CN116241343B - 一种优化汽轮机运行控制及调节保安的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种优化汽轮机运行控制及调节保安的系统，涉及汽轮机调节系统技术领域，包括机组转速传感器和偏差调节模块，所述机组转速传感器连接有控制器，所述阀位控制器连接有第二比对模块，所述电流信号模块连接有电液伺服阀和调节汽阀，所述阀位控制器还连接有预调整模块，所述疲劳度模拟模块连接有机组工况传感器，所述阀位控制器还连接有指令接收模块。该优化汽轮机运行控制及调节保安的系统，基于采集的运行参数预测出该汽轮机后续的工作状态，再通过预调整模块根据疲劳度模拟模块所模拟出来的未来各时期的汽轮机运行参数，预先控制阀位控制器调整电液伺服阀和调节汽阀的开度，以实现无缝调节汽轮机的转速。
Description
技术领域
本发明涉及汽轮机调节系统技术领域，具体为一种优化汽轮机运行控制及调节保安的系统。
背景技术
汽轮机也称蒸汽透平发动机，是一种旋转式蒸汽动力装置，高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的气流后喷射到叶片上，使装有叶片排的转子旋转，同时对外做功，汽轮机是现代火力发电厂的主要设备，也用于冶金工业、化学工业、舰船动力装置中，而汽轮机控制系统主要用于控制汽轮机的转速。
现有的汽轮机调节系统采用数字电液调节系统简称DEH，其基于汽轮机的实际转速与预设转速的偏差，调整电液伺服阀、调节汽阀的开度以实现实际转速与预设转速的同步，但汽轮机长期作业的情况下会发生机械疲劳，导致同步后的实际转速会再次降低，导致需要重新调整电液伺服阀、调节汽阀的开度。
于是，有鉴于此，针对现有的结构及缺失予以研究改良，提出一种优化汽轮机运行控制及调节保安的系统。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种优化汽轮机运行控制及调节保安的系统，解决了上述背景技术中提出的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种优化汽轮机运行控制及调节保安的系统，包括机组转速传感器和偏差调节模块，所述机组转速传感器连接有控制器，且控制器连接有偏差调节模块，所述偏差调节模块包括第一比对模块、PID运算模块、阀位控制器、第二比对模块和电流信号模块，所述第一比对模块连接有PID运算模块，且PID运算模块连接有阀位控制器，所述阀位控制器连接有第二比对模块，且第二比对模块连接有电流信号模块，所述电流信号模块连接有电液伺服阀和调节汽阀，所述阀位控制器还连接有预调整模块，且预调整模块连接有疲劳度模拟模块，所述疲劳度模拟模块连接有机组工况传感器，所述阀位控制器还连接有指令接收模块。
进一步的，所述机组转速传感器用于采集现场汽轮机的转速信号与实际给定，所述控制器用于接收现场汽轮机的转速信号与实际给定。
进一步的，所述第一比对模块用于将现场汽轮机的转速信号与预设的转速进行比较，所述PID运算模块用于对现场转速信号与预设的转速值进行偏差计算，并进行PID调节作为给定。
进一步的，所述第二比对模块用于比对现场油动机实际给定和PID运算模块传输的给定，以获得偏差，所述电流信号模块用于根据偏差将其放大成电流信号。
进一步的，所述机组工况传感器用于实时采集汽轮机的运行参数，疲劳度模拟模块用于收集记录各汽轮机于不同工作状态下的运行参数，工作状态为汽轮机不同工作环境下及汽轮机不同工作周期下的运行参数，并基于各汽轮机的工作状态模拟汽轮机于不同工作状态下各时期的运行参数。
进一步的，所述预调整模块用于根据疲劳度模拟模块所模拟出来的未来各时期的汽轮机运行参数，预先控制阀位控制器调整电液伺服阀和调节汽阀的开度，以实现无缝调节汽轮机的转速。
进一步的，所述机组转速传感器还连接有判断模块，且判断模块连接有危急遮断器，所述危急遮断器连接有机械遮断阀，所述机械遮断阀连接有主汽阀和调节阀。
进一步的，所述判断模块用于判断汽轮机实际转速是否超过预设的转速阈值，所述危急遮断器用于控制机械遮断阀启动以关闭主汽阀和调节阀。
进一步的，所述第一比对模块还连接有机组工况传感器、数据库，且第一比对模块还连接有预警模块和定位模块，所述定位模块连接有诊断模块。
进一步的，所述数据库用于储存汽轮机各运行参数下的结论，结论包括正常和故障，其中故障还具有详细的故障说明和解决方法，所述预警模块用于在汽轮机有运行参数达到预设的第一阈值时向工作人员发生预警，所述定位模块用于定位达到第一阈值和超过第二阈值的运行参数的所处位置，所述诊断模块用于对达到第一阈值和超过第二阈值的运行参数进行诊断并给出诊断说明，诊断说明包括故障说明和解决方法。
本发明提供了一种优化汽轮机运行控制及调节保安的系统，具备以下有益效果：
1.该优化汽轮机运行控制及调节保安的系统，疲劳度模拟模块收集各汽轮机于不同工作环境下及不同工作周期下的运行参数，并基于各汽轮机的工作状态模拟汽轮机于不同工作状态下各时期的运行参数，基于此通过机组工况传感器实时采集汽轮机的运行参数，当汽轮机工作环境、工作周期与疲劳度模拟模块收集的工作状态一致时，基于采集的运行参数预测出该汽轮机后续的工作状态，再通过预调整模块根据疲劳度模拟模块所模拟出来的未来各时期的汽轮机运行参数，预先控制阀位控制器调整电液伺服阀和调节汽阀的开度，以实现无缝调节汽轮机的转速。
2.该优化汽轮机运行控制及调节保安的系统，机组转速传感器实时监测汽轮机转速，通过判断模块判断汽轮机实际转速是否超过预设的转速阈值，若转速超过阈值则危急遮断器控制机械遮断阀启动以关闭主汽阀和调节阀，由此实现超速保护，通过迅速切断汽源实现迅速停机，有利于避免事故扩大和设备损坏。
3.该优化汽轮机运行控制及调节保安的系统，机组工况传感器实时采集汽轮机的运行参数，并通过第一比对模块将实时运行参数与数据库中的运行参数相比较，搜寻一致的运行参数，由此知晓该汽轮机处于该运行参数下的工作状态是否正常，若运行参数达到预设的第一阈值时则表示即将故障，则通过预警模块向工作人员发生预警，并利用定位模块定位达到第一阈值的运行参数的所处位置，若运行参数超过预设的第二阈值则表示运行参数已然故障，利用定位模块定位超过预设的第二阈值的运行参数的所处位置，并基于诊断模块对达到第一阈值和超过第二阈值的运行参数进行诊断并给出诊断说明，诊断说明包括故障说明和解决方法，以便人员及时处理而维修。
4.该优化汽轮机运行控制及调节保安的系统，通过第一比对模块、第二比对模块获得汽轮机实际转速与预设转速之间的偏差，并通过电流信号模块将偏差放大成电流信号来自动控制调节电液伺服阀和调节汽阀的开度，以实现实际转速与预设转速的同步，在同步后通过指令接收模块接收自动准同期装置发出的或运行人员手动操作指令，调整机组实现同步，以便并网。
附图说明
图1为本发明一种优化汽轮机运行控制及调节保安的系统的机组转速传感器运行流程示意图；
图2为本发明一种优化汽轮机运行控制及调节保安的系统的偏差调节模块内部运行流程示意图；
图3为本发明一种优化汽轮机运行控制及调节保安的系统的指令接收模块运行流程示意图；
图4为本发明一种优化汽轮机运行控制及调节保安的系统的判断模块运行流程示意图；
图5为本发明一种优化汽轮机运行控制及调节保安的系统的预警模块运行流程示意图。
图中：1、机组转速传感器；2、控制器；3、偏差调节模块；301、第一比对模块；302、PID运算模块；303、阀位控制器；304、第二比对模块；305、电流信号模块；4、电液伺服阀；5、调节汽阀；6、预调整模块；7、疲劳度模拟模块；8、判断模块；9、危急遮断器；10、机械遮断阀；11、主汽阀；12、调节阀；13、机组工况传感器；14、数据库；15、预警模块；16、定位模块；17、诊断模块；18、指令接收模块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
如图1-图3所示，本发明提供技术方案：一种优化汽轮机运行控制及调节保安的系统，包括机组转速传感器1和偏差调节模块3，机组转速传感器1连接有控制器2，且控制器2连接有偏差调节模块3，偏差调节模块3包括第一比对模块301、PID运算模块302、阀位控制器303、第二比对模块304和电流信号模块305，第一比对模块301连接有PID运算模块302，且PID运算模块302连接有阀位控制器303，阀位控制器303连接有第二比对模块304，且第二比对模块304连接有电流信号模块305，电流信号模块305连接有电液伺服阀4和调节汽阀5，阀位控制器303还连接有预调整模块6，且预调整模块6连接有疲劳度模拟模块7，疲劳度模拟模块7连接有机组工况传感器13，阀位控制器303还连接有指令接收模块18，机组转速传感器1用于采集现场汽轮机的转速信号与实际给定，控制器2用于接收现场汽轮机的转速信号与实际给定，第一比对模块301用于将现场汽轮机的转速信号与预设的转速进行比较，PID运算模块302用于对现场转速信号与预设的转速值进行偏差计算，并进行PID调节作为给定，第二比对模块304用于比对现场油动机实际给定和PID运算模块302传输的给定，以获得偏差，电流信号模块305用于根据偏差将其放大成电流信号，机组工况传感器13用于实时采集汽轮机的运行参数，疲劳度模拟模块7用于收集记录各汽轮机于不同工作状态下的运行参数，工作状态为汽轮机不同工作环境下及汽轮机不同工作周期下的运行参数，并基于各汽轮机的工作状态模拟汽轮机于不同工作状态下各时期的运行参数，预调整模块6用于根据疲劳度模拟模块7所模拟出来的未来各时期的汽轮机运行参数，预先控制阀位控制器303调整电液伺服阀4和调节汽阀5的开度，以实现无缝调节汽轮机的转速；
具体操作如下，机组转速传感器1采集现场汽轮机的转速信号与实际给定并传输给控制器2，控制器2采用505E控制器用于接收现场汽轮机的转速信号，通过第一比对模块301将现场汽轮机的转速信号与预设的转速进行比较，而PID运算模块302对现场转速信号与预设的转速值进行偏差计算，并进行PID调节作为给定，然后第二比对模块304比对现场油动机实际给定和PID运算模块302传输的给定，以获得偏差，而电流信号模块305根据偏差将其放大成电流信号来自动控制调节电液伺服阀4和调节汽阀5的开度，以实现实际转速与预设转速的同步，在同步后通过指令接收模块18接收自动准同期装置发出的或运行人员手动操作指令，调整机组实现同步，以便并网，除此之外疲劳度模拟模块7收集其它汽轮机于不同工作环境下及不同工作周期下的运行参数，并基于各汽轮机的工作状态模拟汽轮机于不同工作状态下各时期的运行参数，基于此通过机组工况传感器13实时采集汽轮机的运行参数，当汽轮机工作环境、工作周期与疲劳度模拟模块7收集的工作状态一致时，基于采集的运行参数预测出该汽轮机后续的工作状态，再通过预调整模块6根据疲劳度模拟模块7所模拟出来的未来各时期的汽轮机运行参数，预先控制阀位控制器303调整电液伺服阀4和调节汽阀5的开度，以实现无缝调节汽轮机的转速。
如图4所示，机组转速传感器1还连接有判断模块8，且判断模块8连接有危急遮断器9，危急遮断器9连接有机械遮断阀10，机械遮断阀10连接有主汽阀11和调节阀12，判断模块8用于判断汽轮机实际转速是否超过预设的转速阈值，危急遮断器9用于控制机械遮断阀10启动以关闭主汽阀11和调节阀12；
具体操作如下，机组转速传感器1实时监测汽轮机转速，通过判断模块8判断汽轮机实际转速是否超过预设的转速阈值，若转速超过阈值则危急遮断器9控制机械遮断阀10启动以关闭主汽阀11和调节阀12，由此实现超速保护，其中主汽阀11即为最为靠近汽源的汽阀，而调节阀12等同于调节汽阀5用于调节汽轮机的转速，通过迅速切断汽源实现迅速停机，有利于避免事故扩大和设备损坏。
如图5所示，第一比对模块301还连接有机组工况传感器13、数据库14，且第一比对模块301还连接有预警模块15和定位模块16，定位模块16连接有诊断模块17，数据库14用于储存汽轮机各运行参数下的结论，结论包括正常和故障，其中故障还具有详细的故障说明和解决方法，预警模块15用于在汽轮机有运行参数达到预设的第一阈值时向工作人员发生预警，定位模块16用于定位达到第一阈值和超过第二阈值的运行参数的所处位置，诊断模块17用于对达到第一阈值和超过第二阈值的运行参数进行诊断并给出诊断说明，诊断说明包括故障说明和解决方法；
具体操作如下，机组工况传感器13实时采集汽轮机的运行参数，并通过第一比对模块301将实时运行参数与数据库14中的运行参数相比较，搜寻一致的运行参数，由此知晓该汽轮机处于该运行参数下的工作状态是否正常，若运行参数达到预设的第一阈值时则表示即将故障，则通过预警模块15向工作人员发生预警，并利用定位模块16定位达到第一阈值的运行参数的所处位置，第一阈值小于第二阈值，若运行参数超过预设的第二阈值则表示运行参数已然故障，利用定位模块16定位超过预设的第二阈值的运行参数的所处位置，并基于诊断模块17对达到第一阈值和超过第二阈值的运行参数进行诊断并给出诊断说明，诊断说明包括故障说明和解决方法，以便人员及时处理而维修。
综上，如图1-图5所示，该优化汽轮机运行控制及调节保安的系统，使用时，首先机组转速传感器1采集现场汽轮机的转速信号与实际给定并传输给控制器2，控制器2采用505E控制器用于接收现场汽轮机的转速信号，通过第一比对模块301将现场汽轮机的转速信号与预设的转速进行比较，而PID运算模块302对现场转速信号与预设的转速值进行偏差计算，并进行PID调节作为给定；
然后第二比对模块304比对现场油动机实际给定和PID运算模块302传输的给定，以获得偏差，而电流信号模块305根据偏差将其放大成电流信号来自动控制调节电液伺服阀4和调节汽阀5的开度，以实现实际转速与预设转速的同步，在同步后通过指令接收模块18接收自动准同期装置发出的或运行人员手动操作指令，调整机组实现同步，以便并网；
除此之外疲劳度模拟模块7收集其它汽轮机于不同工作环境下及不同工作周期下的运行参数，并基于各汽轮机的工作状态模拟汽轮机于不同工作状态下各时期的运行参数，基于此通过机组工况传感器13实时采集汽轮机的运行参数，当汽轮机工作环境、工作周期与疲劳度模拟模块7收集的工作状态一致时，基于采集的运行参数预测出该汽轮机后续的工作状态，再通过预调整模块6根据疲劳度模拟模块7所模拟出来的未来各时期的汽轮机运行参数，预先控制阀位控制器303调整电液伺服阀4和调节汽阀5的开度，以实现无缝调节汽轮机的转速；
机组转速传感器1实时监测汽轮机转速，通过判断模块8判断汽轮机实际转速是否超过预设的转速阈值，若转速超过阈值则危急遮断器9控制机械遮断阀10启动以关闭主汽阀11和调节阀12，由此实现超速保护，其中主汽阀11即为最为靠近汽源的汽阀，而调节阀12等同于调节汽阀5用于调节汽轮机的转速，通过迅速切断汽源实现迅速停机，有利于避免事故扩大和设备损坏；
机组工况传感器13实时采集汽轮机的运行参数，并通过第一比对模块301将实时运行参数与数据库14中的运行参数相比较，搜寻一致的运行参数，由此知晓该汽轮机处于该运行参数下的工作状态是否正常，若运行参数达到预设的第一阈值时则表示即将故障，则通过预警模块15向工作人员发生预警，并利用定位模块16定位达到第一阈值的运行参数的所处位置，第一阈值小于第二阈值，若运行参数超过预设的第二阈值则表示运行参数已然故障，利用定位模块16定位超过预设的第二阈值的运行参数的所处位置，并基于诊断模块17对达到第一阈值和超过第二阈值的运行参数进行诊断并给出诊断说明，诊断说明包括故障说明和解决方法，以便人员及时处理而维修。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (7)
1.一种优化汽轮机运行控制及调节保安的系统，包括机组转速传感器(1)和偏差调节模块(3)，其特征在于：所述机组转速传感器(1)连接有控制器(2)，且控制器(2)连接有偏差调节模块(3)，所述偏差调节模块(3)包括第一比对模块(301)、PID运算模块(302)、阀位控制器(303)、第二比对模块(304)和电流信号模块(305)，所述第一比对模块(301)连接有PID运算模块(302)，且PID运算模块(302)连接有阀位控制器(303)，所述阀位控制器(303)连接有第二比对模块(304)，且第二比对模块(304)连接有电流信号模块(305)，所述电流信号模块(305)连接有电液伺服阀(4)和调节汽阀(5)，所述阀位控制器(303)还连接有预调整模块(6)，且预调整模块(6)连接有疲劳度模拟模块(7)，所述疲劳度模拟模块(7)连接有机组工况传感器(13)，所述阀位控制器(303)还连接有指令接收模块(18)，所述机组转速传感器(1)用于采集现场汽轮机的转速信号与实际给定，所述控制器(2)用于接收现场汽轮机的转速信号与实际给定，所述第一比对模块(301)用于将现场汽轮机的转速信号与预设的转速进行比较，所述PID运算模块(302)用于对现场转速信号与预设的转速值进行偏差计算，并进行PID调节作为给定，所述第二比对模块(304)用于比对现场油动机实际给定和PID运算模块(302)传输的给定，以获得偏差，所述电流信号模块(305)用于根据偏差将其放大成电流信号，所述机组工况传感器(13)用于实时采集汽轮机的运行参数，疲劳度模拟模块(7)用于收集记录各汽轮机于不同工作状态下的运行参数，工作状态为汽轮机不同工作环境下及汽轮机不同工作周期下的运行参数，并基于各汽轮机的工作状态模拟汽轮机于不同工作状态下各时期的运行参数，所述预调整模块(6)用于根据疲劳度模拟模块(7)所模拟出来的未来各时期的汽轮机运行参数，预先控制阀位控制器(303)调整电液伺服阀(4)和调节汽阀(5)的开度，以实现无缝调节汽轮机的转速。
2.根据权利要求1所述的一种优化汽轮机运行控制及调节保安的系统，其特征在于：所述机组转速传感器(1)还连接有判断模块(8)，且判断模块(8)连接有危急遮断器(9)，所述危急遮断器(9)连接有机械遮断阀(10)，所述机械遮断阀(10)连接有主汽阀(11)和调节阀(12)。
3.根据权利要求2所述的一种优化汽轮机运行控制及调节保安的系统，其特征在于：所述判断模块(8)用于判断汽轮机实际转速是否超过预设的转速阈值，所述危急遮断器(9)用于控制机械遮断阀(10)启动以关闭主汽阀(11)和调节阀(12)。
4.根据权利要求3所述的一种优化汽轮机运行控制及调节保安的系统，其特征在于：所述第一比对模块(301)还连接有机组工况传感器(13)、数据库(14)，且第一比对模块(301)还连接有预警模块(15)和定位模块(16)，所述定位模块(16)连接有诊断模块(17)。
5.根据权利要求4所述的一种优化汽轮机运行控制及调节保安的系统，其特征在于：所述数据库(14)用于储存汽轮机各运行参数下的结论，结论包括正常和故障，其中故障还具有详细的故障说明和解决方法，所述预警模块(15)用于在汽轮机有运行参数达到预设的第一阈值时向工作人员发生预警，所述定位模块(16)用于定位达到第一阈值和超过第二阈值的运行参数的所处位置，所述诊断模块(17)用于对达到第一阈值和超过第二阈值的运行参数进行诊断并给出诊断说明，诊断说明包括故障说明和解决方法。
6.根据权利要求5所述的一种优化汽轮机运行控制及调节保安的系统的控制方法，其特征在于：所述控制方法包括以下步骤：
步骤一：机组转速传感器(1)采集现场汽轮机的转速信号与实际给定并传输给控制器(2)，控制器(2)接收现场汽轮机的转速信号后通过第一比对模块(301)将现场汽轮机的转速信号与预设的转速进行比较，而PID运算模块(302)对现场转速信号与预设的转速值进行偏差计算，并进行PID调节作为给定；
步骤二：第二比对模块(304)比对现场油动机实际给定和PID运算模块(302)传输的给定，以获得偏差，而电流信号模块(305)根据偏差将其放大成电流信号来自动控制调节电液伺服阀(4)和调节汽阀(5)的开度，以实现实际转速与预设转速的同步，在同步后通过指令接收模块(18)接收自动准同期装置发出的或运行人员手动操作指令，调整机组实现同步，以便并网；
步骤三：疲劳度模拟模块(7)收集其它汽轮机于不同工作环境下及不同工作周期下的运行参数，并基于各汽轮机的工作状态模拟汽轮机于不同工作状态下各时期的运行参数，基于此通过机组工况传感器(13)实时采集汽轮机的运行参数，当汽轮机工作环境、工作周期与疲劳度模拟模块(7)收集的工作状态一致时，基于采集的运行参数预测出该汽轮机后续的工作状态，再通过预调整模块(6)根据疲劳度模拟模块(7)所模拟出来的未来各时期的汽轮机运行参数，预先控制阀位控制器(303)调整电液伺服阀(4)和调节汽阀(5)的开度，以实现无缝调节汽轮机的转速；
步骤四：机组转速传感器(1)实时监测汽轮机转速，通过判断模块(8)判断汽轮机实际转速是否超过预设的转速阈值，若转速超过阈值则危急遮断器(9)控制机械遮断阀(10)启动以关闭主汽阀(11)和调节阀(12)，由此实现超速保护，其中主汽阀(11)即为最为靠近汽源的汽阀，而调节阀(12)等同于调节汽阀(5)用于调节汽轮机的转速。
7.根据权利要求6所述的一种优化汽轮机运行控制及调节保安的系统的控制方法，其特征在于：所述控制方法还包括：
步骤五：机组工况传感器(13)实时采集汽轮机的运行参数，并通过第一比对模块(301)将实时运行参数与数据库(14)中的运行参数相比较，搜寻一致的运行参数，由此知晓该汽轮机处于该运行参数下的工作状态是否正常，若运行参数达到预设的第一阈值时则表示即将故障，则通过预警模块(15)向工作人员发生预警，并利用定位模块(16)定位达到第一阈值的运行参数的所处位置；
步骤六：第一阈值小于第二阈值，若运行参数超过预设的第二阈值则表示运行参数已然故障，利用定位模块(16)定位超过预设的第二阈值的运行参数的所处位置，并基于诊断模块(17)对达到第一阈值和超过第二阈值的运行参数进行诊断并给出诊断说明，诊断说明包括故障说明和解决方法，以便人员及时处理而维修。
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| JPH01110813A (ja) * | 1987-10-23 | 1989-04-27 | Hitachi Ltd | タービン制御装置 |
| CN101307699A (zh) * | 2007-05-14 | 2008-11-19 | 上海电气电站设备有限公司 | 用于电站汽轮机组的数字式电液控制系统 |
| JP2011052553A (ja) * | 2009-08-31 | 2011-03-17 | Toshiba Corp | 蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法 |
| CN108664006A (zh) * | 2018-07-02 | 2018-10-16 | 大唐环境产业集团股份有限公司 | 一种基于分区控制和先进控制的scr脱硝智能喷氨优化方法及系统 |
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2023
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Patent Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| JPH01110813A (ja) * | 1987-10-23 | 1989-04-27 | Hitachi Ltd | タービン制御装置 |
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