[發(fā)明專利]極端工況下基于閥門特性曲線的汽輪機轉(zhuǎn)速控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011384943.0
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112627923B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王家勝;張偉;黃崇富;彭小容;雷勇;朱黎麗;林雪峰
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: F01K13/02
• 分類號: F01K13/02;F01K11/02;F01K7/04;F01K7/16;F01D17/10
• 代理公司: 重慶企進專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50251
• 代理人: 周輝

本發(fā)明公開了一種極端工況下基于閥門特性曲線的汽輪機轉(zhuǎn)速控制方法，包括如下步驟：設(shè)置主蒸汽的設(shè)定壓力P0和再熱蒸汽的設(shè)定壓力P_REH0；根據(jù)汽輪機組控制系統(tǒng)獲取主蒸汽的實際壓力值P1和再熱蒸汽的實際壓力值P_REH；比較主蒸汽的實際壓力值P1與設(shè)定壓力P0，若P1≥P0，將高壓旁路閥的開度固定，并調(diào)節(jié)低壓旁路閥的開度；若P1＜P0，將低壓旁路閥的開度固定，并調(diào)節(jié)高壓旁路閥的開度。本發(fā)明能夠根據(jù)極端工況下的機組狀況，分配再熱蒸汽冷段和熱段蒸汽流量，保證高、中壓缸進汽流量的情況下，自動維持轉(zhuǎn)子的沖轉(zhuǎn)和定速。極大減輕了運行人員的監(jiān)測和操作工作量，在確保了機組和電網(wǎng)安全、穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，縮短了機組的并網(wǎng)時間，有利于機組安全性和經(jīng)濟性的整體提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及火力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別的涉及一種極端工況下基于閥門特性曲線的汽輪機轉(zhuǎn)速控制方法。

背景技術(shù)

隨著我國火電機組的裝機容量和蒸汽參數(shù)等級的不斷提高，在極端工況下的機組工況，主要包括機組甩負荷、熱態(tài)或者極熱態(tài)啟動，普遍存在汽輪機組蒸汽品質(zhì)較高(蒸汽壓力高和溫度高)的情況，后沖轉(zhuǎn)和維持轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時極容易造成轉(zhuǎn)速超速或者失穩(wěn)。在極端情況下，機組均是通過機組DEH(Digital Electric Hydraulic Control System)控制系統(tǒng)在自動控制模式下，采用自動(甩負荷、轉(zhuǎn)子過臨界轉(zhuǎn)速)或者手動設(shè)定目標值(國內(nèi)機組為3000r/min，對應(yīng)50Hz頻率)，當機組開始沖轉(zhuǎn)或者定速時，機組的主汽門(包括高壓主汽門(TV)和中壓主汽門(RSV))處于全開狀態(tài)，轉(zhuǎn)速是通過開關(guān)高壓調(diào)節(jié)閥(GV)及中壓調(diào)節(jié)閥(IV)進行調(diào)節(jié)的。附圖1給出了一次中間再熱機組的普遍熱力系統(tǒng)示意圖，鍋爐生產(chǎn)出來的過熱蒸汽通過機組左右側(cè)過熱蒸汽管道，經(jīng)高壓主汽門(TV)、高壓調(diào)節(jié)閥(GV)進入高壓缸進行做功，做功完成后的蒸汽經(jīng)高排通風(fēng)閥排放至凝汽器或經(jīng)高排逆止門排至再熱器系統(tǒng)，經(jīng)鍋爐再熱器加熱后形成的再熱蒸汽，通過機組左右側(cè)再熱蒸汽管道，經(jīng)再熱中壓汽門(RSV)、中壓調(diào)節(jié)閥(IV)進入中壓缸做功；在中壓缸做功完成后的蒸汽經(jīng)聯(lián)通管進入低壓缸繼續(xù)做功，在低壓缸做功完成后的蒸汽最終會進入凝汽器。

目前，在極端工況下，火電機組轉(zhuǎn)速控制主要存在以下問題：

(1)目前火電機組普遍為大容量、高參數(shù)，其機組轉(zhuǎn)子時間常數(shù)相對偏小，在極端工況下極容易會導(dǎo)致機組轉(zhuǎn)速波動或者超速現(xiàn)象，對電網(wǎng)和機組本身安全性和穩(wěn)定性都是極大威脅。這些工況的出現(xiàn)，不僅僅考驗汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)特性，同時還考驗到機組在極端情況下的參數(shù)匹配能力，高品質(zhì)的蒸汽參數(shù)不僅僅使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性降低，而且中、低壓缸存在進汽量少，不僅僅對鍋爐的再熱器和汽輪機低壓缸的安全性都有影響。

(2)典型的汽輪機調(diào)節(jié)閥流量非線性，如附圖2，同時總閥位指令是幾個調(diào)節(jié)閥門的組合(并且是單閥控制方式附圖3)，由閥門管理在較低閥位區(qū)間和大閥位區(qū)間均存在線性化不好的問題，特別單個閥門低閥位區(qū)域；蒸汽品質(zhì)高時，轉(zhuǎn)子時間常數(shù)相對偏低的情況下，在機組沖轉(zhuǎn)和定速時，容易引起轉(zhuǎn)速波動大。

(3)高、低壓旁路閥在人為調(diào)整時，容易出現(xiàn)再熱器內(nèi)蒸汽流量不足，形成再熱器干燒現(xiàn)象；或者再熱器內(nèi)蒸汽流量過大，再熱蒸汽品質(zhì)下降過快，增加了機組安全風(fēng)險；同時高、低壓旁路閥在人為調(diào)整時，容易出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象，嚴重延緩了機組啟動時間。

(4)高品質(zhì)的蒸汽產(chǎn)生的高能量，造成機組沖轉(zhuǎn)時調(diào)節(jié)閥的開度小，而調(diào)節(jié)閥特性本身在低開度時調(diào)節(jié)特性不好，容易造成轉(zhuǎn)速波動；同時在高品質(zhì)蒸汽的情況下，機組甩負荷后或者再沖轉(zhuǎn)時，容易造成閥門前后壓差過大，主汽門打不開的情況(如哈汽中壓主汽門為板式結(jié)構(gòu))經(jīng)常發(fā)生，不僅僅延緩了機組正常并網(wǎng)和帶負荷過程，同時還會伴隨諸多如管道共振等惡性事故的發(fā)生。