CN115289449A - 一种tca冷却器温差控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种TCA冷却器温差控制系统，包括低压汽包及相连的给水泵、省煤器、设有壳侧空气进口管及壳侧空气出口管的TCA冷却器、高压汽包、凝汽器、燃气轮机控制系统；它通过增设连通冷却器给水进口管道与冷却器给水出口管道的旁路管道，旁路管道上设有旁路调节阀，并在旁路管道与冷却器给水出口管道连接处后侧的冷却器给水出口管道上设有温度变送器Ⅰ，在旁路管道与冷却器给水出口管道连接处前侧的冷却器给水出口管道上设有温度变送器Ⅱ及压力变送器；本发明可实现TCA冷却器空气出口温度按设定温度运行，保证燃气轮机的效率和安全，且精准调节TCA冷却器出口的给水温度，彻底解决了TCA冷却器给水汽化问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种TCA冷却器温差控制系统，特别是用于燃气轮机空气冷却系统的TCA冷却器温差控制系统。
背景技术
TCA(燃机透平冷却空气)冷却器是燃气轮机必需配置的辅助设备，其作用是用低温的高压给水来冷却从燃机压气机室抽取的部分高温高压空气，经过冷却、过滤后的高温高压空气对透平转子和动叶进行冷却；经过TCA冷却器的给水被加热后，在正常运行阶段回到高压汽包内；在燃机启动和停机阶段，TCA冷却器给水不具备进入高压汽包的条件，则疏至凝汽器内；
为了保证燃气轮机热通道部件的最佳冷却效果，机组在满负荷时，不同的环境条件下均需控制TCA冷却器空气出口温度约230 ℃左右；若TCA冷却器空气出口温度偏高，热通道部件寿命将会缩短：若TCA冷却器空气出口温度偏低，燃机效率将会明显下降。
为保证TCA冷却器长期连续安全运行，不允许TCA冷却器管侧给水发生汽化，以避免给水管道振动和磨蚀。为确保TCA 冷却器出口空气温度达标，当燃机低负荷运行时， TCA冷却器给水流量的调整会导致TCA冷却器给水出口温度升高。
在燃机运行的不同阶段，TCA冷却器空气出口温度不同。比如，在启动阶段(从燃机启动至全速空载)的TCA冷却器空气出口温度需低于100℃；在满负荷下，TCA冷却器的空气出口温度须低于230℃。TCA 冷却器的空气出口温度对燃机的安全运行非常重要。在燃机启动和90%负荷以下，通过控制TCA冷却器的给水水量来控制TCA冷却器的空气出口温度； 到燃机90%-100%负荷， 通过控制TCA 冷却器空气出口的温度控制TCA冷却器的给水流量。整个其控制过程需要流量控制和温度控制，相互切换，流程复杂。
TCA冷却器给水系统的温度控制方式以给水流量控制为中心，间接控制TCA冷却器的空气出口温度。根据TCA冷却器的传热计算对应空气出口温度对应下的给水流量，确定设计流量；再根据设定流量和调节阀门前后压差计算得出该阀门的CV值，然后根据逻辑中预设的CV曲线算出阀门的开度。阀门实际CV曲线与预设CV曲线往往不完全吻合，存在差异，导致计算出的开度与设定的流量值存在较大偏差，无法满足燃机运行的冷却需求，情况严重时甚至可能威胁机组安全。
目前， TCA冷却器的给水系统大致有两种方案：(1)TCA冷却器的给水全部由余热锅炉高压给水泵提供；(2)TCA冷却器的给水全部由专门设置的TCA给水泵提供。
为避免TCA冷却器管侧给水的汽化，第一种方案为了避免TCA冷却器的给水管道发生汽蚀，提高了TCA冷却器和省煤器给水的压力，此时，高压给水泵将维持较高的运行压力。当机组负荷的下降，如果高压给水泵出口一直维持高压，给水泵的厂用电消耗量将会大幅增加，不利于整个电厂节能降耗；并影响省煤器选型，因高压给水而选择高等级的材料，增加省煤器成本。第二种方案系统比第一种方案系统多配置了单独的TCA给水泵，该给水泵需特殊设计，价格高且不易采购，设置的高（低）压分泵在高（低）负荷时功耗较方案一高，整体经济性较差。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的上述不足，提供一种TCA冷却器温差控制系统，它无需单独设置TCA冷却器给水泵，整体经济性好，并实现TCA冷却器空气出口温度按设定温度运行，保证燃气轮机的效率和安全，且精准调节TCA冷却器出口的给水温度，彻底解决了TCA冷却器给水汽化问题。
为了达到上述目的，本发明的一种TCA冷却器温差控制系统，包括低压汽包及相连的给水泵、省煤器、设有壳侧空气进口管及壳侧空气出口管的TCA冷却器、高压汽包、凝汽器、燃气轮机控制系统；其特征在于：给水泵的出口通过给水进口管道与省煤器的进水端相连，给水进口管道上设有节流装置，省煤器的出水端通过出口管道与高压汽包给水进口管道相连；给水泵的出口还通过冷却器给水进口管道与TCA冷却器的进口相连，冷却器给水进口管道上设有冷却器给水调节阀，TCA冷却器的出口连有冷却器给水出口管道，冷却器给水进口管道通过旁路管道与冷却器给水出口管道相连，旁路管道上设有旁路调节阀，在旁路管道与冷却器给水出口管道连接处后侧的冷却器给水出口管道上设有温度变送器Ⅰ，冷却器给水出口管道通过支管与凝汽器相连，支管上设有凝汽器调节阀，冷却器给水出口管道还通过给水支管与高压汽包给水进口管道相连，给水支管上设有给水支管调节阀，在旁路管道与冷却器给水出口管道连接处前侧的冷却器给水出口管道上设有温度变送器Ⅱ及压力变送器，高压汽包给水进口管道上设有汽包给水调节阀；壳侧空气进口管上设有温度变送器Ⅲ，壳侧空气出口管上设有温度变送Ⅳ；温度变送器Ⅰ、温度变送器Ⅱ、温度变送器Ⅲ、温度变送器Ⅳ及压力变送器均与燃气轮机控制系统相连。
上述节流装置可以为节流孔板；
上述节流装置也可以为电动调节阀；
本发明使用的给水泵是为省煤器输送给水的高压/中压给水泵，无需单独设置TCA冷却器给水泵，并由节流装置实现流经TCA冷却器给水与流经省煤器的给水的比例分配，经济性好；
在燃机运行的不同阶段，TCA冷却器空气出口温度不同；在燃机启动和停机阶段，TCA冷却器给水不具备进入高压汽包的条件，则打开凝汽器调节阀将其疏至凝汽器内；在燃气轮机正常运行时则通过燃气轮机控制系统设定不同的TCA冷却器空气出口温度控制值、给水压力及TCA冷却器出口管道的给水控制温度，利用温度变送器Ⅲ及温度变送Ⅳ实测温度值与设定出口温度控制值的温差，调节冷却器给水调节阀的开度，保障TCA冷却器壳侧空气出口温度在控制范围内运行，保证燃气轮机的效率和安全，同时由压力变送器检测的给水压力确定TCA冷却器出口管道内给水的控制温度，温度变送器Ⅰ实测TCA冷却器出口管道内的给水温度，可控制该给水温度低于给水压力下的饱和温度，并通过温度变送器Ⅱ实时检测的给水温度与给水设定控制温度的差值、调节旁路调节阀的开度，精准调节TCA冷却器出口的给水温度，保障该给水按控制温度运行，避免了负荷变化导致的给水汽化，解决给水管道振动和磨蚀问题，同时降低了给水泵的运行压力、给水管道的设计压力及厂用电消耗，实现了燃气轮机整个运行过程均按温差进行控制，系统控制更简捷、可靠；
作为本发明的进一步改进，所述冷却器给水调节阀、旁路调节阀、凝汽器调节阀、给水支管调节阀及汽包给水调节阀均为气动调节阀，它们均与燃气轮机控制系统相连；可实现各调节阀的自动控制；
作为本发明的进一步改进，所述电动调节阀与燃气轮机控制系统相连；可实现电动调节阀的自动控制；
综上所述，本发明无需单独设置TCA冷却器给水泵，整体经济性好，并实现TCA冷却器空气出口温度按设定温度运行，保证燃气轮机的效率和安全，且精准调节TCA冷却器出口的给水温度，彻底解决了TCA冷却器给水汽化问题。
附图说明
图1为本发明实施例一的结构示意图。
图2为本发明实施例二的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1所示，该实施例的一种TCA冷却器温差控制系统，包括低压汽包1及相连的给水泵2、省煤器3、设有壳侧空气进口管24及壳侧空气出口管25的TCA冷却器4、高压汽包5、凝汽器6、燃气轮机控制系统（未示出）；给水泵2的出口通过给水进口管道7与省煤器3的进水端相连，给水进口管道7上设有节流孔板8，省煤器3的出水端通过出口管道9与高压汽包给水进口管道10相连；给水泵2的出口还通过冷却器给水进口管道11与TCA冷却器4的进口相连，冷却器给水进口管道11上设有冷却器给水调节阀12，TCA冷却器4的出口连有冷却器给水出口管道13，冷却器给水进口管道11通过旁路管道14与冷却器给水出口管道13相连，旁路管道14上设有旁路调节阀15，在旁路管道14与冷却器给水出口管道13连接处后侧的冷却器给水出口管道13上设有温度变送器16，冷却器给水出口管道13通过支管17与凝汽器6相连，支管17上设有凝汽器调节阀18，冷却器给水出口管道13还通过给水支管19与高压汽包给水进口管道10相连，给水支管19上设有给水支管调节阀20，在旁路管道14与冷却器给水出口管道13连接处前侧的冷却器给水出口管道13上设有温度变送器21及压力变送器22，高压汽包给水进口管道10上设有汽包给水调节阀23；壳侧空气进口管24上设有温度变送器26，壳侧空气出口管25上设有温度变送27；温度变送器16、温度变送器21、温度变送器26、温度变送器27及压力变送器22均与燃气轮机控制系统相连；冷却器给水调节阀12、旁路调节阀15、凝汽器调节阀18、给水支管调节阀20及汽包给水调节阀23均为气动调节阀，它们均与燃气轮机控制系统相连。
各温度变送器可采用热电偶；使用时，壳侧空气进口管24与燃机压气机室相连，壳侧空气出口管25末端与燃机的透平转子和动叶相连；本发明使用的给水泵2是为省煤器3输送给水的高压/中压给水泵，无需单独设置TCA冷却器给水泵，给水泵2的出口端通过节流孔板8实现流经TCA冷却器4给水（含旁路管道14）与流经省煤器3的给水的比例分配，经济性好；
燃机运行的不同阶段，TCA冷却器4的空气出口温度不同；根据燃机运行阶段的不同设定不同的TCA冷却器空气出口温度控制值。则通过燃气轮机控制系统根据各阶段的给水压力，自动设定TCA冷却器出口管道的给水控制温度Tc。首先根据温度变送器27实测温度值与设定出口温度控制值的温差，燃机控制系统自动调节冷却器给水调节阀12的开度，保障TCA冷却器4壳侧空气出口温度在控制范围内运行，保证燃气轮机的效率和安全；同时由压力变送器22检测冷却器给水出口管道13内的给水压力，由燃机控制系统分析出给水压力下的饱和温度Ts，设置的给水控制温度Tc比给水压力下的饱和温度Ts低，并根据工程运行情况留有一定的余量；温度变送器21测量出TCA冷却器给水出口管道13内的给水温度T1传至燃机控制系统进行比较、分析，燃机控制系统自动调节旁路调节阀15的开度，以控制旁路管道14的给水流量，从而达到控制T1接近Tc运行；同时将温度变送器21测量的温度T2传送到燃机控制系统，通过调节冷却器给水调节阀的开度控制T2值小于Ts；给水负荷变化时，根据给水压力不同，自动调节冷却器给水调节阀12和旁路调节阀15的开度，精准调节TCA冷却器4出口的给水温度，保障该给水按控制温度运行，避免了负荷变化导致的给水汽化，解决给水管道振动和磨蚀问题，同时降低了给水泵2的运行压力、给水管道的设计压力及厂用电消耗，实现了燃气轮机整个运行过程均按温差进行控制，系统控制更简捷、可靠；
实施例二
本实施例与实施例一的区别仅在于：由电动调节阀28代替节流孔板8，同样可起到节流的效果，实现流经TCA冷却器4给水与流经省煤器3给水的比例分配；电动调节阀28与燃气轮机控制系统相连，可实现电动调节阀28的自动控制。
Claims (5)
1.一种TCA冷却器温差控制系统，包括低压汽包及相连的给水泵、省煤器、设有壳侧空气进口管及壳侧空气出口管的TCA冷却器、高压汽包、凝汽器、燃气轮机控制系统；其特征在于：给水泵的出口通过给水进口管道与省煤器的进水端相连，给水进口管道上设有节流装置，省煤器的出水端通过出口管道与高压汽包给水进口管道相连；给水泵的出口还通过冷却器给水进口管道与TCA冷却器的进口相连，冷却器给水进口管道上设有冷却器给水调节阀，TCA冷却器的出口连有冷却器给水出口管道，冷却器给水进口管道通过旁路管道与冷却器给水出口管道相连，旁路管道上设有旁路调节阀，在旁路管道与冷却器给水出口管道连接处后侧的冷却器给水出口管道上设有温度变送器Ⅰ，冷却器给水出口管道通过支管与凝汽器相连，支管上设有凝汽器调节阀，冷却器给水出口管道还通过给水支管与高压汽包给水进口管道相连，给水支管上设有给水支管调节阀，在旁路管道与冷却器给水出口管道连接处前侧的冷却器给水出口管道上设有温度变送器Ⅱ及压力变送器，高压汽包给水进口管道上设有汽包给水调节阀；壳侧空气进口管上设有温度变送器Ⅲ，壳侧空气出口管上设有温度变送Ⅳ；温度变送器Ⅰ、温度变送器Ⅱ、温度变送器Ⅲ、温度变送器Ⅳ及压力变送器均与燃气轮机控制系统相连。
2.根据权利要求1所述的一种TCA冷却器温差控制系统，其特征在于：所述节流装置为节流孔板。
3.根据权利要求1或2所述的一种TCA冷却器温差控制系统，其特征在于：所述节流装置为电动调节阀。
4.根据权利要求3所述的一种TCA冷却器温差控制系统，其特征在于：所述冷却器给水调节阀、旁路调节阀、凝汽器调节阀、给水支管调节阀及汽包给水调节阀均为气动调节阀，它们均与燃气轮机控制系统相连。
5.根据权利要求3所述的一种TCA冷却器温差控制系统，其特征在于：所述电动调节阀与燃气轮机控制系统相连。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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