[發明專利]一種改善機組調峰的汽輪機高調門調頻能力的評估方法

有效

• 申請號: 201810387795.4
• 申請日: 2018-04-26
• 公開（公告）號: CN110080833B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 曾凱文;萬杰;劉嘉寧;潮鑄
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司;廣東電網有限責任公司電力調度控制中心;香港大學深圳研究院
• 主分類號: F01D17/10
• 分類號: F01D17/10
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

本發明公開一種改善機組調峰的汽輪機高調門調頻能力的評估方法，包括采集機組各高調門的閥門開度從0到全開時的閥后壓力的DCS數據；計算各高調門在不同閥門開度時的蒸汽流量；根據機組各高調門的閥門開度和所計算的各高調門在不同閥門開度時的蒸汽流量，繪制閥門開度與蒸汽流量關系曲線，所繪制的關系曲線與出廠設計關系曲線相匹配，從所采集的閥后壓力的DCS數據中任意兩相鄰時刻的數據做差得出差值絕對值，判斷|ΔP|的值是否在區間[0，ΔPmax]內，當|ΔP|的值超出該區間時，判定高調門存在硬件故障。本發明基于高調門閥后壓力監測對機組負荷突變進行故障預警，實現汽輪機高調門調頻能力實時評估，改善機組調峰性能。

技術領域

本發明涉及電網調度通信領域，特別涉及一種改善機組調峰的汽輪機高調門調頻能力的評估方法。

背景技術

目前，國家大力支持發展新能源，為了使新能源電力系統穩定可靠的供給，越來越多大功率火電機組(甚至供熱機組)通過參與深度快速調峰來平抑風電等新能源給電網帶來的不穩定性。許多大型火力發電機組汽輪機在投入AGC運行模式參與調峰時經常出現負荷突變故障，嚴重影響機組的安全高效運行。一般來講，導致實際中的汽輪機發生負荷突變故障的因素很多，從公開發表的文獻資料來看，尤其是由于高壓調節閥門(一般簡稱“高調門”，用符號“GV”表示)的軟件和硬件方面問題導致汽輪機在順序閥運行方式下發生負荷突變故障的案例最多。由于高調門流量特性設計曲線與實際流量特性不匹配會導致的機組出現負荷突變故障，這一類屬于高調門的軟件故障，是目前最常見最普遍的一類故障；另外，參與負荷調節的高調門會頻繁動作，因此其驅動連接件的可靠性面臨嚴峻考驗，硬件磨損加大導致故障率增加。當高調門存在硬件連接故障時會導致汽輪機在順序閥運行方式下發生負荷突變、振蕩等影響機組調頻功能的問題。這屬于調門硬件故障，其出現頻率僅次于軟件故障。為了解決這類故障，許多研究者都對由于高調門問題而引發的負荷突變故障機理做了闡述，并提出了一些行之有效的解決措施。比如，在軟件故障方面，設計了流量特性的在線監測系統用于高調門流量特性曲線的偏差預警，在硬件方面，也提出了基于高調門開關試驗的有效診斷方法，可快速對故障進行測試診斷、有效判斷出故障的類別和原因。這些措施在實際運用中都取得了良好的效果。然而，目前高調門的硬件故障診斷方法還有一定的局限性，現有措施都是在故障發生后再對故障原因做出分析判斷，對于實際智能電廠所需的故障預警及機組調頻能力評估問題，該方法就存在時效性缺陷，不能在故障發生或即將發生時給出預警，當機組處在調峰模式時也就無法給出故障提示，在提高機組調頻能力方面所產生的效果并不是太明顯。此外，這些措施也需要專門的試驗去驗證，需要占用機組的運行時間，并且試驗數據需要專業的技術人員分析處理，這也會耗費相當長的時間。因此，及時有效的高調門調頻能力評估方法對提升機組調頻性能，提高機組安全運行性能等有很大的意義。

現有的高調門故障診斷手段是通過采集DCS數據進行精確分析，關鍵數據參數包括高調門開度、機組功率、綜合流量指令、主汽壓力、調節級后壓力、高排壓力、主汽溫度、高排溫度、調節級后溫度、#1～#3瓦溫度和振動X/Y以及EH油壓等。最終，基于弗留蓋爾公式進行實際流量(％)計算來判斷是否存在故障。這些參數能反映出高調閥發運行狀態，但是壓力作為閥門的一個關鍵表征參數，目前閥門的壓力測點只有閥前有，而閥后沒有，因此，可以通過增加閥后壓力測點來完善閥門的狀態監測；并且，閥門內部結構部件有異常時，閥前壓力是基本不變的，但是閥后壓力是會發生變化的。所以，從閥門的內部流場基本原理來看，增加閥后壓力測點是調門調頻能力實時評估的一種可行方式。