抽汽调节的汽轮发电机组、负荷控制方法和一次调频方法技术

本发明专利技术公开了一种抽汽调节的汽轮发电机组以及基于该机组的负荷控制方法和一次调频方法，机组包括汽轮机、发电机、凝汽器、蒸汽加热系统和负荷调节系统，发电机由汽轮机进行驱动；汽轮机上的抽汽口通过抽汽管路与蒸汽加热系统相连；汽轮机上的排汽口与凝汽器相连；蒸汽加热系统将从抽汽管路进来的蒸汽与凝结水管路进来的凝结水进行热交换后送入锅炉；锅炉加热凝结水产生合适参数的蒸汽；锅炉的输出端通过蒸汽管路与汽轮机的输入端对应相连；负荷调节系统分别与汽轮机输入端管路上的蒸汽调节装置、抽汽管路上的抽汽流量调节装置相连以控制二者的开度。本发明专利技术可实现汽轮发电机组负荷的控制以及一次调频，具有节流损失小、响应时间短的优点。

Steam turbine generator set with steam extraction regulation, load control method and primary frequency regulation method

The invention discloses a steam turbine steam control and load control method of the unit and a frequency modulation method based on unit comprises a steam turbine, generator, condenser, steam heating system and load control system, generator driven by steam turbine; extraction steam turbine machine mouth is connected with the steam by steam the heating system piping; steam turbine exhaust steam outlet is connected with the condenser; the steam heating system from the steam extraction pipeline and condensate pipes in road in condensate water after heat exchange into the boiler; heating boiler steam water boiler proper parameter; the output end of the input end of the pipeline and steam turbine the corresponding load regulation system are respectively connected; and steam turbine steam pipe on the road input adjusting device, steam pipeline of the steam flow control device is connected to the control Opening of the two. The invention can realize the control of the load of the turbo generator set and the primary frequency modulation, and has the advantages of small throttling loss and short response time.

【技术实现步骤摘要】
抽汽调节的汽轮发电机组、负荷控制方法和一次调频方法
本专利技术涉及汽轮发电机组研究领域，特别涉及一种抽汽调节的汽轮发电机组，及基于该机组的负荷控制方法和一次调频方法。
技术介绍
汽轮机是工业生产领域常用的原动机之一，可用于驱动各类负载(如：风机、水泵、发电机等)。在电力生产过程中，汽轮机常被用来驱动发电机，构成汽轮发电机组，向电网(也可以是单个电用户或者多个电用户)供电。汽轮发电机组输出功率需实时满足电网的功率要求，为此汽轮机要配置一套负荷调节系统，当电网的需求功率变化时，汽轮机负荷调节系统自动并快速的调整汽轮机的出力，使汽轮发电机组输出功率与电网的需求功率匹配，满足电网的需求。另外，通常接入电网的汽轮发电机组还需要具备一次调频功能，当电网实际频率和汽轮发电机组目标频率出现偏离时(需要大于规定死区)，汽轮机负荷调节系统要能够自动根据频率偏离调整输出功率。为实现上述目的，现有技术主要采用以下三种方案：一、蒸汽调节装置节流方式该方案中，蒸汽经过蒸汽调节装置进入汽轮机，蒸汽调节装置保持一定节流。当需要增加功率时，蒸汽调节装置开度增加，减小节流幅度，则经过蒸汽调节装置进入汽轮机的蒸汽量提高，汽轮机功率增加；当需要减小功率时，蒸汽调节装置开度减小，则经过蒸汽调节装置进入汽轮机的蒸汽量减少，汽轮机功率减小。这种调节方式作用直接，能快速响应负荷变化要求；但是蒸汽调节装置节流会带来额外的损失(节流损失)，长期运行将影响汽轮机的经济性。二、锅炉负荷调节方式该方案中，蒸汽经过全开的蒸汽调节装置进入汽轮机。当需要增加汽轮机功率时，加大锅炉功率以产生较大流量的蒸汽或者较高参数的蒸汽；当需要减少汽轮机功率时，减小锅炉功率以产生较小流量的蒸汽或者较低参数的蒸汽。这种调节方式，汽轮机蒸汽调节装置全开，没有节流损失；但是通过改变锅炉功率达到改变蒸汽流量或者参数的方式，负荷响应速度较慢，可能无法满足负载的需求。三、补汽阀负荷调节方式该方案中，汽轮机除蒸汽调节装置外配置有补汽阀。汽轮机运行时，蒸汽经过全开的蒸汽调节装置进入汽轮机，少部分蒸汽经过补汽阀直接进入汽轮机；通过控制补汽阀开度，实现对汽轮机功率的迅速调节。这种调节方式，蒸汽调节装置可以全开，大部分蒸汽没有节流损失，但是通过补汽阀的部分蒸汽流量依然有节流损失。另一方面，使用补汽阀负荷调节方式，可能引起汽轮机轴系振动。为此，寻求一种节流损失小、响应时间短的汽轮发电机组及相关控制方法具有重要的研究和实用价值。
技术实现思路
为了减少由于蒸汽调节装置未全开产生的节流损失，保证汽轮机负荷的响应时间满足负载的要求，本专利技术提供了一种抽汽调节的汽轮发电机组，以及基于该机组的负荷控制方法和一次调频方法。本专利技术的目的通过以下的技术方案实现：抽汽调节的汽轮发电机组，包括汽轮机、发电机、凝汽器、蒸汽加热系统和负荷调节系统，发电机由汽轮机进行驱动，汽轮机上设有抽汽口和排汽口，所述抽汽口分别通过抽汽管路与蒸汽加热系统中的蒸汽加热器相连，其中抽汽管路上设有抽汽流量调节装置，所述排汽口通过排汽管路与凝汽器的输入口相连，凝汽器的输出口通过凝结水管路与蒸汽加热系统相连，在该凝结水管路上设有凝结水泵；蒸汽加热系统将从抽汽管路进来的蒸汽与凝结水管路进来的凝结水进行热交换后送入锅炉；锅炉与外部热源相连以加热凝结水产生合适参数的蒸汽；所述锅炉的输出端通过蒸汽管路与汽轮机的输入端对应相连；所述负荷调节系统与抽汽流量调节装置相连以控制其开度。本专利技术建立了汽轮机、蒸汽加热系统、锅炉之间的管路循环，通过在抽汽管路上设置抽汽流量调节装置，由负荷调节系统控制抽汽流量调节装置可实现汽轮发电机组负荷的控制以及一次调频，具有节流损失小、响应时间短的优点。优选的，所述蒸汽加热系统包括若干个串联的蒸汽加热器，每个蒸汽加热器分别通过抽汽管路与一抽汽口相连，全部或部分抽汽管路上设有抽汽流量调节装置。所述负荷调节系统与抽汽流量调节装置相连以控制其开度。作为一种优选，所述蒸汽加热器采用低压加热器，所述蒸汽加热系统由若干个串联的低压加热器组成。优选的，抽汽调节的汽轮发电机组包括一除氧器，该除氧器的蒸汽输入端与汽轮机的抽汽口连接，除氧器水侧输入端和蒸汽加热系统的输出口连接，水侧输出端通过给水管道与锅炉连接，在此管道上设有给水泵。更进一步的，与除氧器连接抽汽管路上设有抽汽流量调节装置，所述负荷调节系统与该抽汽流量调节装置相连以控制其开度。更进一步的，所述抽汽调节的汽轮发电机组包括一高压加热系统，该高压加热系统安装在给水管道上，高压加热器系统蒸汽侧输入端分别与汽轮机的抽汽口相连，水侧输入口与给水泵的输出口相连，水侧输出端与锅炉连接。优选的，所述高压加热系统包括若干个串联的高压加热器，每个高压加热器分别通过抽汽管路与一抽汽口相连。更进一步的，全部或部分与高压加热器连接的抽汽管路上设有抽汽流量调节装置，所述负荷调节系统与抽汽流量调节装置相连以控制其开度。优选的，在所述汽轮机输入端设有蒸汽调节装置，负荷调节系统分别与蒸汽调节装置、抽汽流量调节装置相连以控制二者的开度。一种基于上述抽汽调节的汽轮发电机组的负荷控制方法，包括步骤：汽轮发电机组运行时抽汽流量调节装置不全开，留有一定节流，当需要减小输出功率时，负荷调节系统将抽汽流量调节装置开度变大，使进入对应的蒸汽加热器、除氧器和高压加热器的蒸汽量增加，汽轮机内的蒸汽量相对减小，进而快速降低汽轮机及其驱动的发电机的输出功率；当需要增大输出功率时，负荷调节系统控制抽汽流量调节装置开度快速减小，使进入对应的蒸汽加热器、除氧器和高压加热器的蒸汽量减少，汽轮机内的蒸汽量相对增加，进而快速提高汽轮机及其驱动的发电机的输出功率。作为另一种优选方案，在所述汽轮机输入端设有蒸汽调节装置，负荷调节系统分别与蒸汽调节装置、抽汽流量调节装置相连以控制二者的开度，其负荷控制方法包括步骤：发电机将其输出的实际功率值传输给负荷调节系统，负荷调节系统对实际功率值与目标功率值比较，根据比较结果做出如下相应动作：(1-1)当实际功率值与目标功率值相等，且目标功率值稳定时，蒸汽调节装置和抽汽流量调节装置全开；(1-2)当实际功率值大于目标功率值时，负荷调节系统控制蒸汽调节装置开度快速变小，使进入汽轮机的蒸汽量减小，进而快速降低汽轮机及其驱动的发电机的输出功率；同时，锅炉减少输入能量使输出蒸汽量逐渐减少；蒸汽调节装置配合锅炉输出蒸汽量的减少，开度缓慢打开直至全开；(1-3)当实际功率值小于目标功率值时，负荷调节系统控制抽汽流量调节装置开度快速减小，使进入对应的蒸汽加热器、除氧器和高压加热器的蒸汽量减少，汽轮机内的蒸汽量相对增加，进而快速提高汽轮机及其驱动的发电机的输出功率；同时，锅炉增加输入能量使输出蒸汽量逐渐增加；抽汽流量调节装置配合锅炉输出蒸汽量的增加，开度缓慢打开直至全开。一种基于上述抽汽调节的汽轮发电机组的一次调频方法，包括步骤：汽轮发电机组运行时抽汽流量调节装置不全开，留有一定节流。电网实际频率大于电网目标频率(超出规定死区)，汽轮发电机组需要减小频率，负荷调节系统将抽汽流量调节装置开度变大，使进入对应的蒸汽加热器、除氧器和高压加热器的蒸汽量增加，汽轮机内的蒸汽量相对减小，进而快速降低汽轮机及其驱动的发电机的频率；电网实际频率小于电网目标频率(本文档来自技高网...

【技术保护点】
抽汽调节的汽轮发电机组，其特征在于，包括汽轮机、发电机、凝汽器、蒸汽加热系统和负荷调节系统，发电机由汽轮机进行驱动，汽轮机上设有抽汽口和排汽口，所述抽汽口分别通过抽汽管路与蒸汽加热系统中的蒸汽加热器相连，其中抽汽管路上设有抽汽流量调节装置，所述排汽口通过排汽管路与凝汽器的输入口相连，凝汽器的输出口通过凝结水管路与蒸汽加热系统相连，在该凝结水管路上设有凝结水泵；蒸汽加热系统将从抽汽管路进来的蒸汽与凝结水管路进来的凝结水进行热交换后送入锅炉；锅炉与外部热源相连以加热凝结水产生合适参数的蒸汽；所述锅炉的输出端通过蒸汽管路与汽轮机的输入端对应相连；所述负荷调节系统与抽汽流量调节装置相连以控制其开度。

【技术特征摘要】
1.抽汽调节的汽轮发电机组，其特征在于，包括汽轮机、发电机、凝汽器、蒸汽加热系统和负荷调节系统，发电机由汽轮机进行驱动，汽轮机上设有抽汽口和排汽口，所述抽汽口分别通过抽汽管路与蒸汽加热系统中的蒸汽加热器相连，其中抽汽管路上设有抽汽流量调节装置，所述排汽口通过排汽管路与凝汽器的输入口相连，凝汽器的输出口通过凝结水管路与蒸汽加热系统相连，在该凝结水管路上设有凝结水泵；蒸汽加热系统将从抽汽管路进来的蒸汽与凝结水管路进来的凝结水进行热交换后送入锅炉；锅炉与外部热源相连以加热凝结水产生合适参数的蒸汽；所述锅炉的输出端通过蒸汽管路与汽轮机的输入端对应相连；所述负荷调节系统与抽汽流量调节装置相连以控制其开度。2.根据权利要求1所述的抽汽调节的汽轮发电机组，其特征在于，所述蒸汽加热器采用低压加热器，所述蒸汽加热系统包括若干个串联的低压加热器，每个低压加热器分别通过抽汽管路与一抽汽口相连，全部或部分抽汽管路上设有抽汽流量调节装置，所述负荷调节系统与抽汽流量调节装置相连以控制其开度。3.根据权利要求1或2所述的抽汽调节的汽轮发电机组，其特征在于，抽汽调节的汽轮发电机组包括一除氧器，该除氧器的蒸汽输入端与汽轮机的抽汽口连接，除氧器水侧输入端和蒸汽加热系统的输出口连接，水侧输出端通过给水管道与锅炉连接，在此管道上设有给水泵，与除氧器连接抽汽管路上设有抽汽流量调节装置，所述负荷调节系统与该抽汽流量调节装置相连以控制其开度。4.根据权利要求3所述的抽汽调节的汽轮发电机组，其特征在于，所述抽汽调节的汽轮发电机组包括一高压加热系统，该高压加热系统安装在给水管道上，高压加热器系统蒸汽侧输入端分别与汽轮机的抽汽口相连，水侧输入口与给水泵的输出口相连，水侧输出端与锅炉连接。5.根据权利要求4所述的抽汽调节的汽轮发电机组，其特征在于，所述高压加热系统包括若干个串联的高压加热器，每个高压加热器分别通过抽汽管路与一抽汽口相连，全部或部分与高压加热器连接的抽汽管路上设有抽汽流量调节装置，所述负荷调节系统与抽汽流量调节装置相连以控制其开度。6.根据权利要求1所述的抽汽调节的汽轮发电机组，其特征在于，在所述汽轮机输入端设有蒸汽调节装置，负荷调节系统分别与蒸汽调节装置、抽汽流量调节装置相连以控制二者的开度。7.一种基于权利要求1-5任一项所述抽汽调节的汽轮发电机组的负荷控制方法，其特征在于，包括步骤：汽轮发电机组运行时抽汽流量调节装置不全开，留有一定节流，当需要减小输出功率时，负荷调节系统将抽汽流量调节装置开度变大，使进入对应的蒸汽加热器、除氧器和高压加热器的蒸汽量增加，汽轮机内的蒸汽量相对减小，进而快速降低汽轮机及其驱动的发电机的输出功率；当需要增大输出功率时，负荷调节系统控制抽汽流量调节装置开度快速减小，使进入对应的蒸汽加热器、除氧器和高压加热器的蒸汽量减少，汽轮机内的蒸汽量相对增加，进而快速提高汽轮机及其驱动的发电机的输出功率。8.一种基于权利要求6所述抽汽调节的汽轮发电机组的负荷控制方法，其特征在于，在所述汽轮机输入端设有蒸汽调节装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴顺，杨桂，罗颖坚，刘宇穗，范永春，
申请(专利权)人：中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44