极端工况下基于阀门特性曲线的汽轮机转速控制方法技术

本发明专利技术公开了一种极端工况下基于阀门特性曲线的汽轮机转速控制方法，包括如下步骤：设置主蒸汽的设定压力P0和再热蒸汽的设定压力P

【技术实现步骤摘要】
极端工况下基于阀门特性曲线的汽轮机转速控制方法
本专利技术涉及火力发电
，特别的涉及一种极端工况下基于阀门特性曲线的汽轮机转速控制方法。
技术介绍
随着我国火电机组的装机容量和蒸汽参数等级的不断提高，在极端工况下的机组工况，主要包括机组甩负荷、热态或者极热态启动，普遍存在汽轮机组蒸汽品质较高(蒸汽压力高和温度高)的情况，后冲转和维持转速稳定时极容易造成转速超速或者失稳。在极端情况下，机组均是通过机组DEH(DigitalElectricHydraulicControlSystem)控制系统在自动控制模式下，采用自动(甩负荷、转子过临界转速)或者手动设定目标值(国内机组为3000r/min，对应50Hz频率)，当机组开始冲转或者定速时，机组的主汽门(包括高压主汽门(TV)和中压主汽门(RSV))处于全开状态，转速是通过开关高压调节阀(GV)及中压调节阀(IV)进行调节的。附图1给出了一次中间再热机组的普遍热力系统示意图，锅炉生产出来的过热蒸汽通过机组左右侧过热蒸汽管道，经高压主汽门(TV)、高压调节阀(GV)进入高压缸进行做功，做功完成后的蒸汽经高排通风阀排放至凝汽器或经高排逆止门排至再热器系统，经锅炉再热器加热后形成的再热蒸汽，通过机组左右侧再热蒸汽管道，经再热中压汽门(RSV)、中压调节阀(IV)进入中压缸做功；在中压缸做功完成后的蒸汽经联通管进入低压缸继续做功，在低压缸做功完成后的蒸汽最终会进入凝汽器。目前，在极端工况下，火电机组转速控制主要存在以下问题：(1)目前火电机组普遍为大容量、高参数，其机组转子时间常数相对偏小，在极端工况下极容易会导致机组转速波动或者超速现象，对电网和机组本身安全性和稳定性都是极大威胁。这些工况的出现，不仅仅考验汽轮机调节系统的动态特性，同时还考验到机组在极端情况下的参数匹配能力，高品质的蒸汽参数不仅仅使转速稳定性降低，而且中、低压缸存在进汽量少，不仅仅对锅炉的再热器和汽轮机低压缸的安全性都有影响。(2)典型的汽轮机调节阀流量非线性，如附图2，同时总阀位指令是几个调节阀门的组合(并且是单阀控制方式附图3)，由阀门管理在较低阀位区间和大阀位区间均存在线性化不好的问题，特别单个阀门低阀位区域；蒸汽品质高时，转子时间常数相对偏低的情况下，在机组冲转和定速时，容易引起转速波动大。(3)高、低压旁路阀在人为调整时，容易出现再热器内蒸汽流量不足，形成再热器干烧现象；或者再热器内蒸汽流量过大，再热蒸汽品质下降过快，增加了机组安全风险；同时高、低压旁路阀在人为调整时，容易出现卡涩现象，严重延缓了机组启动时间。(4)高品质的蒸汽产生的高能量，造成机组冲转时调节阀的开度小，而调节阀特性本身在低开度时调节特性不好，容易造成转速波动；同时在高品质蒸汽的情况下，机组甩负荷后或者再冲转时，容易造成阀门前后压差过大，主汽门打不开的情况(如哈汽中压主汽门为板式结构)经常发生，不仅仅延缓了机组正常并网和带负荷过程，同时还会伴随诸多如管道共振等恶性事故的发生。(5)在现有技术条件下，机组甩负荷后定速或者跳闸等极端条件下迅速恢复，在短时间内机组定速3000r/min并且完成并网，对目前较少的运行值班人员要求较高，一方面需要对极热态或者热态机组冲转、定速和并网，另一方面还要对锅炉、汽机、热工等相关系统进行及时调整(锅炉需防止过热器、再热器超压，锅炉熄火，机侧维持给水、凝结水、轴封汽等系统正常，热工电气需核实相关信号、保护投入情况，为机组重新并网做准备)，因此对运行人员的要求极高，同时工作量、工作风险及工作压力也极大；另外，在机组空转时，高品质的蒸汽冲转汽轮机，容易造成低压缸末级鼓风增加，易造成低压缸转子和结构共振，发生叶片损坏或汽轮机动静部件摩擦等造成汽轮机损伤的事件发生。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是：如何提供一种在极端工况下根据机组热负荷状况，自动设定机组高、低旁路控制方式和再热汽目标参数，实现机组的快速启动和稳定转速的方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种极端工况下基于阀门特性曲线的汽轮机转速控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、设置主蒸汽的设定压力P0和再热蒸汽的设定压力PREH0；S2、根据汽轮机组控制系统获取主蒸汽的实际压力值P1和再热蒸汽的实际压力值PREH；S3、比较主蒸汽的实际压力值P1与设定压力P0，若P1＞P0，将高压旁路阀的开度固定，并调节低压旁路阀的开度，当再热蒸汽的实际压力值PREH小于设定压力PREH0，减小低压旁路阀的开度，当再热蒸汽的实际压力值PREH大于设定压力PREH0，则增大低压旁路阀的开度；若P1＜P0，将低压旁路阀的开度固定，并调节高压旁路阀的开度，当再热蒸汽的实际压力值PREH小于设定压力PREH0，增加高压旁路阀的开度，当再热蒸汽的实际压力值PREH大于设定压力PREH0，则降低高压旁路阀的开度。作为优化，所述步骤S3中，P1＞P0时，将高压旁路阀的开度固定在20％～30％。作为优化，所述步骤S3中，P1＜P0时，将低压旁路阀的开度固定在10％以下。这样，将低压旁路阀设置在一个较小的开度，可以避免在转子转速稳定后，重新调节低压旁路阀时发生卡涩或卡死现象，更加便于操控。在实际操作中，P0-P1的差值越大，低压旁路阀的开度越小。另外，为了避免低压旁路阀彻底关死，低压旁路阀的开度还需要保持在2％以上。进一步的，所述步骤S1中，主蒸汽的设定压力P0采用如下步骤获取，当汽轮机组设有电动给水泵时，以电动给水泵在纯再循环方式运行时的最大压力作为主蒸汽的设定压力P0；否则，以汽动给水泵在投锅炉远方控制要求的最低转速下的纯再循环方式时的泵组出口压力作为主蒸汽的设定压力P0。作为优化，所述步骤S1中，再热蒸汽的设定压力PREH0采用如下步骤获取，先获取转子定速3000r/min时所需的最低蒸汽流量，并获取定速3000r/min时汽轮机组总阀位指令和每个调节阀的流量特性曲线，所述调节阀包括高压调节阀(GV)及中压调节阀(IV)，根据每个调节阀的流量特性曲线找出各自的线性区间；在单阀控制方式下，将各调节阀在各自的线性区间内调节，同时调整再热蒸汽的压力值，使转子保持在定速3000r/min，记录调节过程中再热蒸汽的压力值，并将记录的再热蒸汽压力值的平均值作为再热蒸汽的设定压力PREH0。作为优化，所述步骤S3中，若P1≥P0，且在低压旁路阀的调节过程中，始终满足P1≥P0-N，其中N为冗余量，则仍然保持P1≥P0时的调节方式；若P1＜P0，且在高压旁路阀的调节过程中，始终满足P1＜P0+N，其中N为冗余量，则仍然保持P1＜P0时的调节方式。进一步的，所述冗余量N取0.5～1MPa。综上所述，本专利技术能够根据极端工况下机组状况，分配再热蒸汽冷段和热段蒸汽流量，保证高、中压缸进汽流量的情况下，自动维持转子的冲转和定速。极大减轻了运行人员的监测和操作工作量，在确保了机组和电网安全、稳定的基础上，缩短了机组的并网本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种极端工况下基于阀门特性曲线的汽轮机转速控制方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1、设置主蒸汽的设定压力P0和再热蒸汽的设定压力P

【技术特征摘要】
1.一种极端工况下基于阀门特性曲线的汽轮机转速控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、设置主蒸汽的设定压力P0和再热蒸汽的设定压力PREH0；
S2、根据汽轮机组控制系统获取主蒸汽的实际压力值P1和再热蒸汽的实际压力值PREH；
S3、比较主蒸汽的实际压力值P1与设定压力P0，若P1≥P0，将高压旁路阀的开度固定，并调节低压旁路阀的开度，当再热蒸汽的实际压力值PREH小于设定压力PREH0，减小低压旁路阀的开度，当再热蒸汽的实际压力值PREH大于设定压力PREH0，则增大低压旁路阀的开度；若P1＜P0，将低压旁路阀的开度固定，并调节高压旁路阀的开度，当再热蒸汽的实际压力值PREH小于设定压力PREH0，增加高压旁路阀的开度，当再热蒸汽的实际压力值PREH大于设定压力PREH0，则降低高压旁路阀的开度。


2.如权利要求1所述的极端工况下基于阀门特性曲线的汽轮机转速控制方法，其特征在于，所述步骤S3中，P1≥P0时，将高压旁路阀的开度固定在20％～30％。


3.如权利要求1所述的极端工况下基于阀门特性曲线的汽轮机转速控制方法，其特征在于，所述步骤S3中，P1＜P0时，将低压旁路阀的开度固定在10％以下。


4.如权利要求1所述的极端工况下基于阀门特性曲线的汽轮机转速控制方法，其特征在于，所述步骤S1中，主蒸汽的设定压力P0采用如下步骤获取，当汽轮机组设有电动给水泵...

【专利技术属性】
技术研发人员：王家胜，张伟，黄崇富，彭小容，雷勇，朱黎丽，林雪峰，
申请(专利权)人：重庆工程职业技术学院，
类型：发明
国别省市：重庆;50