[發明專利]660MW超臨界機組旁路控制系統及其控制方法

有效

• 申請號: 202010590380.4
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111878182B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 賴艷云;王孟;李斐;錢海龍;王金梁;王濤
• 申請（專利權）人: 中國能源建設集團華東電力試驗研究院有限公司
• 主分類號: F01K13/02
• 分類號: F01K13/02
• 代理公司: 杭州融方專利代理事務所(普通合伙) 33266
• 代理人: 沈相權

1.一種660MW超臨界機組旁路控制系統的控制方法，控制系統包括1號管道、2號管道、3號管道和4號管道，所述的3號管道的尾端、2號管道的尾端和4號管道的頭端三者通過減溫減壓器相連通，所述的1號管道的尾端與2號管道的頭端相連通，所述的1號管道與2號管道間設有支管，所述的支管中設有蒸汽輪機；

所述的3號管道與減溫減壓器間、2號管道與減溫減壓器間、蒸汽輪機與支管間分別通過閥門控制；

所述的1號管道、2號管道、3號管道、4號管道、減溫減壓器、蒸汽輪機和閥門分別通過控制器控制；

所述的支管中設有1號閥門，所述的1號閥門與蒸汽輪機間設有1.1號閥門，所述的3號管道中設有3號閥門，所述的3號閥門與減溫減壓器間設有3.1號閥門，所述的2號管道中設有2號閥門；

所述的1號閥門為主閥門，所述的1.1號閥門為主汽調節閥，所述的3號閥門為高壓減溫水隔離閥，所述的3.1號閥門為高壓減溫水調節閥，所述的2號閥門為高壓旁路閥，其特征在于按以下步驟進行：

控制方法包括甩負荷或者FCB發生時2號閥門階躍開啟開度控制，2號閥門開啟的開度是：

通過蒸汽流量計算、旁路蒸汽焓值、甩負荷期間蒸汽平衡，實現甩負荷期間蒸汽通道的無擾切換，維持機組平衡，保持機組整體的穩定；

蒸汽流量平衡關系如公式(1)所述：

Q₁＝Q₂ (1)

其中Q₁為甩負荷前1號管道通過的蒸汽流量(t/h)，Q₂為甩負荷后2號管道通過的蒸汽流量(t/h)；Q₁與負荷以及調節級壓力的關系：Q₁由調節級壓力p₁計算獲得,f(p₁)為未經溫度修正的主蒸汽流量，如公式(2)所示；

而高壓旁路閥后蒸汽流量Q₂(t/h)的數值與2號閥門開啟的開度kn(％)，2號閥門前蒸汽溫度T₂(K)，由于管道相鄰，T₂與主蒸汽溫度T₁數值相等，2號閥門前蒸汽壓力p₂(MPa)，通過2號閥門蒸汽焓值E(J/kg)通過T₂(K)、p₂(MPa)查詢可得，△P為2號閥門前后差壓；

根據2號閥門流量計算有如公式(3)所示的關系：

Q₂＝kn*ΔP*p₂*[507*(0.03*E(T₂,p₂)-18.7)] (3)

當機組正常運行，2號閥門關閉，蒸汽由1號、1.1號閥門進入，維持汽輪機運行；當機組甩負荷時，1號、1.1號閥門瞬間快速關閉，2號閥門快速打開；

為了甩負荷期間機組的安全運行，避免機組出現劇烈波動，同時維持工質平衡，由以上公式(1)(2)(3)精確計算出2號閥門甩負荷期間瞬間階躍開啟的開度,如公式(4)所示：

p₁(MPa)為1.1號閥門后蒸汽壓力，調節級壓力，p₂(MPa)為2號閥門前蒸汽壓力，T₁(K)為2號閥門前蒸汽溫度，f(p₁)為與調節級壓力對應的主蒸汽流量，未經溫度修正，蒸汽焓值E(J/kg)通過T₁(K)、p₂(MPa)查詢可得，△P為2號閥門前后差壓；

為了更精準計算2號閥門開度，對f(p₁)做分段折線函數：

當p₁≤5.8時，f(p₁)＝600；

當5.8p₁≤7.5時，f(p₁)＝600+(p₁-5.8)*88.23,

當7.5p₁≤9.43時，f(p₁)＝750+(p₁-7.5)*129.53,

當9.43p₁≤11.18時，f(p₁)＝1000+(p₁-9.43)*114.28,

當11.18p₁≤12.52時，f(p₁)＝1200+(p₁-11.18)*111.94,

當12.52p₁≤13.56時，f(p₁)＝1350+(p₁-12.52)*144.23,

當13.56p₁≤16.8時，f(p₁)＝1500+(p₁-13.56)*133.93,

當16.8p₁≤17.64時，f(p₁)＝1800+(p₁-16.8)*119.05,

當17.64p₁≤18.73時，f(p₁)＝1900+(p₁-17.64)*90.1,

2.根據權利要求1所述的660MW超臨界機組旁路控制系統的控制方法，其特征在于：

控制方法還包括2號閥門的控制目標壓力的生成方法，蒸汽壓力控制的設定值：

2號閥門階躍開啟至公式(4)計算的開度之后，進入自動控制模式，自動調節主蒸汽壓力；鍋爐負荷各個穩定點時，測試蒸汽壓力，測試完畢取穩定時的均值，作為壓力負荷對應的壓力目標設定值p₄；p₄數值由鍋爐負荷大小決定，是鍋爐負荷的相關函數，經一階慣性環節后作為高壓旁路閥壓力控制的設定值：

p₄＝f(L)*(1-e^-t/20) (5)

公式(5)中t為時間；

為了得到更精確的目標壓力，對于負荷呈一定線性關系的目標壓力p₄進行分段精確計算；計算后的數值作為甩負荷后高壓旁路開啟后自動控制的目標壓力值設定值：

當L≤30時，p₄＝10.33*(1-e^-t/20)

當30L≤40時，p₄＝(10.33+0.305*(L-30))*(1-e^-t/20)；

當40L≤50時，p₄＝(13.38+0.282*(L-40))*(1-e^-t/20)；

當50L≤60時，p₄＝(16.2+0.273*(L-50))*(1-e^-t/20)；

當60L≤70時，p₄＝(18.93+0.302*(L-60))*(1-e^-t/20)；

當70L≤80時，p₄＝(21.95+0.186*(L-70))*(1-e^-t/20)；

當80L≤90時，p₄＝(23.81+0.019*(L-80))*(1-e^-t/20)；

當90L≤100時，p₄＝24；

給水泵汽輪機入口4號管道蒸汽壓力P₄(MPa)的數值與鍋爐負荷L呈一定的線性關系，為了得到精確的4號管道蒸汽壓力數值，制定了分段函數計算，計算結果作為鍋爐負荷對應下的4號管道蒸汽壓力設定值；該設定值作為2號閥門階躍開啟后PID控制的壓力設定參數；

當L≤30時，P₄＝0.58；

當30L≤40時，P₄＝0.58+(L-30)*0.006；

當40L≤50時，P₄＝0.62+(L-40)*0.006；

當50L≤60時，P₄＝0.68+(L-50)*0.008；

當60L≤70時，P₄＝0.76+(L-60)*0.011；

當70L≤80時，P₄＝0.87+(L-70)*0.013；

當80L≤90時，P₄＝1.00+(L-80)*0.012；

當90L≤95時，P₄＝1.12+(L-90)*0.022；

當95L≤100時，P₄＝1.23+(L-95)*0.022；

當L＞100時，P₄＝1.23；

上述壓力設定值與實際蒸汽壓力的偏差進入2號閥門PID控制模塊運算，經運算輸出指令直接控制2號閥門開度，控制蒸汽壓力與甩負荷或FCB動作后的鍋爐燃燒負荷相對應。