一种实现汽电双驱系统稳定运行的协调控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种实现汽电双驱系统稳定运行的协调控制方法，包括：机组启动阶段、汽轮机柔性并入阶段、机组正常调速运行阶段以及机组停机阶段，变频器控制轴系转速，汽轮机配合运行并根据不同阶段运行于相应方式；负荷大范围异常波动阶段，汽轮机通过调节汽门控制转速，电机跟随轴系运行；汽轮机跳机阶段，纯电驱运行；电机系统跳机，纯汽驱运行；本发明专利技术解决了同机组中汽驱与电驱协调运行问题，任一工况阶段仅由电驱或汽驱对轴系转速进行控制，另一方配合运行，不存在电驱与汽驱“打架”问题，既适用于机组正常工况又适用于机组异常工况，实现高性能调速的同时，增强了机组系统运行的稳定性与可靠性，为汽电双驱系统控制提供一种新的解决方法。

【技术实现步骤摘要】
一种实现汽电双驱系统稳定运行的协调控制方法
本专利技术涉及电机及汽轮机控制技术
，特别涉及一种实现汽电双驱系统稳定运行的协调控制方法。
技术介绍
汽轮机通常用于驱动水泵、风机等负载，通过调整汽轮机汽门开度改变进汽量，从而改变汽轮机出力，实现对被驱动负载调速的目的。但调整汽轮机汽门开度的调速方式会存在节流损失，对机组系统效率影响较大，为减少能耗，提升机组效率及响应国家节能减排的号召，目前开始提出了一些不同构成方案的汽电双驱系统，由电机与汽轮机共同驱动负载，并将轴系多余能量转换为电能，从而提升机组效率。传统的汽轮机调速通常根据负载转速要求采用转速闭环控制，通过调整汽门开度改变汽轮机出力，实现对负载调速的目的；传统的电机调速方式根据负载转速要求采用转速闭环控制，通过调整转矩改变电机出力，实现对负载调速的目的；如果汽电双驱系统仍然采用传统的调速控制方式，由于汽轮机与电机均采用转速闭环控制，且二者的出力大小不同、响应速度不同以及异常工况影响等因素，将会导致系统调试困难，并影响汽电双驱机组系统的运行稳定性与可靠性，甚至导致机组系统震荡无法稳定运行。针对上述问题，根据汽电双驱系统运行特点并结合汽轮机与电机各自调速控制方法，提出了一种实现汽电双驱系统稳定运行的协调控制方法。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
提出的技术问题，本专利技术提供一种实现汽电双驱系统稳定运行的协调控制方法，能够提高汽电双驱机组系统运行的稳定性与可靠性，为汽电双驱系统控制提供一种新的解决思路。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：一种实现汽电双驱系统稳定运行的协调控制方法，包括如下：1)机组启动阶段：变频器驱动电机电动运行，拖动机组启动，轴系转速由变频器控制；2)汽轮机柔性并入阶段：汽轮机汽门逐渐调开，驱动负载功率由电机逐渐转移到汽轮机，变频器驱动电机由电动运行逐渐转为发电运行，轴系转速由变频器控制；3)机组正常调速运行阶段：汽轮机处于滑压运行状态，变频器将轴系多余功率转换为电能，并根据调速指令自动平衡轴系功率，轴系转速由变频器控制；4)机组停机阶段：汽轮机汽门逐渐关闭，驱动负载功率由汽轮机逐渐转移到电机，变频器驱动电机由发电运行逐渐转为电动运行，并拖动至停机转速，轴系转速由变频器控制；5)机组负荷大范围异常波动阶段，汽轮机通过调节汽门进行轴系转速控制，同时变频器停止轴系转速控制，待机组负荷稳定后，变频器恢复对轴系转速控制，同时汽轮机汽门逐渐调开并恢复滑压运行；6)汽轮机异常跳机阶段，轴系转速由变频器控制，即纯电驱运行；7)电机系统异常跳机阶段，轴系转速由汽轮机控制，即纯汽驱运行。所述的汽电双驱系统为汽轮机、电机、被驱动负载同轴连接的驱动系统，控制轴系转速即可实现对被驱动负载调速，电机即可运行于电动状态也可运行于发电状态，电机由可实现能量双向流动的变频器驱动，变频器供电电源为厂内母线或公共电网，汽轮机与电机系统均可由上一级控制系统进行监控，并从上一级控制系统接收调速指令。一、所述机组启动阶段具体为：变频器接收上一级控制系统的启动及调速指令，驱动电机电动运行，拖动机组启动并按调速指令升速直至目标转速，汽轮机不出力跟随轴系转速空载运行，即被驱动负载所需功率由电机提供。二、所述汽轮机柔性并入阶段具体为：1)当汽源及相应条件满足后，汽轮机通入工作蒸汽并逐渐调节汽门开度，汽轮机开始出力，提供逐渐增大的功率，被驱动负载所需功率由汽轮机与电机共同提供，轴系转速仍有变频器通过转速闭环控制，电机电动功率将随汽轮机提供功率的增大而减小，保持汽轮机提供功率与电机电动功率同被驱动负载所需功率保持平衡；2)随着汽轮机汽门开度进一步增加，汽轮机提供的功率与被驱动负载所需功率相等，即被驱动负载所需功率完全由汽轮机提供，电机既不电动也不发电，电机功率为零，即实现了驱动负载功率由电机逐渐转移到汽轮机；3)汽轮机汽门开度进一步增加，汽轮机提供的功率大于被驱动负载所需功率，轴系将出现多余功率，变频器转速闭环控制将使电机对应功率变为发电功率，即电机开始转变为发电运行，随着汽轮机汽门开度进一步增加，电机发电功率相应进一步增加，直至汽轮机汽门开度调至目标值，此时汽轮机进入了滑压运行状态；4)上述调开汽门过程，从通入工作蒸汽并逐渐调节汽门至目标开度值，根据工艺及技术要求，在某一轴系转速下实现或分布在多个轴系转速下实现。三、所述机组正常调速运行阶段具体为：汽轮机处于滑压运行状态，保持汽门开度在目标值不变，汽轮机出力跟随进汽参数变化，变频器将轴系多余功率转换为电能，并根据调速指令自动平衡轴系功率，轴系转速仍由变频器通过转速闭环控制实现；所述进汽参数包括压力、温度。四、所述机组停机阶段具体为：轴系转速仍由变频器通过转速闭环控制实现，根据调速指令使轴系转速下降至目标转速，汽轮机汽门由原开度值逐渐调节至全关，变频器驱动电机由发电运行逐渐转为电动运行，实现驱动负载功率由汽轮机逐渐转移到电机，并拖动机组至停机转速。五、所述机组负荷大范围异常波动阶段具体为：发生机组负荷大范围异常波动，上一级控制系统将异常工况调速指令及调速目标值传递给汽轮机和变频器，汽轮机通过调节汽门控制轴系转速，同时变频器停止转速控制，变频器根据轴系转速输出对应的转矩，使电机跟随轴系转速运行；待机组负荷稳定后，变频器恢复对轴系转速控制，同时汽轮机停止转速控制，汽轮机汽门由当前开度逐渐调开至目标开度并恢复滑压运行。六、所述汽轮机异常跳机阶段具体为：接收到汽轮机异常跳机信号，变频器根据调速指令进行转速闭环控制，自动调整转矩及电机功率，在不超过电机系统功率限值的情况下，提供被驱动负载所需的驱动功率，并根据调速指令实现对轴系调速，即机组系统运行于纯电驱模式。七、所述电机系统异常跳机阶段具体为：接收到电机系统异常跳机信号，汽轮机退出滑压运行，根据调速指令进行转速闭环控制，自动调整汽门开度，实现对轴系转速控制，提供被驱动负载所需的驱动功率，并根据调速指令实现对轴系调速，即机组系统运行于纯汽驱模式。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术提供一种实现汽电双驱系统稳定运行的协调控制方法，机组正常启停与运行工况均由变频器控制轴系转速，汽轮机根据不同工况运行于不同状态，能够实现汽电双驱机组系统平滑启动与停机、实现汽轮机柔性并入与退出、实现轴系高性能调速，自动平衡轴系功率过剩与不足，增强了系统运行稳定性与调速精度。2、机组发生负荷大范围异常波动、汽轮机跳机、电机系统跳机等异常工况下，根据所述的协调控制方法，能够实现机组不停机连续运行，并仍能够满足负载调速需求，极大地增强了机组系统运行的可靠性。3、本专利技术提供的汽电双驱系统协调控制方法，解决了同机组中汽驱与电驱协调运行问题，在任一工况阶段仅由电驱或汽驱对轴系转速进行控制，另一方配合运行，不存在电驱与汽驱“打架”问题，既适用于机组正常运行工况又适用于机组异常工况，实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实现汽电双驱系统稳定运行的协调控制方法，其特征在于，包括如下：/n1)机组启动阶段：变频器驱动电机电动运行，拖动机组启动，轴系转速由变频器控制；/n2)汽轮机柔性并入阶段：汽轮机汽门逐渐调开，驱动负载功率由电机逐渐转移到汽轮机，变频器驱动电机由电动运行逐渐转为发电运行，轴系转速由变频器控制；/n3)机组正常调速运行阶段：汽轮机处于滑压运行状态，变频器将轴系多余功率转换为电能，并根据调速指令自动平衡轴系功率，轴系转速由变频器控制；/n4)机组停机阶段：汽轮机汽门逐渐关闭，驱动负载功率由汽轮机逐渐转移到电机，变频器驱动电机由发电运行逐渐转为电动运行，并拖动至停机转速，轴系转速由变频器控制；/n5)机组负荷大范围异常波动阶段，汽轮机通过调节汽门进行轴系转速控制，同时变频器停止轴系转速控制，待机组负荷稳定后，变频器恢复对轴系转速控制，同时汽轮机汽门逐渐调开并恢复滑压运行；/n6)汽轮机异常跳机阶段，轴系转速由变频器控制，即纯电驱运行；/n7)电机系统异常跳机阶段，轴系转速由汽轮机控制，即纯汽驱运行。/n

【技术特征摘要】
1.一种实现汽电双驱系统稳定运行的协调控制方法，其特征在于，包括如下：
1)机组启动阶段：变频器驱动电机电动运行，拖动机组启动，轴系转速由变频器控制；
2)汽轮机柔性并入阶段：汽轮机汽门逐渐调开，驱动负载功率由电机逐渐转移到汽轮机，变频器驱动电机由电动运行逐渐转为发电运行，轴系转速由变频器控制；
3)机组正常调速运行阶段：汽轮机处于滑压运行状态，变频器将轴系多余功率转换为电能，并根据调速指令自动平衡轴系功率，轴系转速由变频器控制；
4)机组停机阶段：汽轮机汽门逐渐关闭，驱动负载功率由汽轮机逐渐转移到电机，变频器驱动电机由发电运行逐渐转为电动运行，并拖动至停机转速，轴系转速由变频器控制；
5)机组负荷大范围异常波动阶段，汽轮机通过调节汽门进行轴系转速控制，同时变频器停止轴系转速控制，待机组负荷稳定后，变频器恢复对轴系转速控制，同时汽轮机汽门逐渐调开并恢复滑压运行；
6)汽轮机异常跳机阶段，轴系转速由变频器控制，即纯电驱运行；
7)电机系统异常跳机阶段，轴系转速由汽轮机控制，即纯汽驱运行。


2.根据权利要求1所述的一种实现汽电双驱系统稳定运行的协调控制方法，其特征在于，所述的汽电双驱系统为汽轮机、电机、被驱动负载同轴连接的驱动系统，控制轴系转速即能够实现对被驱动负载调速，电机既能够运行于电动状态也能够运行于发电状态，电机由能够实现能量双向流动的变频器驱动，变频器供电电源为厂内母线或公共电网，汽轮机与电机系统均可由上一级控制系统进行监控，并从上一级控制系统接收调速指令。


3.根据权利要求1所述的一种实现汽电双驱系统稳定运行的协调控制方法，其特征在于，所述机组启动阶段具体为：
变频器接收上一级控制系统的启动及调速指令，驱动电机电动运行，拖动机组启动并按调速指令升速直至目标转速，汽轮机不出力跟随轴系转速空载运行，即被驱动负载所需功率由电机提供。


4.根据权利要求1所述的一种实现汽电双驱系统稳定运行的协调控制方法，其特征在于，所述汽轮机柔性并入阶段具体为：
当汽源及相应条件满足后，汽轮机通入工作蒸汽并逐渐调节汽门开度，汽轮机开始出力，提供逐渐增大的功率，被驱动负载所需功率由汽轮机与电机共同提供，轴系转速仍有变频器通过转速闭环控制，电机电动功率将随汽轮机提供功率的增大而减小，保持汽轮机提供功率与电机电动功率同被驱动负载所需功率保持平衡；
随着汽轮机汽门开度进一步增加，汽轮机提供的功率与被驱动负载所需功率相等，即被驱动负载所需功率完全由汽轮机提供，电机既不电动也不发电，电机功率为零，即实现了驱动负载功率由电机逐渐转移到汽轮机；
汽轮机汽门开...

【专利技术属性】
技术研发人员：宇文达，王文龙，周志军，高玉瑞，闫皓，张海涛，鲁挺，
申请(专利权)人：荣信汇科电气技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21