升速率，所述时间段为所述该时间点与下一个周期时间点之间的时间；
S2、按所述时间点采集高压缸的差胀和差胀变化率计算该时间点的第三允许升速率；按所述时间点采集中压缸的差胀和差胀变化率并计算该时间点的第四允许升速率；基于所述第三允许升速率和所述第四允许升速率计算所述时间段内第二基准升速率；
S3、基于所述时间段内的第一基准升速率和所述时间段内的第二基准升速率中的最小值确定为所述时间段内的最终升速率。
在一种可能的实施方式中，步骤S1中，所述基于并网后进燃气前转子的表面金属温度和表面允许应力计算第一允许升速率包括：基于转子的高压侧的表面金属温度和表面允许应力计算第一初始负荷速率；基于转子的高压侧的表面金属温度计算第二初始负荷速率；基于转子的中压侧的表面金属温度和表面允许应力计算第三初始负荷速率；基于转子的中压侧的表面金属温度计算第四初始负荷速率；基于所述第一初始负荷速率、第二初始负荷速率、第三初始负荷速率和第四初始负荷速率中的最小值确定为第一允许升速率。
在一种可能的实施方式中，步骤S1中，所述按周期时间点采集转子的表面应力、所述表面应力的变化率和主蒸汽温度变化率并计算该时间点的第二允许升速率包括：基于转子的高压侧的表面应力、所述高压侧的表面应力的变化率和主蒸汽温度变化率计算第一并网升速率；基于所述高压侧的中心应力、所述高压侧的中心应力的变化率和主蒸汽温度变化率计算第二并网升速率；基于转子的中压侧的表面应力、所述中压侧的表面应力的变化率和主蒸汽温度变化率计算第三并网升速率；基于所述中压侧的中心应力、所述中压侧的中心应力的变化率和主蒸汽温度变化率计算第四并网升速率；将所述第一并网升速率、第二并网升速率、第三并网升速率和第四并网升速率中的最小值与基于所述该时间点与上一个周期时间点之间的第一基准升速率做加权平均，加权平均的平均值为该时间点的第二允许升速率。
在一种可能的实施方式中，步骤S2中，所述采集高压缸的差胀和差胀变化率计算该时间点的第三允许升速率包括：当高压缸的差胀归一化处理后的值大于93时，第三允许升速率的值为0%/min；当高压缸的差胀归一化处理后的值小于0时，第三允许升速率的值为10%/min；当高压缸的差胀变化率归一化处理后的值大于等于0时，第三允许升速率的值
Figure 60742DEST_PATH_IMAGE001
；当高压缸的差胀变化率归一化处理后的值小于0时；第三允许升速率的值=
Figure 774620DEST_PATH_IMAGE002
，其中，
Figure 351095DEST_PATH_IMAGE003
为高压缸的差胀归一化处理后的值，
Figure 277462DEST_PATH_IMAGE004
为高压缸的差胀变化率归一化处理后的值。
在一种可能的实施方式中，步骤S2中，所述基于所述第三允许升速率和所述第四允许升速率计算所述时间段内的第二基准升速率包括基于该时间点的所述第三允许升速率和第四允许升速率的最小值确定为第五允许升速率，将所述第五允许升速率与基于所述该时间点与上一个周期时间点之间的第二基准升速率做加权平均的平均值为所述时间段内的第二基准升速率。
作为本申请的第二方面还提供了一种用于控制汽轮机升速率的系统，包括第一基准升速率计算模块、第二基准升速率计算模块和最终升速率计算模块，所述第一基准升速率计算模块包括第一允许升速率计算模块、第二允许升速率计算模块和第一基准升速率确定模块，其中，所述第一允许升速率计算模块用于基于并网后进燃气前转子的表面金属温度和表面允许应力计算第一允许升速率，所述第二允许升速率计算模块用于按周期时间点采集转子的表面应力、所述表面应力的变化率和主蒸汽温度变化率并计算该时间点的第二允许升速率，所述第一基准升速率确定模块用于基于第一允许升速率和该时间点的所述第二允许升速率中的最小值确定为时间段内的第一基准升速率，所述时间段为所述该时间点与下一个周期时间点之间的时间；所述第二基准升速率计算模块包括第三允许升速率计算模块、第四允许升速率计算模块和第二基准升速率确定模块，其中所述第三允许升速率计算模块用于按所述时间点采集高压缸的差胀和差胀变化率计算第三允许升速率；所述第四允许升速率计算模块按所述时间点采集中压缸的差胀和差胀变化率并计算该时间点的第四允许升速率；第二基准升速率确定模块用于基于所述第三允许升速率和所述第四允许升速率计算第二基准升速率；所述最终升速率计算模块用于基于所述时间段内的第一基准升速率和所述时间段内的第二基准升速率中的最小值确定为所述时间段内的最终升速率。
在一种可能的实施方式中，所述第一允许升速率计算模块包括第一初始负荷速率计算模块、第二初始负荷速率计算模块、第三初始负荷速率计算模块和第四初始负荷速率计算模块，所述第一初始负荷速率计算模块用于基于转子的高压侧的表面金属温度和表面允许应力计算第一初始负荷速率；所述第二初始负荷速率计算模块用于基于转子的高压侧的表面金属温度计算第二初始负荷速率；所述第三初始负荷速率计算模块用于基于转子的中压侧的表面金属温度和表面允许应力计算第三初始负荷速率；所述第四初始负荷速率计算模块用于基于转子的中压侧的表面金属温度计算的第四初始负荷速率；基于所述第一初始负荷速率、第二初始负荷速率、第三初始负荷速率和第四初始负荷速率中的最小值确定为第一允许升速率。
在一种可能的实施方式中，所述第二允许升速率计算模块包括第一并网升速率计算模块、第二并网升速率计算模块、第三并网升速率计算模块和第四并网升速率计算模块；所述第一并网升速率计算模块用于基于转子的高压侧的表面应力、所述高压侧的表面应力的变化率和主蒸汽温度变化率计算第一并网升速率；第二并网升速率计算模块用于基于所述高压侧的中心应力、所述高压侧的中心应力的变化率和主蒸汽温度变化率计算第二并网升速率；第三并网升速率计算模块用于基于转子的中压侧的表面应力、所述中压侧的表面应力的变化率和主蒸汽温度变化率计算第三并网升速率；第四并网升速率计算模块用于基于所述中压侧的中心应力、所述中压侧的中心应力的变化率和主蒸汽温度变化率计算第四并网升速率；将所述第一并网升速率、第二并网升速率、第三并网升速率和第四并网升速率中的最小值与基于所述该时间点与上一个周期时间点之间的第一基准升速率做加权平均，加权平均的平均值为该时间点的第二允许升速率。
在一种可能的实施方式中，所述采集高压缸的差胀和差胀变化率计算第三允许升速率包括：当高压缸的差胀归一化处理后的值大于93时，第三允许升速率的值为0%/min；当高压缸的差胀归一化处理后的值小于0时，第三允许升速率的值为10%/min；当高压缸的差胀变化率归一化处理后的值大于等于0时，第三允许升速率的值
Figure 121528DEST_PATH_IMAGE001
；当高压缸的差胀变化率归一化处理后的值小于0时；第三允许升速率的值=
Figure 475149DEST_PATH_IMAGE002
，其中，
Figure 273341DEST_PATH_IMAGE003
为高压缸的差胀归一化处理后的值，
Figure 3399DEST_PATH_IMAGE004
为高压缸的差胀变化率归一化处理后的值。
在一种可能的实施方式中，所述第二基准升速率确定模块包括第一子模块和第二子模块；其中第一子模块用于基于该时间点的所述第三允许升速率和第四允许升速率的最小值确定为第五允许升速率，第二子模块用于将所述第五允许升速率与基于所述该时间点与上一个周期时间点之间的第二基准升速率做加权平均的平均值为所述时间段内的第二基准升速率。
（三）有益效果
通过转子的应力情况、蒸汽温度变化情况和压缸的差胀情况来确定升负荷过程中的升速的速率大小，对汽轮机在并网时升速的速率变化实现了有效控制，避免了升负荷过程中的升速的速率过快而造成热应力的交变循环对汽轮机转子的材料寿命损耗和造成汽轮机的转子、缸体和阀门等主要部件的其他故障，并在减小汽轮机转子的材料寿命损耗和造成汽轮机的转子、缸体和阀门等主要部件的其他故障条件下使升速速率的发电效率高。
本申请的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本申请的实践中得到教导。本申请的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
以下参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释和说明本申请，而不能理解为对本申请的保护范围的限制。
图1为本申请系统流程图；
图2为本申请系统结构图；
其中：1、第一基准升速率计算模块；2、第二基准升速率计算模块；3、最终升速率计算模块；101、第一允许升速率计算模块；102、第二允许升速率计算模块；103、第一基准升速率确定模块；201、第三允许升速率计算模块；202、第四允许升速率计算模块；203、第二基准升速率确定模块；2031、第一子模块；2032、第二子模块。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的上述描述中，需要说明的是，术语“一侧”、“另一侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示，本实施例提供了一种用于控制汽轮机升速率的方法，包括如下步骤：
S1、基于并网后进燃气前转子的表面金属温度和表面允许应力计算第一允许升速率；按周期时间点采集转子的表面应力、所述表面应力的变化率和主蒸汽温度变化率并计算该时间点的第二允许升速率；基于第一允许升速率和该时间点的所述第二允许升速率中的最小值确定为时间段内的第一基准升速率，所述时间段为所述该时间点与下一个周期时间点之间的时间。
其中，基于并网后进燃气前转子的表面金属温度和表面允许应力计算第一允许升速率包括：基于转子的高压侧的表面金属温度和表面允许应力计算高压侧转子表面允许的第一初始负荷速率，第一初始负荷速率的值=
Figure 203437DEST_PATH_IMAGE005
，其中，
Figure 727959DEST_PATH_IMAGE006
为高压侧的表面允许应力，
Figure 279026DEST_PATH_IMAGE007
为高压侧的表面金属温度，
Figure 547196DEST_PATH_IMAGE008
为取
Figure 165522DEST_PATH_IMAGE009
三个数值中的中间值；基于转子的高压侧的表面金属温度计算转子的高压侧的中心允许的第二初始负荷速率，第一初始负荷速率的值=
Figure 126524DEST_PATH_IMAGE010
，其中，
Figure 899308DEST_PATH_IMAGE007
为高压侧的表面金属温度，
Figure 705590DEST_PATH_IMAGE008
为取
Figure 880220DEST_PATH_IMAGE009
三个数值中的中间值；基于转子的中压侧的表面金属温度和表面允许应力计算中压侧转子表面允许的第三初始负荷速率，第三初始负荷速率的值=
Figure 746544DEST_PATH_IMAGE011
，其中，
Figure 239580DEST_PATH_IMAGE012
为中压侧的表面允许应力，
Figure 849553DEST_PATH_IMAGE013
为中压侧的表面金属温度，
Figure 878689DEST_PATH_IMAGE014
为取
Figure 915915DEST_PATH_IMAGE015
三个数值中的中间值；基于转子的中压侧的表面金属温度计算中压侧转子中心允许的第四初始负荷速率，第四初始负荷速率的值=
Figure 132133DEST_PATH_IMAGE016
，其中，
Figure 545797DEST_PATH_IMAGE013
为中压侧的表面金属温度，
Figure 429439DEST_PATH_IMAGE014
为取
Figure 903146DEST_PATH_IMAGE015
三个数值中的中间值；基于所述第一初始负荷速率、第二初始负荷速率、第三初始负荷速率和第四初始负荷速率中的最小值确定为第一允许升速率。第一允许升速率不仅可以在升负荷过程中作为选择基准，还能避免在汽轮机进低温燃气过程中，使汽轮机的转子体承受加热、升速所产生的周期性突变应力，还使汽轮机其他部件存在较大的温度梯度和热应力，汽轮机在刚进汽时因汽轮机各部件存在较大的温度梯度而产生较大的热应力，限制汽轮机的进汽速率。计算第一允许升速率需汽轮机转子高压侧及中压侧金属温度稳定时开始计算第一允许升速率。
其中，所述按周期时间点采集转子的表面应力、所述表面应力的变化率和主蒸汽温度变化率并计算该时间点的第二允许升速率包括：基于转子的高压侧的表面应力、所述高压侧的表面应力的变化率和主蒸汽温度变化率计算第一并网升速率，当高压侧的表面应力归一化处理后的值大于93时，第一并网升速率的值为0%/min。当高压侧的表面应力归一化处理后的值小于0时，第一并网升速率的值为10%/min。当高压侧的表面应力归一化处理后的值大于等于0且小于等于93时，第一并网升速率与主蒸汽温度变化率相关；其中，当主蒸汽温度变化率小于0时，第一并网升速率的值=
Figure 872239DEST_PATH_IMAGE017
；当
Figure 591058DEST_PATH_IMAGE018
，第一并网升速率的值为0%/min；当
Figure 329207DEST_PATH_IMAGE019
，第一并网升速率=
Figure 973815DEST_PATH_IMAGE020
；其中，
Figure 164625DEST_PATH_IMAGE021
为高压侧的表面应力归一化处理后的值，
Figure 920092DEST_PATH_IMAGE022
为高压侧的表面应力的变化率归一化处理后的值，
Figure 247168DEST_PATH_IMAGE023
为主蒸汽温度变化率。基于所述高压侧的中心应力、所述高压侧的中心应力的变化率和主蒸汽温度变化率计算第二并网升速率，当高压侧的中心应力归一化处理后的值大于93时，第二并网升速率为0；当高压侧的中心应力归一化处理后的值小于0时，第二并网升速率为10；当高压侧的中心应力归一化处理后的值大于等于0且小于等于93时，第二并网升速率与主蒸汽温度变化率相关；其中，当主蒸汽温度变化率小于0时，第二并网升速率=
Figure 797098DEST_PATH_IMAGE024
；当
Figure 740783DEST_PATH_IMAGE025
，第二并网升速率为0；当
Figure 34361DEST_PATH_IMAGE026
，第二并网升速率=
Figure 747102DEST_PATH_IMAGE027
;其中，
Figure 966469DEST_PATH_IMAGE028
为高压侧的表面应力归一化处理后的值，
Figure 131871DEST_PATH_IMAGE029
为高压侧的表面应力的变化率归一化处理后的值，
Figure 963561DEST_PATH_IMAGE023
为主蒸汽温度变化率。基于转子的中压侧的表面应力、所述中压侧的表面应力的变化率和主蒸汽温度变化率计算第三并网升速率，当中压侧的表面应力归一化处理后的值大于93时，第三并网升速率为0；当中压侧的表面应力归一化处理后的值小于0时，第三并网升速率为10；当中压侧的表面应力归一化处理后的值大于等于0且小于等于93时，第三并网升速率与主蒸汽温度变化率相关；其中，当主蒸汽温度变化率小于0时，第三并网升速率=
Figure 796387DEST_PATH_IMAGE030
；当
Figure 688120DEST_PATH_IMAGE031
，第三并网升速率为0；当
Figure 340818DEST_PATH_IMAGE032
，第三并网升速率=
Figure 976199DEST_PATH_IMAGE033
,其中，
Figure 397953DEST_PATH_IMAGE034
为中压侧的表面应力归一化处理后的值，
Figure 460587DEST_PATH_IMAGE035
为中压侧的表面应力的变化率归一化处理后的值，
Figure 600581DEST_PATH_IMAGE023
为主蒸汽温度变化率。基于所述中压侧的中心应力、所述中压侧的中心应力的变化率和主蒸汽温度变化率计算第四并网升速率，当中压侧的中心应力归一化处理后的值大于93时，第四并网升速率为0；当中压侧的中心应力归一化处理后的值小于0时，第四并网升速率为10；当中压侧的中心应力归一化处理后的值大于等于0且小于等于93时，第四并网升速率与主蒸汽温度变化率相关；其中，当主蒸汽温度变化率小于0时，第四并网升速率=
Figure 39653DEST_PATH_IMAGE036
；当
Figure 315913DEST_PATH_IMAGE037
，第四并网升速率为0；当
Figure 316493DEST_PATH_IMAGE038
，第四并网升速率=
Figure 943783DEST_PATH_IMAGE039
,其中，
Figure 920966DEST_PATH_IMAGE040
为中压侧的中心应力归一化处理后的值，
Figure 51733DEST_PATH_IMAGE041
为中压侧的中心应力的变化率归一化处理后的值，
Figure 721749DEST_PATH_IMAGE023
为主蒸汽温度变化率。将所述第一并网升速率、第二并网升速率、第三并网升速率和第四并网升速率中的最小值与基于所述该时间点与上一个周期时间点之间的第一基准升速率做加权平均，加权平均的平均值为该时间点的第二允许升速率，并将该时间点的所述第二允许升速率限制在0~10范围内，当该时间点为采集的首个时间点时，上一个周期时间点之间的时间段第一基准升速率则为0，这里的首个时间点为周期第一个时间点。
S2、按所述时间点采集高压缸的差胀和差胀变化率计算该时间点的第三允许升速率；按所述时间点采集中压缸的差胀和差胀变化率并计算该时间点的第四允许升速率；基于所述第三允许升速率和所述第四允许升速率计算所述时间段内的第二基准升速率。包括基于该时间点的所述第三允许升速率和第四允许升速率的最小值确定为第五允许升速率，将所述第五允许升速率与基于所述该时间点与上一个周期时间点之间的第二基准升速率做加权平均的平均值为所述时间段内的第二基准升速率，并将所述时间段内的第二基准升速率限制在0~10范围内。当该时间点为采集的首个时间点时，上一个周期时间点之间的第二基准升速率则为0，这里的首个时间点为周期第一个时间点。差胀和差胀变化率是基于信号采集确定，因此在计算第三允许升速率和计算第四允许升速率时，是基于高压缸和中压缸关于差胀的信号为好点时开始计算。
其中，所述采集高压缸的差胀和差胀变化率计算第三允许升速率包括：当高压缸的差胀归一化处理后的值大于93时，第三允许升速率的值为0%/min；当高压缸的差胀归一化处理后的值小于0时，第三允许升速率的值为10%/min；当高压缸的差胀变化率归一化处理后的值大于等于0时，第三允许升速率的值
Figure 836336DEST_PATH_IMAGE001
；当高压缸的差胀变化率归一化处理后的值小于0时；第三允许升速率的值=
Figure 351631DEST_PATH_IMAGE002
；
Figure 602483DEST_PATH_IMAGE003
为高压缸的差胀归一化处理后的值，
Figure 443401DEST_PATH_IMAGE004
为高压缸的差胀变化率归一化处理后的值。
其中，所述采集中压缸的差胀和差胀变化率并计算该时间点的第四允许升速率包括：当中压缸的差胀归一化处理后的值大于93时，第四允许升速率的值为0%/min；当中压缸的差胀归一化处理后的值小于0时，第四允许升速率的值为10%/min；当中压缸的差胀变化率归一化处理后的值大于等于0时，第四允许升速率
Figure 779704DEST_PATH_IMAGE042
；当中压缸的差胀变化率归一化处理后小于0时；第四允许升速率
Figure 874523DEST_PATH_IMAGE043
；
Figure 979882DEST_PATH_IMAGE044
为中压缸的差胀归一化处理后的值，
Figure 726121DEST_PATH_IMAGE045
为中压缸的差胀变化率归一化处理后的值。
S3、基于所述时间段内的第一基准升速率和所述时间段内的第二基准升速率中的最小值确定为所述时间段内的最终升速率。最终升速率即为升负荷过程中的周期时间点间的时间段的升速的速率大小。本实施例中的周期为1秒。
通过转子的应力情况、蒸汽温度变化情况和压缸的差胀情况来确定升负荷过程中的升速的速率大小，对汽轮机在并网时升速的速率变化实现了有效控制，避免了升负荷过程中的升速的速率过快而造成热应力的交变循环对汽轮机转子的材料寿命损耗和造成汽轮机的转子、缸体和阀门等主要部件的其他故障，并在减小汽轮机转子的材料寿命损耗和造成汽轮机的转子、缸体和阀门等主要部件的其他故障条件下使升速速率的发电效率高。
如图2所示，本实施例还提供了一种用于控制汽轮机升速率的系统，包括第一基准升速率计算模块1、第二基准升速率计算模块2和最终升速率计算模块3，所述第一基准升速率计算模块包括第一允许升速率计算模块101、第二允许升速率计算模块102和第一基准升速率确定模块103，其中，所述第一允许升速率计算模块用于基于并网后进燃气前转子的表面金属温度和表面允许应力计算第一允许升速率，所述第二允许升速率计算模块用于按周期时间点采集转子的表面应力、所述表面应力的变化率和主蒸汽温度变化率并计算该时间点的第二允许升速率，所述第一基准升速率确定模块用于基于第一允许升速率和该时间点的所述第二允许升速率中的最小值确定为时间段内的第一基准升速率，所述时间段为所述该时间点与下一个周期时间点之间的时间；所述第二基准升速率计算模块包括第三允许升速率计算模块201、第四允许升速率计算模块202和第二基准升速率确定模块203，其中所述第三允许升速率计算模块用于按所述时间点采集高压缸的差胀和差胀变化率计算第三允许升速率；所述第四允许升速率计算模块按所述时间点采集中压缸的差胀和差胀变化率并计算该时间点的第四允许升速率；第二基准升速率确定模块用于基于所述第三允许升速率和所述第四允许升速率计算第二基准升速率，所述第二基准升速率确定模块包括第一子模块2031和第二子模块2032；其中第一子模块用于基于该时间点的所述第三允许升速率和第四允许升速率的最小值确定为第五允许升速率，第二子模块用于将所述第五允许升速率与基于所述该时间点与上一个周期时间点之间的第二基准升速率做加权平均的平均值为所述时间段内的第二基准升速率。所述最终升速率计算模块用于基于所述时间段内的第一基准升速率和所述时间段内的第二基准升速率中的最小值确定为所述时间段内的最终升速率。
所述第一允许升速率计算模块包括第一初始负荷速率计算模块、第二初始负荷速率计算模块、第三初始负荷速率计算模块和第四初始负荷速率计算模块，所述第一初始负荷速率计算模块用于基于转子的高压侧的表面金属温度和表面允许应力计算高压侧转子表面允许的第一初始负荷速率；所述第二初始负荷速率计算模块用于基于转子的高压侧的表面金属温度计算转子的高压侧的中心允许的第二初始负荷速率；所述第三初始负荷速率计算模块用于基于转子的中压侧的表面金属温度和表面允许应力计算中压侧转子表面允许的第三初始负荷速率；所述第四初始负荷速率计算模块用于基于转子的中压侧的表面金属温度计算中压侧转子中心允许的第四初始负荷速率；基于所述第一初始负荷速率、第二初始负荷速率、第三初始负荷速率和第四初始负荷速率中的最小值确定为第一允许升速率。
所述第二允许升速率计算模块包括第一并网升速率计算模块、第二并网升速率计算模块、第三并网升速率计算模块和第四并网升速率计算模块；所述第一并网升速率计算模块用于基于转子的高压侧的表面应力、所述高压侧的表面应力的变化率和主蒸汽温度变化率计算第一并网升速率；第二并网升速率计算模块用于基于所述高压侧的中心应力、所述高压侧的中心应力的变化率和主蒸汽温度变化率计算第二并网升速率；第三并网升速率计算模块用于基于转子的中压侧的表面应力、所述中压侧的表面应力的变化率和主蒸汽温度变化率计算第三并网升速率；第四并网升速率计算模块用于基于所述中压侧的中心应力、所述中压侧的中心应力的变化率和主蒸汽温度变化率计算第四并网升速率；将所述第一并网升速率、第二并网升速率、第三并网升速率和第四并网升速率中的最小值与基于所述该时间点与上一个周期时间点之间的第一基准升速率做加权平均，加权平均的平均值为该时间点的第二允许升速率，并将该时间点的所述第二允许升速率限制在0~10范围内。
所述采集高压缸的差胀和差胀变化率计算第三允许升速率包括：当高压缸的差胀归一化处理后的值大于93时，第三允许升速率的值为0%/min；当高压缸的差胀归一化处理后的值小于0时，第三允许升速率的值为10%/min；当高压缸的差胀变化率归一化处理后的值大于等于0时，第三允许升速率的值
Figure 549721DEST_PATH_IMAGE046
；当高压缸的差胀变化率归一化处理后的值小于0时；第三允许升速率的值=
Figure 672398DEST_PATH_IMAGE002
，其中，
Figure 897843DEST_PATH_IMAGE003
为高压缸的差胀归一化处理后的值，
Figure 814983DEST_PATH_IMAGE004
为高压缸的差胀变化率归一化处理后的值。所述采集中压缸的差胀和差胀变化率并计算该时间点的第四允许升速率包括：当中压缸的差胀归一化处理后的值大于93时，第四允许升速率的值为0%/min；当中压缸的差胀归一化处理后的值小于0时，第四允许升速率的值为10%/min；当中压缸的差胀变化率归一化处理后的值大于等于0时，第四允许升速率
Figure 391458DEST_PATH_IMAGE047
；当中压缸的差胀变化率归一化处理后小于0时；第四允许升速率
Figure 52246DEST_PATH_IMAGE048
；
Figure 132198DEST_PATH_IMAGE049
为中压缸的差胀归一化处理后的值，
Figure 751398DEST_PATH_IMAGE050
为中压缸的差胀变化率归一化处理后的值。
本实施例中，为了避免负荷的指标升到更高的值，保证机组安全，系统还包括负荷保持模块，所述负荷保持模块用于当触发预设条件中的一个或多个时，所述最终升速率为0；所述预设条件包括：过程报警、氢气纯度低、高压缸第一级金属温度分散度高、再热缸金属温度分散度高、真空度低、轴承金属温度高、发电机氢气压力低、负荷保持、润滑油冷却器出口温度高和润滑油温异常中的一个或多个。所述负荷保持模块还用于手动屏蔽触发预设条件，当运行人员需要，可以屏蔽触发预设条件，继续保持对最终升速率的调节，操作人员通过负荷保持模块可直接与控制系统交互并做出影响热应力控制的决策。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本申请技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本申请的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种用于控制汽轮机升速率的方法，包括如下步骤：
S1、基于并网后进燃气前转子的表面金属温度和表面允许应力计算第一允许升速率；按周期时间点采集转子的表面应力、所述表面应力的变化率和主蒸汽温度变化率并计算该时间点的第二允许升速率；基于第一允许升速率和该时间点的所述第二允许升速率中的最小值确定为时间段内的第一基准升速率，所述时间段为所述该时间点与下一个周期时间点之间的时间；
S2、按所述时间点采集高压缸的差胀和差胀变化率计算该时间点的第三允许升速率；按所述时间点采集中压缸的差胀和差胀变化率并计算该时间点的第四允许升速率；基于所述第三允许升速率和所述第四允许升速率计算所述时间段内的第二基准升速率；
S3、基于所述时间段内的第一基准升速率和所述时间段内的第二基准升速率中的最小值确定为所述时间段内的最终升速率。
2.根据权利要求1所述的一种用于控制汽轮机升速率的方法，其特征在于，步骤S1中，基于并网后进燃气前转子的表面金属温度和表面允许应力计算第一允许升速率包括：基于转子的高压侧的表面金属温度和表面允许应力计算第一初始负荷速率；基于转子的高压侧的表面金属温度计算第二初始负荷速率；基于转子的中压侧的表面金属温度和表面允许应力计算第三初始负荷速率；基于转子的中压侧的表面金属温度计算第四初始负荷速率；基于所述第一初始负荷速率、第二初始负荷速率、第三初始负荷速率和第四初始负荷速率中的最小值确定为第一允许升速率。
3.根据权利要求1所述的一种用于控制汽轮机升速率的方法，其特征在于，步骤S1中，所述按周期时间点采集转子的表面应力、所述表面应力的变化率和主蒸汽温度变化率并计算该时间点的第二允许升速率包括：基于转子的高压侧的表面应力、所述高压侧的表面应力的变化率和主蒸汽温度变化率计算第一并网升速率；基于所述高压侧的中心应力、所述高压侧的中心应力的变化率和主蒸汽温度变化率计算第二并网升速率；基于转子的中压侧的表面应力、所述中压侧的表面应力的变化率和主蒸汽温度变化率计算第三并网升速率；基于所述中压侧的中心应力、所述中压侧的中心应力的变化率和主蒸汽温度变化率计算第四并网升速率；将所述第一并网升速率、第二并网升速率、第三并网升速率和第四并网升速率中的最小值与基于所述该时间点与上一个周期时间点之间的第一基准升速率做加权平均，加权平均的平均值为该时间点的第二允许升速率。
4.根据权利要求1所述的一种用于控制汽轮机升速率的方法，其特征在于，步骤S2中，所述采集高压缸的差胀和差胀变化率计算该时间点的第三允许升速率包括：当高压缸的差胀归一化处理后的值大于93时，第三允许升速率的值为0%/min；当高压缸的差胀归一化处理后的值小于0时，第三允许升速率的值为10%/min；当高压缸的差胀变化率归一化处理后的值大于等于0时，第三允许升速率的值
Figure 139355DEST_PATH_IMAGE001
；当高压缸的差胀变化率归一化处理后的值小于0时；第三允许升速率的值
Figure 525337DEST_PATH_IMAGE002
；其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为高压缸的差胀归一化处理后的值，
Figure 898549DEST_PATH_IMAGE004
为高压缸的差胀变化率归一化处理后的值。
5.根据权利要求1所述的一种用于控制汽轮机升速率的方法，其特征在于，步骤S2中，所述基于所述第三允许升速率和所述第四允许升速率计算所述时间段内的第二基准升速率包括基于该时间点的所述第三允许升速率和第四允许升速率的最小值确定为第五允许升速率，将所述第五允许升速率与基于所述该时间点与上一个周期时间点之间的第二基准升速率做加权平均的平均值为所述时间段内的第二基准升速率。
6.一种用于控制汽轮机升速率的系统，其特征在于，包括第一基准升速率计算模块、第二基准升速率计算模块和最终升速率计算模块，所述第一基准升速率计算模块包括第一允许升速率计算模块、第二允许升速率计算模块和第一基准升速率确定模块，其中，所述第一允许升速率计算模块用于基于并网后进燃气前转子的表面金属温度和表面允许应力计算第一允许升速率，所述第二允许升速率计算模块用于按周期时间点采集转子的表面应力、所述表面应力的变化率和主蒸汽温度变化率并计算该时间点的第二允许升速率，所述第一基准升速率确定模块用于基于第一允许升速率和该时间点的所述第二允许升速率中的最小值确定为时间段内的第一基准升速率，所述时间段为所述该时间点与下一个周期时间点之间的时间；所述第二基准升速率计算模块包括第三允许升速率计算模块、第四允许升速率计算模块和第二基准升速率确定模块，其中所述第三允许升速率计算模块用于按所述时间点采集高压缸的差胀和差胀变化率计算该时间点的第三允许升速率；所述第四允许升速率计算模块按所述时间点采集中压缸的差胀和差胀变化率并计算该时间点的第四允许升速率；第二基准升速率确定模块用于基于所述第三允许升速率和所述第四允许升速率计算所述时间段内的第二基准升速率；所述最终升速率计算模块用于基于所述时间段内的第一基准升速率和所述时间段内的第二基准升速率中的最小值确定为所述时间段内的最终升速率。
7.根据权利要求6所述的一种用于控制汽轮机升速率的系统，其特征在于，所述第一允许升速率计算模块包括第一初始负荷速率计算模块、第二初始负荷速率计算模块、第三初始负荷速率计算模块和第四初始负荷速率计算模块，所述第一初始负荷速率计算模块用于基于转子的高压侧的表面金属温度和表面允许应力计算第一初始负荷速率；所述第二初始负荷速率计算模块用于基于转子的高压侧的表面金属温度计算第二初始负荷速率；所述第三初始负荷速率计算模块用于基于转子的中压侧的表面金属温度和表面允许应力计算第三初始负荷速率；所述第四初始负荷速率计算模块用于基于转子的中压侧的表面金属温度计算第四初始负荷速率；基于所述第一初始负荷速率、第二初始负荷速率、第三初始负荷速率和第四初始负荷速率中的最小值确定为第一允许升速率。
8.根据权利要求6所述的一种用于控制汽轮机升速率的系统，其特征在于，所述第二允许升速率计算模块包括第一并网升速率计算模块、第二并网升速率计算模块、第三并网升速率计算模块和第四并网升速率计算模块；所述第一并网升速率计算模块用于基于转子的高压侧的表面应力、所述高压侧的表面应力的变化率和主蒸汽温度变化率计算第一并网升速率；第二并网升速率计算模块用于基于所述高压侧的中心应力、所述高压侧的中心应力的变化率和主蒸汽温度变化率计算第二并网升速率；第三并网升速率计算模块用于基于转子的中压侧的表面应力、所述中压侧的表面应力的变化率和主蒸汽温度变化率计算第三并网升速率；第四并网升速率计算模块用于基于所述中压侧的中心应力、所述中压侧的中心应力的变化率和主蒸汽温度变化率计算第四并网升速率；将所述第一并网升速率、第二并网升速率、第三并网升速率和第四并网升速率中的最小值与基于所述该时间点与上一个周期时间点之间的第一基准升速率做加权平均，加权平均的平均值为该时间点的第二允许升速率。
9.根据权利要求6所述的一种用于控制汽轮机升速率的系统，其特征在于，所述采集高压缸的差胀和差胀变化率计算第三允许升速率包括：当高压缸的差胀归一化处理后的值大于93时，第三允许升速率的值为0%/min；当高压缸的差胀归一化处理后的值小于0时，第三允许升速率的值为10%/min；当高压缸的差胀变化率归一化处理后的值大于等于0时，第三允许升速率的值
Figure DEST_PATH_IMAGE005
；当高压缸的差胀变化率归一化处理后的值小于0时；第三允许升速率的值
Figure 621655DEST_PATH_IMAGE006
，其中，
Figure 170448DEST_PATH_IMAGE003
为高压缸的差胀归一化处理后的值，
Figure 727331DEST_PATH_IMAGE004
为高压缸的差胀变化率归一化处理后的值。
10.根据权利要求6所述一种用于控制汽轮机升速率的系统，其特征在于，所述第二基准升速率确定模块包括第一子模块和第二子模块；其中第一子模块用于基于该时间点的所述第三允许升速率和第四允许升速率的最小值确定为第五允许升速率，第二子模块用于将所述第五允许升速率与基于所述该时间点与上一个周期时间点之间的第二基准升速率做加权平均的平均值为所述时间段内的第二基准升速率。
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