用于涡轮控制阀测试的流量补偿制造技术

本发明专利技术公开了一种使涡轮控制阀（２８）操作安全测试冲程期间的蒸汽锅炉压力变化或者涡轮动力变化最小化的方法。本发明专利技术的方法使用控制阀（２８）的位置作为反馈，并输入补偿算法，从而使周期性操作测试期间由涡轮控制阀（２８）关闭和重新开启导致的流量扰动最小化。通过保持经过若干平行涡轮入口控制阀的总质量流量为常数，蒸汽发生器压力被保持为常数，并且在入口控制阀测试期间入口压力调节器不受影响。将经过若干平行涡轮入口控制阀的总质量流量保持为常数也会使入口控制阀测试期间的涡轮动力变化最小化。此外，也不需要对额外的过程参数进行监控。单个平行阀的位置（阀杆上升量）用于对入口阀（２８）的位置进行闭环控制，并且足以保持常数流量。

Flow compensation for test of turbine control valve

A method is disclosed for minimizing the pressure change of a steam boiler or a change in turbine dynamics during a test stroke during operation of a turbine control valve (28). The method of the invention uses control valve (28) positions as feedback and input compensation algorithm, so that the cycle of operation during the test of a turbine control valve (28) close and re open the flow disturbance caused by the minimization. By maintaining a constant mass flow through a number of parallel turbine inlet valves as a constant, the pressure of the steam generator is kept constant, and the inlet pressure regulator is not affected during the inlet control valve test. The total mass flow through a number of parallel turbine inlet control valves remains constant, which minimizes the turbine power change during the inlet control valve test. In addition, additional process parameters are not required to be monitored. The position of a single parallel valve (stem rise) for closed-loop control of the position of the inlet valve (28) and sufficient to maintain constant flow.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及涡轮机，尤其涉及一种用于最大限度地减小在周期性操作测试期间由涡轮控制阀的关闭和重新开启所引起的流量扰动的方法，并且更具体地说，涉及一种使用控制阀位置作为反馈从而最大限度地减小这种流量扰动的方法。
技术介绍
涡轮所需要进行的操作程序包括用于涡轮的平行入口流量控制阀的周期性操作测试(关闭和重新开启)。所进行的测试是要确认涡轮安全机制的可操作性。这种测试所存在的一个问题就是在周期性操作测试期间由涡轮控制阀的关闭和重新开启所造成的涡轮蒸汽锅炉压力变化或者涡轮功率变化。在涡轮控制阀操作安全测试期间，蒸汽锅炉压力变化或者涡轮功率力变化必须实现最小化。并且，涡轮入口压力调整或者涡轮功率反馈不可受影响或者进行修正以实现补偿。一种已有的最小化入口压力偏差的方法是在比例调节器中使用涡轮入口压力。入口压力调节器设计是由蒸汽锅炉设计限定的并且须满足其需要，因此不能进行修改。其他用以补偿在入口控制阀的操作性测试期间出现的流量变化而导致的涡轮功率扰动的方法，包括在比例积分调节器中使用电功率反馈，或者在比例调节器中使用涡轮分级压力反馈。这些方法都不能应用于入口压力问题，因为它们都允许入口压力发生变化。这些方法中的一些也需要监视额外过程参数。
技术实现思路
本专利技术提供了一种在涡轮控制阀操作安全测试循环期间最大程度地减小蒸汽锅炉压力变化或者涡轮功率变化的方法。本专利技术的方法使用控制阀位置作为反馈以最大限度地减小在周期性操作测试期间由涡轮控制阀的关闭和重新开启造成的流量扰动。通过将通过若干平行涡轮入口流量控制阀的总质量流量保持恒定，在入口控制阀测试期间，蒸汽发生器压力得以保持恒定，且入口压力调节器也不会受影响。将通过若干平行涡轮入口控制阀的总质量流量保持恒定最大限度地减小了入口控制阀测试期间涡轮功率的变化。各个平行阀的位置(阀杆升程或者提升高度)已经存在，因为它用于入口控制阀位置的闭合回路控制。对于使用本专利技术所述的方法保持总流量恒定的目的来说，阀位置是足够的并且会导致性能的改善。也不需要在入口控制阀测试期间为减小流量扰动对现有或者额外过程参数进行监控。流量被确定为控制阀位置，即阀杆升程，的函数。在阀测试期间由若干平行流量通道之一的关闭带来的流量变化导致系统从N个阀到N-1个阀的控制压力的变化。具有N个阀的系统和具有N-1个阀的系统的每个阀的流量特性在涡轮设计过程中被确定。由此确定的流量特性是基于总流量和各个阀杆升程。对于未进行测试的任何给定的阀，N和N-1条件之间的流量—升程特性方面的差异是已知的。该差异根据由进行测试的阀位置获得的N个阀的总需求，应用于N-1个阀中的每一个的总流量需求。附图说明图1是曲线图，示出相应于不同阀门升程量的、使用N个阀进行控制和使用N-1个阀进行控制时系统的总流动特性。该曲线图还示出了作为阀门升程函数的N和N-1条件之间的流量差。图2是用于控制通过涡轮的各输入控制阀的流量的控制电路的方框图，示出了此电路与用于存在于涡轮中的总共N个阀中的一个阀的流量控制电路的连接。图3是针对存在于涡轮中的总共N个阀中的一个阀进行控制阀测试补偿的示例性流量控制电路的方框图。图4是控制阀测试流量补偿的曲线图，示出了为与通过四个阀的质量流量相等而为三个阀门所需的额外流量需求。图5是使用入口压力调节器且不进行流量补偿功能的控制阀测试的曲线图。图6是使用入口压力调节器且进行流量补偿功能的控制阀测试的曲线图。具体实施例方式本专利技术涉及一种将控制阀位置用作补偿功能的反馈从而最大限度地减小在周期性操作测试期间由涡轮控制阀的关闭和重新开启造成的流量扰动的方法。根据本专利技术所述的方法，N个平行流量阀的总质量流量作为控制阀位置(阀杆升程)的函数进行计算。阀门测试期间由于N个平行流量阀之一的关闭而造成的流量变化，导致系统从N个阀到N-1个阀控制压力的变化。在设计阶段，具有N个阀的系统和具有N-1个阀的系统的每个阀的流动特性被确定。各流动特性基于总的流量(阀)需求。对于未进行测试的任何给定阀，N和N-1条件之间的流量差异特性是已知的。图1中的曲线图10示出了N和N-1个涡轮流量控制阀之间的流动特性方面的差异。曲线图10的底部水平轴表示每小时磅质量流量(lbm/hr)。左边的垂直轴表示以英寸表示的阀杆升程(阀门开度)，而右边的垂直轴表示阀门开度相对于阀门所能够提供的最大开度的百分数(位置-％)。曲线图10的顶部水平轴表示蒸汽涡轮从核能源获取蒸汽的功率百分比(percentageof power)(Rx功率-％)。曲线12示出相应于总共四个涡轮控制阀的总流量量值(lbm/hr)与阀杆升程(英寸)的对应关系。曲线14示出相应于四个涡轮控制阀中的三个的总流量量值与阀杆升程的对应关系，其中所述控制阀中的一个为了测试目的已经关闭。曲线16示出了相应于四个涡轮控制阀的总质量流量和相应于所述控制阀之一已经关闭时的三个涡轮控制阀的总质量流量之间的实际差异。因此，例如，如果四阀门组的控制阀中的每一个具有阀杆升程1”，那么所有四个阀都开启的相应流量将会是大约5.5E+06lbm/hr。相反地，如果四个控制阀之一被关闭，那么在三个阀中的每一个具有阀杆升程1”的情况下，剩余的三个阀将会产生4.0E+06lbm/hr的相应流量。这一差值反应在曲线图16中，其中曲线图16中为1”的阀杆升程对应于大约1.5E+06lbm/hr的流量差异。曲线18表示对曲线16的“平滑”处理结果，从而提供更加适合的曲线以控制保持开启的三个控制阀的流量变化，以最大程度地减小关闭后又重新开启的第四个阀的流量扰动。因此，例如，如果通过四个阀的流量为8.0E+06lbm/hr，则曲线图10中的曲线12表示每个阀门具有大约为1.4”的阀杆升程。如果阀门之一为了测试而关闭，那么为了补偿通过关闭阀的流量损失，剩余的三个阀就需要每个阀大约0.6”的额外升程以保持8.0E+06lbm/hr的流量。曲线18可在视觉近似的基础上或者通过使用诸如回归分析等数学方法而得到。图2是方框图20，总体上示出了通过若干平行涡轮入口控制阀中的每一个的质量流量的控制方式。如图2所示，涡轮22包括若干与涡轮运行有关的过程传感器。这些传感器包括负载传感器24、速度传感器26和压力传感器30，压力传感器30连接于控制阀28，所述控制阀28控制处理流体向涡轮22的流动。传感器24、26和30的输出分别作为输入25、27和31提供给用以控制涡轮22运行的负载控制器38、速度控制器36和压力控制器32。压力控制器32、速度控制器36和负载控制器38的相应输出34、35和40结合起来构成涡轮22的过程控制器的流量需求。输出34、35和40馈送入选择器42，并结合起来产生输出44，该输出是过程控制器使用的选定的总流量需求，以控制通过向涡轮22入口提供质量流量的各部控制阀的流量。选择器42的输出44被称为“TCV基准”(“TCV Reference”)，它是一个有效设立各阀产生的总流量需求的信号。在正常运行下，TCV基准信号馈送入测试控制电路48，该电路包括将TCV基准转换为所需阀门位置并产生设立阀门位置需求的输出49的装置。输出49由阀伺服位置回路(valve servoposition loop)47接收，该回路提供阀门28的升程的闭本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减小包括Ｎ个输入控制阀（２８）的涡轮（２２）中的、在周期性操作测试期间由所述阀（２８）之一的关闭和重新开启造成的流量扰动的方法，该方法包括下述步骤：确定对应于不同阀杆工作位置的、通过所述Ｎ个阀（２８）的总质量流量（１２）；确定对应于所述不同阀杆工作位置的、通过所述Ｎ个阀（２８）中的Ｎ－１个阀的总质量流量（１４）；确定对应于所述Ｎ个阀（２８）的总质量流量和对应于所述Ｎ－１个阀（２８）的总质量流量之间的差值（１６）；在所述一个测试阀（２８）于操作测试期间被关闭和重新开启的情况下，利用对应于所述Ｎ个阀（２８）的总质量流量与对应所述Ｎ－１个阀（２８）的总质量流量之间的流量特性的所述差值确定未进行测试的所述Ｎ－１个阀（２８）中的每一个的初始阀杆升程补偿；当所述一个测试阀（２８）进行操作测试时，对未进行测试的所述Ｎ－１个阀（２８）中的每一个应用下述阀杆升程补偿：随着所述一个测试阀（２８）被关闭，所述阀杆升程补偿逐渐增加，而随着所述一个测试阀（２８）被重新开启，所述阀杆升程补偿逐渐减小，由此，通过所述Ｎ－１个阀（２８）的总质量流量与通过所述Ｎ个阀（２８）的总质量流量保持基本相同。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔J莫利特，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[]