[發明專利]全周進汽汽輪機初壓定值的多目標優化方法

有效

• 申請號: 201210083078.5
• 申請日: 2012-03-26
• 公開（公告）號: CN102606227A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 葉敏;丁怡若;邢躍;沈維君;張巖;劉仕君
• 申請（專利權）人: 上海迪吉特控制系統有限公司
• 主分類號: F01D17/00
• 分類號: F01D17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種熱工優化控制方法，尤其涉及一種針對全周進汽汽輪機初壓定值的多目標優化及其DCS實現方法。

背景技術

大型電站汽輪機組可設計為節流調節和噴嘴調節兩種不同的配汽型式。而一般噴嘴調節的汽輪機組推薦采用定-滑-定運行方式，對全周進汽節流調節的汽輪機組多為定-滑方式，盡量采用滑壓運行的方式以減少節流損失，即使在額定負荷下也是如此。

與定壓運行比較，單元機組采用滑壓運行方式的給水壓力較低，因而給水泵的電耗也較少。但這種運行方式也有缺點，汽輪機調門全開工況雖然經濟性好，但單元機組參與變負荷調峰時的調節能力會受到影響，尤其是加負荷方向的調節能力變差。為了彌補上述缺點，在汽輪機結構和運行方式上必須加以優化。

如西門子公司生產的汽輪機多采用滑壓全周進汽及節流調節方式，其優點是結構簡單，高壓缸采用單流程設計，這使同樣參數下的葉片級通流面積比雙流程大大增加，葉片端損也大幅度下降。與其他機型的高壓缸相比，其效率要高4.5％～7％左右。高壓第一級斜置葉片設計不僅效率高，而且非常成功地解決了大功率汽輪機調節級的強度及機組的運行可靠性問題。在結構上，西門子公司采用了一種特有的補汽閥設計。該設計在汽輪機主汽門后、高壓調門前還引出了一個管道，接入一個補汽閥，相當于在主汽門后連接的第三個調節閥。補汽閥的結構與高壓調門相同，是一只單閥座的四通閥門，兩進兩出，位于高壓缸下部。從兩側主汽門后、主調門前各引出一些新蒸汽(額定進汽量8％)，經補汽閥節流降低參數(蒸汽溫度約降低30℃)后，分上下2根管道進入高壓第四、五級動葉后的空間，補汽閥節流進入第五級后，溫度低約30度，還可起到冷卻高壓汽缸作用，對大于600℃汽機更為有利。補汽閥和高調門受一個指令控制，正常運行時由高調門節流調節機組負荷，當高壓調門開足時，則通過開啟補汽閥來繼續提高機組負荷。補汽閥的開啟點一般在當功率從TMCR工況增大時開啟，可根據電網頻率變化起到調頻作用。采用補汽閥使滑壓運行機組在額定流量下，進汽壓力達到額定值，避免了全周進汽滑壓運行模式沒有用足蒸汽壓力的能力。對經濟工況與最大工況流量相差大的機組還可提高經濟性。機組在實際運行時，不必通過主調門的節流就具備調頻功能，可以避免節流損失，而且調頻反應速度快，同時可以減少鍋爐的壓力波動。因此，補汽閥與全周進汽、滑壓運行相配套是一種提高效率的先進技術。國內部分西門子或其與上汽合作生產的350MW和1000MW機組都采用了補汽閥設計。

但大多數情況下單元機組及汽輪機的運行條件是不斷變化的，如不同循環冷卻水入口溫度對應的汽機背壓、單元機組當前的電負荷、以及變化的廠用抽汽量等等，要想真正做到使全周進汽汽輪機始終處于最佳的運行狀態，無論是節流調節模式還是補汽閥模式，對全周進汽汽輪機而言，簡單按廠家提供的壓力定值曲線進行控制顯然是難以實現的。不同的運行條件下，機組的最優運行壓力定值與廠家提供的設計運行曲線會存在不同程度的偏離。

從提高機組運行經濟性角度著眼，國內外已有許多文獻對汽輪機初壓定值的優化問題進行了研究(如參考文獻[1]～[13])，研究表明最優的壓力定值并不是負荷的單值曲線，同時這些文獻也對壓力定值的問題給出了一些優化解決方案。這其中既包括了對噴嘴調節機組復合滑壓方式的優化研究，也包括了對采用補汽閥方式提高調頻能力的分析(參考文獻2)；參考文獻3～6則給出了根據汽輪機背壓(真空)和供熱等參數的變化進行滑壓定值修正的方法。

參考文獻7、8還考慮了AGC方式運行時滑壓定值的穩定性等問題。這也從側面反映出除了汽輪機本身熱力工況的變化之外，作為單元機組的一部分，全周進汽汽輪機初壓定值的優化在考慮不同運行模式影響時，同樣具有一定的特殊性。但現有的機組控制策略中大都還沒充分考慮到這些因素。

由于國內以往的亞臨界和超臨界參數的汽輪機組大多數都采用的是西屋公司(Westinghouse)技術，超超臨界汽輪機除上汽西門子生產的全周進汽汽輪機之外，東汽和哈汽引進日立、東芝技術生產的超超臨界機組均源于美國GE公司技術，也采用的是雙流調節級噴嘴配汽結構，因此，研究文獻給出的汽輪機初壓優化的實現方法大多數針對的還是噴嘴調節型式的汽輪機，對全周進汽汽輪機的初壓定值優化方法還有進一步完善和優化的必要和可能。