CN206830241U - 汽轮机的配汽系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型的汽轮机的配汽系统，所述汽轮机包括第一、第二、第三、第四调节阀，其中所述第一调节阀和所述第四调节阀对角设置，所述第二调节阀和所述第三调节阀对角设置，所述配汽系统包括：复合阀运行模式：所述汽轮机在初始启动时，所述第一、第二、第三、第四调节阀同时启动；第一检测模块，以检测汽轮机是否达到顺序阀切换条件；以及切换控制模块，与所述第一检测模块连接以控制汽轮机从所述复合阀运行模式切换至顺序阀运行模式：关闭所述第一、第二、第三、第四调节阀中的一者或多者，并按照预设的开启顺序及开度大小开启所述第一、第二、第三、第四调节阀。本实用新型可实现复合阀运行模式和顺序阀运行模式之间的无扰自动切换，降低调节阀门的节流损失和给水泵功耗，从而改善机组在中、低负荷工况下的经济性。

Description

汽轮机的配汽系统

技术领域

本实用新型涉及汽轮机技术领域，尤其涉及一种汽轮机的配汽系统。

背景技术

汽轮机是一种以蒸汽为动力，将蒸汽的能量转化成机械功的旋转机械，其广泛应用于大型发电系统中。为满足用户实际用电量需求，汽轮机必须经常调整其功率，以使电机功率与外界变动的负荷保持平衡。改变汽轮机功率最直接、最有效的方式就是控制其进汽量，进汽量发生变化时汽轮机的功率也会随之发生变化，即汽轮机配汽。

目前汽轮机主要的配汽方式采用节流配汽，即单阀配汽模式，是指所有调节阀同步动作，同时开启且开度相同，相当于单个调节阀工作。机组在偏离设计工况运行时，调节阀存在严重的节流损失，降低机组运行的经济性。另一种配汽方式为喷嘴配汽的顺序阀模式，多个调节阀依次开启，各调节阀按照一定的顺序有计划地动作从而改变汽轮机的进汽面积，每个调节阀门的开度是根据自身的流量曲线对应的指令输出。在低负荷运行时，只有一个或两个阀门有节流损失，其与阀门全开或全关，因此调节效率较高，机组运行经济性较好。复合阀模式是指中低负荷采用单阀调节逐步过渡到高负荷时喷嘴调节，同单阀模式一样存在严重的节流损失。因此，配汽方式在机组运行中常常要进行切换，多是从复合阀方式或单阀方式切换至顺序阀方式，而且希望配汽方式可以进行无扰自动切换，即切换过程中尽可能减少负荷波动，且降低调节阀的节流损失。切换过程无需退出CCS控制，也可以在较大负荷范围内手动切换。

因此，有必要提供一种改进的汽轮机的配汽系统，以克服以上缺陷。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种优化的汽轮机的配汽系统，其可实现复合阀运行模式和顺序阀运行模式之间的无扰自动切换，降低调节阀门的节流损失和给水泵功耗，从而改善机组在中、低负荷工况下的经济性。

为实现以上目的，本实用新型提供一种汽轮机的配汽系统，所述汽轮机包括第一、第二、第三、第四调节阀，其中所述第一调节阀和所述第四调节阀对角设置，所述第二调节阀和所述第三调节阀对角设置，所述配汽系统包括：

复合阀运行模式：所述汽轮机在初始启动时，所述第一、第二、第三、第四调节阀同时启动；

第一检测模块，以检测汽轮机是否达到顺序阀切换条件；以及

切换控制模块，与所述第一检测模块连接以控制汽轮机从所述复合阀运行模式切换至顺序阀运行模式：关闭所述第一、第二、第三、第四调节阀中的一者或多者，并按照预设的开启顺序及开度大小开启所述第一、第二、第三、第四调节阀。

较佳地，所述顺序阀切换条件包括：所述汽轮机的负荷大于预定负荷，所述第一、第二、第三、第四调节阀未在进行阀门活动试验，且未收到回路切除信号。较佳地，所述预定负荷为200MW。

较佳地，还包括用于检测负荷偏差第二检测模块以及与所述第二检测模块相连的保持模块，若负荷偏差大于第一预定值时所述保持模块自动保持原有的复合阀运行模式，若负荷偏差小于第二预定值时所述保持模块取消所述自动保持。较佳地，所述第一预定值为20MW，所述第二预定值为5MW。

较佳地，还包括第三检测模块以检测所述汽轮机机组中是否出现功率负荷不平衡(PLU)动作或是否出现跳闸保护(ETS)动作或是否出现发电机与电网解列，若是，则所述切换控制模块控制汽轮机被切换至所述复合阀运行模式，所述第一、第二、第三、第四调节阀均被同时关闭。

较佳地，所述切换控制模块用于控制所述第一调节阀和所述第三调节阀同时开启，以预定的第一阀门重叠度接着开启所述第四调节阀，以预定的第二阀门重叠度最后开启所述第二调节阀。

与现有技术相比，本实用新型的汽轮机的配汽方法及系统在机组启动时采用复合阀运行模式，在负荷增大时并机组调峰范围内自动无扰切换成顺序阀运行模式，在保证汽轮机安全运行的基础上，该顺序阀运行模式可明显降低调节阀门的节流损失和给水泵功耗、降低机组中低负荷工况中的煤耗，从而提高机组在中低负荷工况下的经济性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型汽轮机的四个调节阀的喷嘴结构布置示意图。

图2为本实用新型汽轮机的配汽方法的一个实施例的流程图。

图3为本实用新型的汽轮机的四个调节阀的阀门开度-流量特性曲线图。

图4为采用本实用新型的配汽方法进行试验获得的配汽特性曲线图。

图5为本实用新型汽轮机的配汽系统的一个实施例的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型的汽轮机包括逆时针设置的第一调节阀11、第二调节阀12、第四调节阀14、第三调节阀13、，其中第一调节阀11和第四调节阀14对角设置，第二调节阀12和第三调节阀13对角设置，由锅炉出来的高温高压蒸汽经过四个调节阀进入汽轮机。相应地，第一调节阀11、第二调节阀12、第三调节阀13、第四调节阀14通过四个喷嘴分别连接到相应的四个环形蒸汽室21、22、23、24。

作为本实用新型的汽轮机的配汽方法的改进，包括以下步骤：

301，机组初始启动时，处于复合阀运行模式，第一、第二、第三、第四调节阀11～14同时启动；

302，检测汽轮机是否到达顺序阀切换条件，若是，则执行步骤303切换；

303，切换至顺序阀运行模式，关闭第一、第二、第三、第四调节阀11～14中的一者或多者，并按照预设的开启顺序及开度大小开启第一、第二、第三、第四调节阀11～14。

其中，该顺序阀切换条件包括：该汽轮机的负荷大于预定负荷，该第一、第二、第三、第四调节阀11～14未在进行阀门活动试验，且未收到回路切除信号。当然，还包括一些机组运行的条件，例如：机组已并网。

特定地，该回路切除信号包括：汽轮机的机组负荷超出额定最大负荷或低于调峰最低负荷，例如额定最大负荷为600MW，调峰最低负荷为250MW；或汽轮机的机组中出现断路动作；或出现阀位限制保护动作；或机组的辅机(如汽动给水泵、送风机、引风机、一次风机或空预器)出现跳闸动作。若出现这些回路切除信号，将无法切换至顺序阀运行模式，继续保持原有的复合阀运行模式。

例如，在汽轮机的负荷大于200MW时，在判断其他条件均符合时，自动切换至顺序阀运行模式，其中，关闭四个调节阀中的一个或多个，并按照一定的开启顺序和开度大小进行各调节阀的阶段性开启。该预设负荷200MW，是对于额定负荷为600MW的机组，在其他额定负荷的机组里，该预定负荷可设为额定负荷的约30％。作为一个优选实施例，在顺序阀运行模式中，先同时开启第一调节阀11和第三调节阀13，继而以预定的阀门重叠度开启第四调节阀14，接着以预定的阀门重叠度开启第二调节阀13。较佳地，该阀门重叠度为95％。

特定地，各调节阀的开度可根据调阀特性曲线进行调整，图3为四个调节阀11～14的阀门开度-流量特性曲线。由图可见，各调节阀在15％开度以下，流量为0；第一调节阀11和第四调节阀14在阀门开度达到60％左右，流量达到95％左右；第二调节阀12在阀门开度达到45％左右，流量达到95％左右；第三调节阀13在阀门开度达到41％左右，流量达到95％左右。

经过优化后的汽轮机的配汽方法进行配汽后，本实用新型呈现改善的配汽特性曲线，如图4所示。

作为一个优选实施例，本实用新型的配汽方法还包括：在从复合阀运行模式切换至顺序阀运行模式之前检测负荷偏差，若负荷偏差大于第一预定值时自动保持原有的复合阀运行模式，若负荷偏差小于第二预定值时取消该自动保持。例如，当负荷偏差大于20MW时自动保持，即暂停切换；当负荷偏差小于5MW时则自动取消保持，即进行切换。较佳地，运行人员可以在切换过程中进行手动保持及取消保持。

在另外的实施例中，该配汽方法还包括从顺序阀运行模式切换至复合阀运行模式。例如，设置手动切换开关，供运行人员可以无条件切换至复合阀运行模式。又如，可设置自动切换。特定地，若出现以下情况之一，则自动切换至负荷阀运行模式：汽轮机出现功率负荷不平衡(PLU)动作、汽轮机机组中是否出现跳闸保护(ETS)动作、发电机与电网解列。

本实用新型的汽轮机的配汽方法在机组启动时采用复合阀运行模式，在负荷增大时并机组调峰范围内自动无扰切换成顺序阀运行模式，在保证汽轮机安全运行的基础上，该顺序阀运行模式可明显降低调节阀门的节流损失和给水泵功耗、降低机组中低负荷工况中的煤耗，从而提高机组在中低负荷工况下的经济性。

相应地，本实用新型的汽轮机的配汽系统400包括复合阀运行模式410、顺序阀运行模式420、第一检测模块430以及切换控制模块440。具体地，复合阀运行模式410在汽轮机在初始启动时进入，即汽轮机的第一、第二、第三、第四调节阀11～14同时启动，且开度一致。顺序阀运行模式420指四个调节阀11～14非同时启动，而是按照预设的开启顺序以及预设的开度进行阶段性开启。具体地，第一检测模块430用于检测汽轮机是否达到顺序阀切换条件，切换控制模块440与第一检测模块430连接以控制汽轮机从复合阀运行模式410切换至顺序阀运行模式420，切换的动作具体包括：关闭第一、第二、第三、第四调节阀11～14中的一个或多个，并按照预设的开启顺序及开度大小开启该第一、第二、第三、第四调节阀11～14。

优选地，顺序阀切换条件包括：汽轮机的负荷大于预定负荷，所述第一、第二、第三、第四调节阀未在进行阀门活动试验，且未收到回路切除信号时。当然，还包括一些机组运行的条件，例如：机组已并网。例如，该预定负荷设定为200MW。亦即，在机组并网的情况下，汽轮机的负荷大于200MW，且四个调节阀11～14未在进行阀门活动试验，也未收到任何回路切除信号时，第一检测模块430才会发送切换信号至切换控制模块440以触发切换，将复合阀运行模式410切换至顺序阀运行模式420。

具体地，回路切除信号包括：汽轮机的机组负荷超出额定最大负荷或低于调峰最低负荷，例如额定最大负荷为600MW，调峰最低负荷为250MW；或汽轮机的机组中出现断路动作；或出现阀位限制保护动作；或机组的辅机(如汽动给水泵、送风机、引风机、一次风机或空预器)出现跳闸动作。若出现这些回路切除信号，将无法切换至顺序阀运行模式420，继续保持原有的复合阀运行模式410。这些回路切除的判定由配汽系统400中的回路切除检测模块(图未示)执行，该回路切除检测模块与切换控制模块440连接。

作为一个优选实施例，该配汽系统400还包括与切换控制模块440相连的第二检测模块(图未示)及保持模块(图未示)，该第二检测模块用于在从复合阀运行模式410切换至顺序阀运行模式420之前检测负荷偏差，若负荷偏差大于第一预定值时，则与第二检测模块相连的保持模块将自动保持原有的复合阀运行模式410，若负荷偏差小于第二预定值时取消该自动保持，而发送切换信号至切换控制模块440进行顺序阀运行模式420的切换。例如，当负荷偏差大于20MW时自动保持，即暂停切换；当负荷偏差小于5MW时则自动取消保持，即进行切换。较佳地，运行人员可以在切换过程中进行手动保持及取消保持。这样的好处是，可以进一步防止误判而进行了不当的模式切换。相应地，可在控制面板上展示为暂停切换按钮以及切换按钮，供运行人员进行手动操作。

作为另一优选实施例，该配汽系统400还包括与切换控制模块440相连的第三检测模块(图未示)，用于检测汽轮机机组中是否出现断路动作、或是否出现功率负荷不平衡(PLU)动作、或是否出现断路动作、或是否出现发电机与电网解列，若以上任一动作被检测到，则发送切换信号至切换控制模块440以控制汽轮机从顺序阀运行模式420切换至复合阀运行模式410，即将第一、第二、第三、第四调节阀11～14重新以一致的开度被同时打开。当然，该切换动作可由手动进行切换，例如在控制面板上设置手动切换按钮，供运行人员可以无条件切换至复合阀运行模式。

作为一个优选的实施例，切换控制模块440控制用于控制先同时开启第一调节阀11和第三调节阀13，继而以预定的阀门重叠度开启第四调节阀14，接着以预定的阀门重叠度开启第二调节阀13。较佳地，该阀门重叠度为95％。上述仅仅是其中一种优选的顺序，当然，由切换控制模块440控制的顺序阀运行模式420可以有多种，例如，将第一至第三个调节阀先开启，继而以预定的阀门重叠度开启第四个调节阀，这些将可结合流量特性试验而获得。

本实用新型的汽轮机的配汽系统400在机组启动时采用复合阀运行模式410，在负荷增大时并机组调峰范围内自动无扰切换成顺序阀运行模式420，在保证汽轮机安全运行的基础上，该顺序阀运行模式420可明显降低调节阀门的节流损失和给水泵功耗、降低机组中低负荷工况中的煤耗，从而提高机组在中低负荷工况下的经济性。

以上结合最佳实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本实用新型的本质进行的修改、等效组合。

Claims (7)

1.一种汽轮机的配汽系统，所述汽轮机包括第一、第二、第三、第四调节阀，其中所述第一调节阀和所述第四调节阀对角设置，所述第二调节阀和所述第三调节阀对角设置，所述配汽系统包括：

复合阀运行模式：所述汽轮机在初始启动时，所述第一、第二、第三、第四调节阀同时启动；

第一检测模块，以检测汽轮机是否达到顺序阀切换条件；以及

切换控制模块，与所述第一检测模块连接以控制汽轮机从所述复合阀运行模式切换至顺序阀运行模式：关闭所述第一、第二、第三、第四调节阀中的一者或多者，并按照预设的开启顺序及开度大小开启所述第一、第二、第三、第四调节阀。

2.如权利要求1所述的汽轮机的配汽系统，其特征在于：所述顺序阀切换条件包括：所述汽轮机的负荷大于预定负荷，所述第一、第二、第三、第四调节阀未在进行阀门活动试验，且未收到回路切除信号。

3.如权利要求2所述的汽轮机的配汽系统，其特征在于：所述预定负荷为200MW。

4.如权利要求1所述的汽轮机的配汽系统，其特征在于：还包括用于检测负荷偏差第二检测模块以及与所述第二检测模块相连的保持模块，若负荷偏差大于第一预定值时所述保持模块自动保持原有的复合阀运行模式，若负荷偏差小于第二预定值时所述保持模块取消所述自动保持。

5.如权利要求4所述的汽轮机的配汽系统，其特征在于：所述第一预定值为20MW，所述第二预定值为5MW。

6.如权利要求1所述的汽轮机的配汽系统，其特征在于：还包括第三检测模块以检测所述汽轮机机组中是否出现功率负荷不平衡动作或是否出现跳闸保护动作或是否出现发电机与电网解列，若是，则所述切换控制模块控制汽轮机被切换至所述复合阀运行模式，所述第一、第二、第三、第四调节阀均被同时关闭。

7.如权利要求1所述的汽轮机的配汽系统，其特征在于：所述切换控制模块用于控制所述第一调节阀和所述第三调节阀同时开启，以预定的第一阀门重叠度接着开启所述第四调节阀，以预定的第二阀门重叠度最后开启所述第二调节阀。