CN219605361U - 一种火电灵活性机组管控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种火电灵活性机组管控系统，包括锅炉、汽轮机高中压缸、汽轮机低压缸、发电机、凝汽器、冷却组件、除氧器和控制子系统；锅炉内设有过热器和再热器，过热器出汽口与汽轮机高中压缸进汽口之间连通有主蒸汽管道，汽轮机高中压缸出汽口和再热器进汽口之间连通有再热蒸汽管道冷段，再热器出汽口和汽轮机低压缸进汽口之间依次连通有再热蒸汽管道热段和低压缸进汽管道，汽轮机低压缸抽汽口与除氧器的进汽口之间连通有低压抽汽管道，再热蒸汽管道热段连通有高压抽汽管道，高压抽汽管道上连通有高压抽汽电动门，低压缸进汽管道上连通有低压缸进汽门，低压抽汽管道连通有低压抽汽电动门；本实用新型能够解决热电矛盾和机组调频的技术问题。

Description

一种火电灵活性机组管控系统

技术领域

本实用新型涉及火电机组灵活性技术领域，特别是涉及一种火电灵活性机组管控系统。

背景技术

新能源发电出力具有随机性、波动性和间歇性特点，水电、核电具有发电边界成本近似为零的特点，高比例接入电力系统后，前者增加了系统调节负担，后者将主要带基本负荷运行，不宜频繁调节，这就要求常规电源不仅要跟随负荷变化，还要平衡新能源的出力波动。因此无论从现有庞大火力发电机组容量的消纳以及技术实现难度的角度出发，加快能源技术创新，挖掘燃煤机组调峰潜力，提升火电运行灵活性，必然是全面提高电力系统调峰和新能源消纳能力最为现实的选择。

火电机组进行灵活性改造后，涉及到热电矛盾以及机组调峰调频的技术问题，因此，提出一种火电灵活性机组管控系统来解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种火电灵活性机组管控系统，既能够解决热电矛盾和机组调频的技术问题，还能解决锅炉低负荷稳燃、水动力安全、受热面安全、低负荷脱硝、空气预热器安全等监测的问题，又能对深度调峰运行工况下高温金属部件的状态和劣化趋势进行分析，保证整个系统安全稳定运行。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种火电灵活性机组管控系统，包括锅炉、汽轮机高中压缸、汽轮机低压缸、发电机、凝汽器、冷却组件、除氧器和控制子系统；

上述锅炉内设有过热器和再热器，上述过热器出汽口与上述汽轮机高中压缸进汽口之间连通有主蒸汽管道，上述汽轮机高中压缸出汽口和上述再热器进汽口之间连通有再热蒸汽管道冷段，上述再热器出汽口和上述汽轮机低压缸进汽口之间依次连通有再热蒸汽管道热段和低压缸进汽管道，上述低压缸进汽管道的出汽口与上述凝汽器的进汽口连通，上述凝汽器的出汽口与上述除氧器的进水口连通，上述汽轮机低压缸抽汽口与上述除氧器的进汽口之间连通有低压抽汽管道，上述除氧器的出水口与上述过热器进水口之间连通有高压给水管道；

上述再热蒸汽管道热段连通有高压抽汽管道，上述高压抽汽管道上连通有高压抽汽电动门，上述低压缸进汽管道上连通有低压缸进汽门，上述低压抽汽管道连通有低压抽汽电动门，上述高压抽汽电动门、上述低压缸进汽门和上述低压抽汽电动门均与上述控制子系统电连接。

优选地，上述冷却组件包括冷却塔和水泵，上述冷却塔与上述凝汽器之间连通有冷却水上塔管道和冷却水回水管道，上述水泵连通于上述冷却水上塔管道上。

优选地，上述锅炉外侧壁分别设有第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器，上述第一温度传感器、上述第二温度传感器和上述第三温度传感器分别位于上述锅炉的下部、中部和上部，上述第一温度传感器、上述第二温度传感器和上述第三温度传感器均与上述控制子系统电连接。

优选地，上述再热器管壁上设有第四温度传感器，上述第四温度传感器与上述控制子系统电连接。

优选地，上述主蒸汽管道上设有第一位移传感器、第一振动传感器和第一载荷传感器，上述第一位移传感器、上述第一振动传感器和上述第一载荷传感器均与上述控制子系统电连接。

优选地，上述再热蒸汽管道冷段上设有第二位移传感器、第二振动传感器和第二载荷传感器，上述第二位移传感器、上述第二振动传感器和上述第二载荷传感器均与上述控制子系统电连接。

优选地，上述再热蒸汽管道热段上设有流量传感器、第三位移传感器、第三振动传感器和第三载荷传感器，上述流量传感器、上述第三位移传感器、上述第三振动传感器和上述第三载荷传感器均与上述控制子系统电连接。

优选地，上述高压给水管道上设有第四位移传感器、第四振动传感器和第四载荷传感器，上述第四位移传感器、上述第四振动传感器和上述第四载荷传感器均与上述控制子系统电连接。

优选地，上述汽轮机低压缸上设有振动监测传感器和蒸汽温度传感器，上述振动监测传感器和上述蒸汽温度传感器均与上述控制子系统电连接。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

当外界供热需求增加时，可以关闭低压缸进汽门，打开高压抽汽电动门，进一步降低机组发电出力，能够迅速提升机组供热能力，增加对外供热能力，解决机组电热矛盾的问题；当机组需要调频时，通过快速调节高压抽汽电动门，短暂快速降低对外供汽量，同时打开低压缸进汽门和短暂关闭低压抽汽电动门，迅速提升机组负荷，使机组快速达到运行要求并且稳定工作，解决机组调峰调频的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的系统框图。

附图标记说明：

1、锅炉；2、汽轮机高中压缸；3、汽轮机低压缸；4、发电机；5、凝汽器；6、冷却组件；61、冷却塔；62、水泵；63、冷却水上塔管道；64、冷却水回水管道；7、除氧器；8、过热器；9、再热器；10、主蒸汽管道；11、再热蒸汽管道冷段；12、再热蒸汽管道热段；13、低压缸进汽管道；14、低压抽汽管道；15、高压给水管道；16、高压抽汽管道；17、高压抽汽电动门；18、低压缸进汽门；19、低压抽汽电动门；20、第一温度传感器；21、第二温度传感器；22、第三温度传感器；23、第四温度传感器；24、第一位移传感器；25、第一振动传感器；26、第一载荷传感器；27、第二位移传感器；28、第二振动传感器；29、第二载荷传感器；30、流量传感器；31、第三位移传感器；32、第三振动传感器；33、第三载荷传感器；34、第四位移传感器；35、第四振动传感器；36、四载荷传感器；37、振动监测传感器；38、蒸汽温度传感器。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种火电灵活性机组管控系统，包括锅炉1、汽轮机高中压缸2、汽轮机低压缸3、发电机4、凝汽器5、冷却组件6、除氧器7和控制子系统，控制子系统可为计算机系统(图中未显示)；锅炉1内设有过热器8和再热器9，过热器8出汽口与汽轮机高中压缸2进汽口之间连通有主蒸汽管道10，汽轮机高中压缸2出汽口和再热器9进汽口之间连通有再热蒸汽管道冷段11，再热器9出汽口和汽轮机低压缸3进汽口之间依次连通有再热蒸汽管道热段12和低压缸进汽管道13，低压缸进汽管道13的出汽口与凝汽器5的进汽口连通，凝汽器5的出汽口与除氧器7的进水口连通，汽轮机低压缸3抽汽口与除氧器7的进汽口之间连通有低压抽汽管道14，除氧器7的出水口与过热器8进水口之间连通有高压给水管道15，汽轮机高中压缸2和汽轮机低压缸3同轴并带动发电机4发电；其中再热蒸汽管道热段12连通有高压抽汽管道16，高压抽汽管道16上连通有高压抽汽电动门17，低压缸进汽管道13上连通有低压缸进汽门18，低压抽汽管道14连通有低压抽汽电动门19，高压抽汽电动门17、低压缸进汽门18和低压抽汽电动门19均与控制子系统电连接。

具体的，当外界供热需求增加时，通过控制子系统迅速关闭低压缸进汽门18，汽轮机低压缸3不进汽，同时打开高压抽汽电动门17，汽体从高压抽汽管道16抽出，进一步降低机组发电出力，能够迅速提升机组供热能力，增加对外供热能力，解决机组电热矛盾的问题；另外当机组需要调频时，通过控制子系统快速调节高压抽汽电动门17，短暂快速降低对外供汽量，同时打开低压缸进汽门18和短暂关闭低压抽汽电动门19，迅速提升机组负荷，使机组快速达到运行要求并且稳定工作，机组稳定工作之后，打开低压抽汽电动门19，除氧器7正常运作，解决机组调峰调频的问题。

优选地，冷却组件6包括冷却塔61和水泵62，冷却塔61与凝汽器5之间连通有冷却水上塔管道63和冷却水回水管道64，水泵62连通于冷却水上塔管道63上，具体的，外部供热初步增加时，可以通过调节冷却塔61与凝汽器5之间的循环水量来控制机组循环水温，实现循环水余热利用供热，从而初步实现热电解耦。

优选地，锅炉1外侧壁分别设有第一温度传感器20、第二温度传感器21和第三温度传感器22，第一温度传感器20、第二温度传感器21和第三温度传感器22分别位于锅炉1的下部、中部和上部，第一温度传感器20、第二温度传感器21和第三温度传感器22均与控制子系统电连接，再热器9管壁上设有第四温度传感器23，第四温度传感器23与控制子系统电连接，通过第一温度传感器20、第二温度传感器21、第三温度传感器22和第四温度传感器23测量出锅炉1各处的温度，形成锅炉1各处的温度测点，进而把数据反馈至控制子系统内，由控制子系统进行系统分析，分析金属壁温是否符合运行温度，来判定锅炉1是否稳定运行，而且可以利用这些温度测点，分析烟道宽度方向上的热偏差，利用大数据分析灵活性调节期间影响热偏差的关键因素，为后续科学运行提供决策支持；并且通过炉内和炉外的温度数据，可以实时监测低负荷稳燃和脱硝状态，及时进行风险预警。

优选地，主蒸汽管道10上设有第一位移传感器24、第一振动传感器25和第一载荷传感器26，第一位移传感器24、第一振动传感器25和第一载荷传感器26均与控制子系统电连接，第一位移传感器24用于测定主蒸汽管道10运送蒸汽时的位移量，第一振动传感器25用于测定主蒸汽管道10在运送蒸汽时的振动量，而第一载荷传感器26用于测定主蒸汽管道10的应力状态，控制子系统通过测定主蒸汽管道10的位移量、振动量和载荷量与正常运行时位移、振动和应力状态相对比，从而判断主蒸汽管道10的风险状态，保证管道稳定运行。

具体的，再热蒸汽管道冷段11上设有第二位移传感器27、第二振动传感器28和第二载荷传感器29，第二位移传感器27、第二振动传感器28和第二载荷传感器29均与控制子系统电连接，第二位移传感器27用于测定再热蒸汽管道冷段11运送蒸汽时的位移量，第二振动传感器28用于测定再热蒸汽管道冷段11在运送蒸汽时的振动量，而第二载荷传感器29用于测定再热蒸汽管道冷段11侧壁的应力状态，控制子系统通过测定再热蒸汽管道冷段11的位移量、振动量和应力状态与正常运行时位移、振动和应力状态相对比，从而判断再热蒸汽管道冷段11的风险状态，保证管道稳定运行。

具体的，再热蒸汽管道热段12上设有流量传感器30、第三位移传感器31、第三振动传感器32和第三载荷传感器33，流量传感器30、第三位移传感器31、第三振动传感器32和第三载荷传感器33均与控制子系统电连接，第三位移传感器31用于测定再热蒸汽管道热段12运送蒸汽时的位移量，第三振动传感器32用于测定再热蒸汽管道热段12在运送蒸汽时的振动量，而第三载荷传感器33用于测定再热蒸汽管道热段12的应力状态，控制子系统通过测定再热蒸汽管道热段12的位移量、振动量和应力状态与正常运行时位移、振动和应力状态相对比，从而判断再热蒸汽管道热段12的风险状态，保证管道稳定运行。

优选地，高压给水管道15上设有第四位移传感器34、第四振动传感器35和第四载荷传感器36，第四位移传感器34、第四振动传感器35和第四载荷传感器36均与控制子系统电连接，第四位移传感器34用于测定高压给水管道15运送蒸汽时的位移量，第四振动传感器35用于测定高压给水管道15在运送蒸汽时的振动量，而第四载荷传感器36用于测定高压给水管道15受到的支撑架和吊架，从而确定支撑架和吊架是否正常工作，控制子系统通过测定高压给水管道15的位移量、振动量和应力状态，与正常运行时位移、振动和应力状态相对比，从而判断高压给水管道15的风险状态，保证管道稳定运。

控制子系统内具有上述各个管道正常运行时候的位移、振动和应力状态的阈值，通过将实时测定的位移、振动和应力状态的数据与正常运行的阈值做对比，从而自动判断上述四大动力管道状态风险，出现风险及时处理，从而保证四大动力管道的安全运行。

优选地，汽轮机低压缸3上设有振动监测传感器37和蒸汽温度传感器38，振动监测传感器37和蒸汽温度传感器38均与控制子系统电连接，对外供汽期间，通过实时监测汽轮机低压缸3上的振动值和温度值，反馈至控制子系统内，与汽轮机低压缸3正常运行的振动阈值和温度阈值相对比，判断低压缸工作是否正常。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种火电灵活性机组管控系统，其特征在于，包括锅炉、汽轮机高中压缸、汽轮机低压缸、发电机、凝汽器、冷却组件、除氧器和控制子系统；

所述锅炉内设有过热器和再热器，所述过热器出汽口与所述汽轮机高中压缸进汽口之间连通有主蒸汽管道，所述汽轮机高中压缸出汽口和所述再热器进汽口之间连通有再热蒸汽管道冷段，所述再热器出汽口和所述汽轮机低压缸进汽口之间依次连通有再热蒸汽管道热段和低压缸进汽管道，所述低压缸进汽管道的出汽口与所述凝汽器的进汽口连通，所述凝汽器的出汽口与所述除氧器的进水口连通，所述汽轮机低压缸抽汽口与所述除氧器的进汽口之间连通有低压抽汽管道，所述除氧器的出水口与所述过热器进水口之间连通有高压给水管道；

所述再热蒸汽管道热段连通有高压抽汽管道，所述高压抽汽管道上连通有高压抽汽电动门，所述低压缸进汽管道上连通有低压缸进汽门，所述低压抽汽管道连通有低压抽汽电动门，所述高压抽汽电动门、所述低压缸进汽门和所述低压抽汽电动门均与所述控制子系统电连接。

2.根据权利要求1所述的火电灵活性机组管控系统，其特征在于，所述冷却组件包括冷却塔和水泵，所述冷却塔与所述凝汽器之间连通有冷却水上塔管道和冷却水回水管道，所述水泵连通于所述冷却水上塔管道上。

3.根据权利要求1所述的火电灵活性机组管控系统，其特征在于，所述锅炉外侧壁分别设有第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器，所述第一温度传感器、所述第二温度传感器和所述第三温度传感器分别位于所述锅炉的下部、中部和上部，所述第一温度传感器、所述第二温度传感器和所述第三温度传感器均与所述控制子系统电连接。

4.根据权利要求3所述的火电灵活性机组管控系统，其特征在于，所述再热器管壁上设有第四温度传感器，所述第四温度传感器与所述控制子系统电连接。

5.根据权利要求1所述的火电灵活性机组管控系统，其特征在于，所述主蒸汽管道上设有第一位移传感器、第一振动传感器和第一载荷传感器，所述第一位移传感器、所述第一振动传感器和所述第一载荷传感器均与所述控制子系统电连接。

6.根据权利要求1所述的火电灵活性机组管控系统，其特征在于，所述再热蒸汽管道冷段上设有第二位移传感器、第二振动传感器和第二载荷传感器，所述第二位移传感器、所述第二振动传感器和所述第二载荷传感器均与所述控制子系统电连接。

7.根据权利要求1所述的火电灵活性机组管控系统，其特征在于，所述再热蒸汽管道热段上设有流量传感器、第三位移传感器、第三振动传感器和第三载荷传感器，所述流量传感器、所述第三位移传感器、所述第三振动传感器和所述第三载荷传感器均与所述控制子系统电连接。

8.根据权利要求1所述的火电灵活性机组管控系统，其特征在于，所述高压给水管道上设有第四位移传感器、第四振动传感器和第四载荷传感器，所述第四位移传感器、所述第四振动传感器和所述第四载荷传感器均与所述控制子系统电连接。

9.根据权利要求1所述的火电灵活性机组管控系统，其特征在于，所述汽轮机低压缸上设有振动监测传感器和蒸汽温度传感器，所述振动监测传感器和所述蒸汽温度传感器均与所述控制子系统电连接。