[發(fā)明專利]一種汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一次調(diào)頻動態(tài)協(xié)同控制方法

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• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112398144A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳小勇;肖艷秋;齊燕明;顏皕濤
• 申請（專利權(quán)）人: 江西大唐國際撫州發(fā)電有限責(zé)任公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/46;F01D21/00
• 代理公司: 南昌新天下專利商標(biāo)代理有限公司 36115
• 代理人: 薛端石

1.一種汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一次調(diào)頻動態(tài)協(xié)同控制方法，包括凝泵變頻節(jié)流和調(diào)頻階躍，其特征在于，將凝泵變頻節(jié)流和調(diào)頻階躍技術(shù)相結(jié)合，協(xié)同控制中回收或釋放部分用于低加換熱的蒸汽介質(zhì)，同時在機(jī)組一次調(diào)頻死區(qū)外增加調(diào)頻階躍，再通過熱態(tài)試驗(yàn)，捕捉不同工況下凝結(jié)水節(jié)流、調(diào)頻階躍的性能曲線，并對調(diào)頻裝置進(jìn)行數(shù)學(xué)建模；

機(jī)組運(yùn)行期間，根據(jù)數(shù)學(xué)模型，實(shí)時評估各工況下凝結(jié)水節(jié)流、調(diào)頻階躍的調(diào)頻能力，結(jié)合安全和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，預(yù)做分配；

一次調(diào)頻動作時，根據(jù)分配系數(shù)，各調(diào)節(jié)系統(tǒng)即時協(xié)同動作，同時兼顧機(jī)組安全和能耗指標(biāo)，協(xié)同調(diào)整其調(diào)節(jié)深度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一次調(diào)頻動態(tài)協(xié)同控制方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

S1.采用凝泵變頻節(jié)流技術(shù)，回收或釋放部分用于低加換熱的蒸汽介質(zhì)，增加或減小用于汽輪機(jī)做功的熱能，改變機(jī)組負(fù)荷，進(jìn)行一次調(diào)頻調(diào)節(jié)；采用雙PID回路切換輔以前饋調(diào)節(jié)的節(jié)流調(diào)節(jié)技術(shù)，一次調(diào)頻動作后，凝結(jié)水泵變頻指令根據(jù)調(diào)頻功率大小得出相應(yīng)的輸出增減量，使凝結(jié)水流量按預(yù)計(jì)值變化，從而改變抽汽量，以達(dá)到預(yù)定的調(diào)頻效果；

S2.將電網(wǎng)頻率及轉(zhuǎn)速信號作為偏差輸入，計(jì)算電網(wǎng)頻差，頻差超過閾值一次調(diào)頻動作，為增加小頻差調(diào)頻動作幅度，在機(jī)組一次調(diào)頻死區(qū)外0.2RPM內(nèi)增加調(diào)頻階躍，分別作用于DEH側(cè)和CCS側(cè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一次調(diào)頻動態(tài)協(xié)同控制方法，其特征在于，S1.采用凝泵變頻節(jié)流技術(shù)：

（1）采用凝泵變頻調(diào)節(jié)除氧器水位，通過邏輯運(yùn)算獲取除氧水位控制偏差，經(jīng)PID運(yùn)算，得到凝泵變頻輸出頻率，用于控制除氧器水位；

（2）凝結(jié)水一次調(diào)頻觸發(fā)前，凝泵變頻輸出選擇除氧器水位調(diào)節(jié)PID回路，凝結(jié)水節(jié)流控制PID回路跟蹤該控制器輸出；

（3）凝節(jié)水節(jié)流一次調(diào)頻動作后，凝泵變頻輸出選擇凝結(jié)水節(jié)流控制PID回路，調(diào)頻指令在原跟蹤值的基礎(chǔ)上進(jìn)行增減；

（4）凝結(jié)水節(jié)流控制PID的SP 、PV值置0，取消其偏差調(diào)節(jié)功能，通過前饋?zhàn)饔脤?shí)現(xiàn)變頻輸出的快速調(diào)整；

（5）凝泵變頻輸出相應(yīng)的調(diào)整量由調(diào)頻功率的實(shí)際值決定，調(diào)頻功率為正代表一次調(diào)頻動作于升負(fù)荷，此時需降低凝結(jié)水流量，變頻指令負(fù)向變化；調(diào)頻功率為負(fù)代表一次調(diào)頻動作于降負(fù)荷，此時需增加凝結(jié)水流量，變頻指令正向變化；調(diào)頻功率與變頻增減量定值通過熱態(tài)試驗(yàn)捕捉建模，并由線性函數(shù)塊F（X1）實(shí)現(xiàn)；

（6）凝結(jié)水一次調(diào)頻動作后，凝結(jié)水流量的瞬時變化將對調(diào)節(jié)系統(tǒng)產(chǎn)生巨大擾動，擾動量須限制在系統(tǒng)所能承受的安全范圍內(nèi)；

（7）凝結(jié)水一次調(diào)頻動作結(jié)束1min后，凝泵變頻輸出指令以一定速率恢復(fù)至調(diào)頻動作前的頻率值，之后恢復(fù)至除氧器液位PID回路。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一次調(diào)頻動態(tài)協(xié)同控制方法，其特征在于，S2的實(shí)現(xiàn)方法有：

（1）假定機(jī)組轉(zhuǎn)速不等率為ω，根據(jù)定義，計(jì)算出轉(zhuǎn)差與綜合閥位變化量的線性函數(shù)關(guān)系F（X2）=3000*ω/100=30ω，一次調(diào)頻死區(qū)外0.2RPM內(nèi)轉(zhuǎn)差為X，調(diào)頻階躍量M=X*2.2/F(X2) *0.2=X*11/30ω；

（2）調(diào)頻階躍量M在DEH側(cè)以疊加形式作用于綜合閥位指令輸出，經(jīng)閥門流量曲線，動作高調(diào)門，提高DEH高調(diào)閥的動作幅度；

（3）調(diào)頻階躍量M以前饋的方式作用于CCS的汽機(jī)主控，經(jīng)PID運(yùn)算，得到協(xié)調(diào)側(cè)綜合閥位輸出，防止CCS反調(diào)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一次調(diào)頻動態(tài)協(xié)同控制方法，其特征在于，具體數(shù)學(xué)建模包括如下步驟：

(1).在機(jī)組50%Po、75% Po、100% Po負(fù)荷工況下，切除凝泵變頻水位自動，操作端增減凝泵變頻指令，定量改變凝結(jié)水流量，觀察機(jī)組負(fù)荷瞬時變化，分析凝結(jié)水節(jié)節(jié)流環(huán)境下調(diào)頻功率的貢獻(xiàn)量，形成特定負(fù)荷段凝結(jié)水節(jié)流量與調(diào)頻功率的線性函數(shù)曲線F（X3），建立凝結(jié)水節(jié)流一次調(diào)頻性能的數(shù)學(xué)模型；

(2).在機(jī)組50%Po、75% Po、100% Po負(fù)荷工況下，切除機(jī)組協(xié)調(diào)，切除DEH自動，操作端施加調(diào)頻階躍，分析各負(fù)荷段調(diào)頻階躍對調(diào)頻功率的貢獻(xiàn)量，行成線性函數(shù)曲線F(X4)，建立調(diào)頻階躍一次調(diào)頻性能的數(shù)學(xué)模型；

(3).根據(jù)機(jī)組轉(zhuǎn)速不等率建立數(shù)學(xué)模型，實(shí)時計(jì)算不同頻差下的調(diào)頻功率需求量；調(diào)頻功率需求量∫P=（1000*轉(zhuǎn)差）/（3000ω），建立變工況條件下調(diào)頻功率需求量數(shù)學(xué)模型;

(4).在不同負(fù)荷段對調(diào)頻功率進(jìn)行預(yù)分配，即∫P=α1* F（X3）+α2* F（X4），因凝結(jié)水節(jié)流對DEH調(diào)頻裝置影響最小，即數(shù)學(xué)模型中默認(rèn)α1* F（X3）為最大值，α2* F（X4）為補(bǔ)充值，由此計(jì)算出分配系數(shù)α1，α2，調(diào)頻功率預(yù)分配數(shù)學(xué)模型;

(5).根據(jù)電網(wǎng)頻差判斷一次調(diào)頻動作，動作時，凝結(jié)水節(jié)流，調(diào)頻階躍按照預(yù)分配系數(shù)α1，α2動作，確保調(diào)頻功率滿足一次調(diào)頻需求。