一种基于凝结水节流的火电机组控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于凝结水节流的火电机组控制方法及系统。现实中发现传统火力发电机组控制系统存在控制延迟和燃烧惯性问题等突出问题。本发明专利技术基于凝结水节流的负荷调节方案，采用“全滑压和调控凝结水流量”的变负荷控制策略，控制凝结水流量在短时间内快速改变，在除氧器和凝汽器中的水位调节范围内，调节阀口的尺寸来增加或减少凝结水流量值，实现对低压加热器及除氧器中汽轮机的抽汽量调节，进而短时获取或释放一部分机组的负载。本发明专利技术改进了传统凝结水控制系统的使用效率，在火力机组发电厂的节能管控中，能够实现较大的节能产生经济效益，具有实际的应用价值。

Method and system for controlling thermal power unit based on condensed water throttling

The invention discloses a control method and system of a thermal power unit based on condensed water throttling. In reality, the control problems of control delay and combustion inertia are found in the traditional control system of thermal power generation unit. The invention of condensate throttling load based on the adjusting scheme using the sliding load pressure regulation and condensate flow control strategy, control of condensed water flow change rapidly in a short period of time, the water level in the deaerator and condenser in the adjustment range, adjusting the valve port size to increase or decrease the condensed water the flow value, realize the steam extraction quantity of low-pressure heater and deaerator in regulation, load and short time to acquire or release a part of the unit. The invention improves the use efficiency of the traditional condensed water control system, and achieves greater energy saving and economic benefits in the energy-saving control of the thermal power unit, and has practical application value.

【技术实现步骤摘要】
一种基于凝结水节流的火电机组控制方法及系统
本专利技术涉及机电智能控制
，具体地说是一种基于凝结水节流的火电机组控制方法及系统。
技术介绍
通常，变频能力是发电机组的并网的必备能力。电网频率的快速稳定、高质量的通电技术才能满足混合电网的要求。为了实现和满足通电技术的要求，传统火力发电厂对于火力发电机组的节能和性能控制主要依靠控制机组的燃料进出来达到实现控制机组负荷的目的。现实中发现传统机组控制系统存在控制延迟和燃烧惯性问题等突出问题。因此不得不思考新的管理和控制技术来提高火电机组的工作效率。在长期电厂并网的管理中发现，充分利用火电机组工作中产生的蓄热可以很好地解决这一问题。因此凝结水节流技术应运而生，1992年Siemens公司在欧洲国家电网的要求下，提出并采用了凝结水节流技术用以实现机组负荷快速而有效的调控。现有的采用凝结水节流技术进行机组负荷调控存在着效率低下、截流水位控制不及时。此外调控策略不够完善使得机组负荷过载，减少设备的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于改进的凝结水节流的火电机组控制方法，其基于凝结水节流的负荷调节方案，采用“全滑压和调控凝结水流量”的变负荷控制策略，能够提高机组的效率；控制凝结水流量在短时间内快速改变，在除氧器和凝汽器中的水位调节范围内，调节阀口的尺寸来增加或减少凝结水流量值，实现对低压加热器及除氧器中汽轮机的抽汽量调节，进而短时获取或释放一部分机组的负载。为此，本专利技术采用如下的技术方案：一种基于凝结水节流的火电机组控制方法，包括如下步骤：步骤1)，优化控制策略分析步骤11)，在基于除氧器以及凝汽器水位变化的基础上，依据补水调节阀的开度调节水位变化；步骤12)，改进低压加热器疏水控制系统，进而实现低压加热器在凝结水节流控制系统中的平稳控制，提高系统的稳定性；步骤13)，优化机组负荷指令的控制，实现节流阀口的开关和口径流量控制自如，确保机组的安全运行；步骤2)，根据质量和能量守恒定律，构建热经济状态方程步骤21)，构建汽水分布方程；步骤22)，构建系统动力输出功率方程；步骤23)，构建系统动力输入能量方程；步骤3)，凝结水节流功率调节计算步骤31)，分析除氧器进出口汽水流动态以及进入低压加热器的凝结水流量建立数学模型；进一步地，步骤21)中，所述的汽水分布方程如下：[A][Di]+[Qf]＝D0[τi]，式中，[Di]为加热器进出汽流量矩阵，Qf为额外加热量矩阵，D0为加热器对应的抽汽流量，其中，[A]为系统矩阵，[A]的表达式为：其中：qi为第i级加热器的出气熵增量，qi＝hi-hdiqi或qi＝hi-hw(i+1)；hi为第i级加热器的抽汽焓值；τ为进水熵增量，τi＝hwi-hw(i+1)；γi为第i级加热器的给水焓升，γi＝hd(i-1)-hw(i+1)或γi＝hd(i-1)-hdi；hdi为第i级加热器的疏水焓值；hwi表示第i级加热器出口焓值。进一步地，步骤22)中，所述的系统动力输出功率方程如下：N＝D0(h0+σ-hc)-∑iDi(h0+σ-hc)-∑i+1Di(hi-hc)+Nf，上式中，D0表示加热器对应的入口处抽汽质量流量矩阵，h0为加热器进口处抽气焓值，σ为汽焓值调节参数，hi表示第i级加热器对应的抽汽焓值，hc表示第i级加热器对应的损耗汽焓值；Nf表示外功率矩阵，Di表示第i级加热器对应的抽汽质量流量矩阵，N表示单机容量。进一步地，步骤23)中，所述的系统动力输入能量方程如下：Q＝D0(h0+σ-hw9)+Qfr，上式中，Q为动力输入能量，hw9代表第8级加热器的入口焓值，Qfr为抽汽能量。进一步地，步骤31)中，01#高压加热器增加qm,1,h1：(h1-hd1)D1＝(hw1-hw2)Dfw，02#高压加热器增加qm,2,h2：(hd1-hd2)D1+(h2-hd2)D2＝(hw2-hw3)Dfw，03#高压加热器增加qm,3,h3：(hd2-hd3)(D1+D2)+(h3-hd3)D3＝(hw3-hw4)Dfw，05#低压加热器减少qm,5,h5：(h5-hd5)D5＝(hw5-hw6)Dcw，上式中，Dcw为流经各低压加热器的凝结水质量流量；06#低压加热器减少qm,6,h6：D5hd5+D6h6+Dcwhw7＝(D5+D6)hd6+Dcwhw6，07#低压加热器减少qm,7,h7：(D5+D6)hd6+D7h7+Dcwhw8＝(D5+D6+D7)hd7+Dcwhw7，08#低压加热器减少qm,8,h8：(D5+D6+D7)hd7+D8h8+Dcwhw9＝(D5+D6+D7+D8)hd8+Dcwhw8；式中，hi表示第i级加热器对应的抽汽焓值，qm,i表示第i级加热器的抽汽质量流量，hw1～hw8表示第1到8级加热器的出口焓值，hdi为第i级加热器的疏水焓值，Dfw为流过各高压加热器的供水流量，h1表示第一级加热器对应的抽汽焓值，Di表示第i级加热器对应的抽汽质量流量矩阵。根据对应关系综上得出节流前后抽汽量的矩阵表达形式：式中，k表示凝结水的倍数值。本专利技术采用的另一技术方案是提供采用上述控制方法得到的控制系统，包含：优化控制策略分析模块：在基于除氧器以及凝汽器水位变化的基础上，依据补水调节阀的开度调节水位变化；改进低压加热器疏水控制系统，进而实现低压加热器在凝结水节流控制系统中的平稳控制，提高系统的稳定性；优化机组负荷指令的控制，实现节流阀口的开关和口径流量控制自如，确保机组的安全运行；热经济状态方程构建模块：用于构建汽水分布方程，构建系统动力输出功率方程，以及构建系统动力输入能量方程；凝结水节流功率调节计算模块：分析除氧器进出口汽水流动态平衡，建立数学模型；分析进入低压加热器的凝结水流量。本专利技术具有的有益效果在于：本专利技术改进了传统凝结水控制系统的使用效率，在火力机组发电厂的节能管控中，能够实现较大的节能产生经济效益，具有实际的应用价值。附图说明图1是凝结水节流前回、加热系统图；图2是本专利技术控制系统应用时的示意图；图3是本专利技术控制系统的结构化模块图。具体实施方式下面参照附图，进一步说明本专利技术。实施例一本实施例为一种基于改进的凝结水节流的火电机组控制方法，包括如下步骤：步骤1，优化控制策略分析Step11在基于除氧器以及凝汽器水位变化的基础上，依据补水调节阀的开度调节水位变化。Step12改进低压加热器疏水控制系统，近而实现低压加热器在凝结水节流控制系统中的平稳控制，提高系统的稳定性。Step13优化机组负荷指令的控制实现节流阀口的开关和口径流量控制自如，确保机组的安全运行。步骤2，根据质量和能量守恒定律，建立热经济状态方程Step21汽水分布方程：[A][Di]+[Qf]＝D0[τi]，[Di]为加热器进出汽流量矩阵，其中[A]为系统矩阵，[A]的表达式为：其中：qi为第i级加热器的出气熵增量，qi＝hi-hdiqi或qi＝hi-hw(i+1)；hi为第i级加热器的抽汽焓值；τ为进水熵增量，τi＝hwi-hw(i+1)；γi为第i级加热器的给水焓升，γi＝hd(i-1)-hw(i+1)或γi＝hd(i-1)-hdi；hdi为第i级加热器的疏水焓值；hwi表示第i级加热器出口焓值。Step22系统动力输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于凝结水节流的火电机组控制方法，包括如下步骤：步骤1)，优化控制策略分析步骤11)，在基于除氧器以及凝汽器水位变化的基础上，依据补水调节阀的开度调节水位变化；步骤12)，改进低压加热器疏水控制系统，进而实现低压加热器在凝结水节流控制系统中的平稳控制，提高系统的稳定性；步骤13)，优化机组负荷指令的控制，实现节流阀口的开关和口径流量控制自如，确保机组的安全运行；步骤2)，根据质量和能量守恒定律，构建热经济状态方程步骤21)，构建汽水分布方程；步骤22)，构建系统动力输出功率方程；步骤23)，构建系统动力输入能量方程；步骤3)，凝结水节流功率调节计算步骤31)，分析除氧器进出口汽水流动态平衡，建立数学模型；步骤32)，分析进入低压加热器的凝结水流量。

【技术特征摘要】
1.一种基于凝结水节流的火电机组控制方法，包括如下步骤：步骤1)，优化控制策略分析步骤11)，在基于除氧器以及凝汽器水位变化的基础上，依据补水调节阀的开度调节水位变化；步骤12)，改进低压加热器疏水控制系统，进而实现低压加热器在凝结水节流控制系统中的平稳控制，提高系统的稳定性；步骤13)，优化机组负荷指令的控制，实现节流阀口的开关和口径流量控制自如，确保机组的安全运行；步骤2)，根据质量和能量守恒定律，构建热经济状态方程步骤21)，构建汽水分布方程；步骤22)，构建系统动力输出功率方程；步骤23)，构建系统动力输入能量方程；步骤3)，凝结水节流功率调节计算步骤31)，分析除氧器进出口汽水流动态平衡，建立数学模型；步骤32)，分析进入低压加热器的凝结水流量。2.根据权利要求1所述的火电机组控制方法，其特征在于，步骤21)中，所述的汽水分布方程如下：[A][Di]+[Qf]＝D0[τi]，式中，[Di]为加热器进出汽流量矩阵，Qf为额外加热量矩阵，D0为加热器对应的抽汽流量，其中[A]为系统矩阵，[A]的表达式为：其中：qi为第i级加热器的出气熵增量，qi＝hi-hdiqi或qi＝hi-hw(i+1)；hi为第i级加热器的抽汽焓值；τ为进水熵增量，τi＝hwi-hw(i+1)；i为第i级加热器的给水焓升，γi＝hd(i-1)-hw(i+1)或γi＝hd(i-1)-hdi；hdi为第i级加热器的疏水焓值；hwi表示第i级加热器出口焓值。3.根据权利要求2所述的火电机组控制方法，其特征在于，步骤22)中，所述的系统动力输出功率方程如下：N＝D0(h0+σ-hc)-∑iDi(h0+σ-hc)-∑i+1Di(hi-hc)+Nf，上式中，D0表示加热器对应的入口处抽汽质量流量矩阵，h0为加热器进口处抽气焓值，σ为汽焓值调节参数，hi表示第i级加热器对应的抽汽焓值，hc表示第i级加热器对应的损耗汽焓值；Nf表示外功率矩阵，Di表示第i级加热器对应的抽汽质量流量矩阵，N表示单机容量。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡建根，张国立，赵琦，罗志浩，陈波，张明，樊印龙，吴春潮，左东明，熊建国，
申请(专利权)人：杭州意能电力技术有限公司，国网浙江省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，新疆生产建设兵团红星发电有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33