阶梯档位负载箱式二氧化碳发电试验平台透平调节方法技术

阶梯档位负载箱式二氧化碳发电试验平台透平调节方法，包括加热器，加热器出口管道分别与高压透平入口调门、高压透平旁路调门入口管道相连接，高压透平入口调门与高压透平相连，高压透平出口与高压透平旁路调门出口汇合后，共同接入再热器入口，再热气分别与低压透平入口调门、低压透平旁路调门相连，低压透平入口调门与低压透平相连，低压透平与低压透平旁路调门汇合后，共同接入回热器热侧，回热器热侧出口与工质补充阀门出口汇合后与预冷器入口相连接，预冷器连接至压缩机入口调门，压缩机入口调门连接至压缩机，压缩机连接至回热器冷侧，回热器冷侧与加热器相连接。本发明专利技术用于阶梯档位发电负载箱式二氧化碳发电试验平台的高、低压透平调节。低压透平调节。低压透平调节。

【技术实现步骤摘要】
阶梯档位负载箱式二氧化碳发电试验平台透平调节方法


[0001]本专利技术属于超临界二氧化碳循环发电
，具体涉及阶梯档位负载箱式二氧化碳发电试验平台透平调节方法。

技术介绍

[0002]对于目前的超临界二氧化碳循环发电试验平台而言，其循环为闭式系统，在实际调节运行中高压透平入口调门动作会同时影响高压透平与低压透平的功率值，而低压透平入口调门动作也会同时影响高压透平与低压透平的功率值，即高低压透平的阀门开度与其彼此的功率值是相互耦合影响的。同时，因为目前二氧化碳发电机组都处于试验阶段，其所产生电能不能直接输入电网，只能采用发电机负载箱消耗掉，而目前国内二氧化碳试验平台大多采用阶梯式发电机负载箱，负载箱不能连续地进行功率调节，只能进行阶梯式档位调节，相邻阶梯档位功率间隔ΔP＝50～200kW。
[0003]由此可以看出，对于阶梯档位发电机负载箱式二氧化碳发电试验平台而言，一方面是高、低压透平调节时彼此会相互耦合影响，另一方面则是阶梯档位式负载箱不能连续地进行发电功率的调节，这两个因素纠缠在一起，导致目前超临界二氧化碳循环发电试验平台高、低压透平功率非常难以调节。

技术实现思路

[0004]为了克服以上技术问题，本专利技术提供了一种阶梯档位负载箱式二氧化碳发电试验平台透平调节方法，用于阶梯档位发电负载箱式二氧化碳发电试验平台的高、低压透平调节。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]一种阶梯档位负载箱式二氧化碳发电试验平台透平调节系统，包括加热器1，所述加热器1出口分别与高压透平入口调门2入口道、高压透平旁路调门3入口相连接，高压透平入口调门2出口与高压透平4入口相连，高压透平4出口与高压透平旁路调门3出口汇合后，共同接入再热器5入口，再热气5出口分别与低压透平入口调门6入口、低压透平旁路调门7入口相连，低压透平入口调门6出口与低压透平8入口相连，低压透平8出口与低压透平旁路调门7出口汇合后，共同接入回热器9热侧入口，回热器9热侧出口与工质补充阀门10出口汇合后与预冷器11入口相连接，预冷器11出口连接至压缩机入口调门12入口，压缩机入口调门12出口连接至压缩机13入口，压缩机13出口连接至回热器9冷侧入口，回热器9冷侧出口与加热器1入口相连接。
[0007]所述高压透平发电机14与高压透平4采用联轴器连接，低压透平发电机15与低压透平8采用联轴器连接，高压透平发电机负载箱16与高压透平发电机14通过电路连接，低压透平发电机负载箱17与低压透平发电机15通过电路连接，用于消耗发电机发出的电能，其中高压透平发电机负载箱16与低压透平发电机负载箱17为阶梯档位调节式，每次调节增加或减少的电功率ΔP＝50～200kW。
[0008]一种阶梯档位负载箱式二氧化碳发电试验平台透平调节方法，包括以下步骤；
[0009]当机组启动时，保持高压透平入口调门2及低压透平入口调门6完全关闭，保持高压透平旁路调门3及低压透平旁路调门7开度100％，保持工质补充阀门10开度为100％，启动压缩机13保持工质在回路中循环，逐步提高加热器1功率直至高压透平入口调门2前工质温度达到250～300℃时，逐步关小高压透平旁路调门3，继续提高加热器1功率及压缩机13功率，直至高压透平入口调门2前工质压力达到16MPa～17MPa、工质温度达到300～350℃时，开始逐步关闭高压透平旁路调门3，逐步开启高压透平入口调门2，继续提高加热器1功率及压缩机13功率，并设定高压透平4目标转速，开始高压透平4冲转；
[0010]机组在运行过程中，高压透平旁路调门3与低压透平旁路调门7保持关闭状态，二氧化碳工质经过预冷器11冷却后进入压缩机13，经压缩机13升压后进入回热器9冷侧升温，然后工质再经过加热器1再次升温后，进入高压透平4做功，做功后工质经过再热器5再次加热，继续进入低压透平8做功，做功后乏气经过回热器9热侧进行冷却，冷却后的工质再次回到预冷器11入口，从而完成一个完整的循环，工质补充阀门10用于升降负荷过程中对系统进行补充或泄放工质。
[0011]所述高压透平4及低压透平8冲转时，将高压透平4及低压透平8的额定转速N
R
分为若干段进行分段冲转，即分别设定若干个目标转速：N1＝(15％
‑
20％)*N
R
；N2＝(30％
‑
35％)*N
R
；N3＝(45％
‑
55％)*N
R
；N3＝(45％
‑
55％)*N
R
；N4＝(75％
‑
85％)*N
R
；N5＝N
R
；并保持目标转速均与转子各阶临界转速保持10％以上的避开率，透平冲转期时，逐步关闭高压透平旁路调门3至0％、逐步开启高压透平入口调门2至100％、逐步提高加热器1功率及压缩机13功率，直至高压透平4达到目标转速N1后，保持系统各调门及设备开度与功率不变，稳定30min后，继续冲转至N2，重复以上操作直至高压透平达到N
R
，稳定30min后，完成高压透平4冲转过程。
[0012]所述高压透平4完成冲转并达到额定转速N
R
后，通过此时高压透平4的质量流量及进出口温度压力，计算出高压透平4输出功率P
gi
，进而可以计算出高压透平4输出扭矩其中P
gi
单位为kW，N
R
单位为r/min，T
di
单位为Nm；计算出当高压透平4输出功率不变而高压透平发电机负载箱16功率增加或减少ΔP时，透平转速变化ΔN
gi
为：为保证透平转速变化时不会超速或进入临界转速区，需校核确保ΔN
gi
/2≤9％*N
R
；获得以上数据后，通过逐步提高加热器1功率及压缩机13功率，并保持其他阀门开度不变，使高压透平4转速升至后，将发电机负载箱功率档位调高至P
gn
+ΔP，则高压透平4转速会突降至逐步提高加热器1功率及压缩机13功率，将高压透平4转速增加至N
R
；重复采用高压透平4的实时质量流量及进出口温度压力计算其实时输出功率P
gi
，并计算透平实时扭矩T
gi
及转速变化ΔN
gi
，循环重复以上步骤，将高压透平功率调节至目标功率值，同理，采用本步骤中的方法，计算出低压透平8的实时功率P
di
保持不变而低压透平负载箱17增加或减少ΔP时，低压透平8转速变化ΔN
di
。
[0013]采用历史数据或高压透平4运行数据估算出低压透平的空载功率值P
dn
，将高压透平4发电功率值提升至(120％
‑
150％)*P
dn
后，逐步关闭低压透平旁路调门7、逐步开大低压透平入口调门6、逐步增加再热器5功率，通过高压透平4冲转的方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阶梯档位负载箱式二氧化碳发电试验平台透平调节系统，其特征在于，包括加热器(1)，所述加热器(1)出口分别与高压透平入口调门(2)入口、高压透平旁路调门(3)入口相连接，高压透平入口调门(2)出口与高压透平(4)入口相连，高压透平(4)出口与高压透平旁路调门(3)出口汇合后，共同接入再热器(5)入口，再热气(5)出口分别与低压透平入口调门(6)入口、低压透平旁路调门(7)入口相连，低压透平入口调门(6)出口与低压透平(8)入口相连，低压透平(8)出口与低压透平旁路调门(7)出口汇合后，共同接入回热器(9)热侧入口，回热器(9)热侧出口与工质补充阀门(10)出口汇合后与预冷器(11)入口相连接，预冷器(11)出口连接至压缩机入口调门(12)入口，压缩机入口调门(12)出口连接至压缩机(13)入口，压缩机(13)出口连接至回热器(9)冷侧入口，回热器(9)冷侧出口与加热器(1)入口相连接。2.根据权利要求1所述的一种阶梯档位负载箱式二氧化碳发电试验平台透平调节系统，其特征在于，所述高压透平发电机(14)与高压透平(4)采用联轴器连接，低压透平发电机(15)与低压透平(8)采用联轴器连接，高压透平发电机负载箱(16)与高压透平发电机(14)通过电路连接，低压透平发电机负载箱(17)与低压透平发电机(15)通过电路连接，用于消耗发电机发出的电能，其中高压透平发电机负载箱(16)与低压透平发电机负载箱(17)为阶梯档位调节式，每次调节增加或减少的电功率ΔP＝50～200kW。3.基于权利要求1、2所述的一种阶梯档位负载箱式二氧化碳发电试验平台透平调节系统的方法，其特征在于，包括以下步骤；当机组启动时，保持高压透平入口调门(2)及低压透平入口调门(6)完全关闭，保持高压透平旁路调门(3)及低压透平旁路调门(7)开度100％，保持工质补充阀门(10)开度为100％，启动压缩机(13)保持工质在回路中循环，逐步提高加热器(1)功率直至高压透平入口调门(2)前工质温度达到250～300℃时，逐步关小高压透平旁路调门(3)，继续提高加热器(1)功率及压缩机(13)功率，直至高压透平入口调门(2)前工质压力达到16MPa～17MPa、工质温度达到300～350℃时，开始逐步关闭高压透平旁路调门(3)，逐步开启高压透平入口调门(2)，继续提高加热器(1)功率及压缩机(13)功率，并设定高压透平(4)目标转速，开始高压透平(4)冲转；机组在运行过程中，高压透平旁路调门(3)与低压透平旁路调门(7)保持关闭状态，二氧化碳工质经过预冷器(11)冷却后进入压缩机(13)，经压缩机(13)升压后进入回热器(9)冷侧升温，然后工质再经过加热器(1)再次升温后，进入高压透平(4)做功，做功后工质经过再热器(5)再次加热，继续进入低压透平(8)做功，做功后乏气经过回热器(9)热侧进行冷却，冷却后的工质再次回到预冷器(11)入口，从而完成一个完整的循环，工质补充阀门(10)用于升降负荷过程中对系统进行补充或泄放工质。4.根据权利要求3所述的一种阶梯档位负载箱式二氧化碳发电试验平台透平调节方法，其特征在于，所述高压透平(4)及低压透平(8)冲转时，将高压透平(4)及低压透平(8)的额定转速N
R
分为若干段进行分段冲转，即分别设定若干个目标转速：N1＝(15％
‑
20％)*N
R
；N2＝(30％
‑
35％)*N
R
；N3＝(45％
‑
55％)*N
R
；N3＝(45％
‑
55％)*N
R
；N4＝(75％
‑
85％)*N
R
；N5＝N
R
；并保持目标转速均与转子各阶临界转速保持10％以上的避开率，透平冲转期时，逐步关闭高压透平旁路调门3至0％、逐步开启高压透平入口调门(2)至100％、逐步提高加热器(1)功率及压缩机(13)功率，直至高压透平(4)达到目标转速N1后，保持系统各调门及设备开度
与功率不变，稳定30min后，继续冲转至N2，重复以上操作直至高压透平达到N
R
，稳定30min后，完成高压透平(4)冲转过程。5.根据权利要求4所述的一种阶梯档位负载箱式二氧化碳发电试验平台透平调节方法，其特征在于，所述高压透平(4)完成冲转并达到额定转速N
R
后，通过此时高压透平(4)的质量流量及进出口温度压力，计算出高压透平(4)输出功率P
gi
，进而计算出高压透平(4)输出扭矩其中P
gi
单位为kW，N
R
单位为r/min，T
di
单位为Nm；计算出当高压透平(4)输出功率不变而高压透平发电机负载箱(16)功率增加或减少ΔP时，透平转速变化ΔN...

【专利技术属性】
技术研发人员：李凯伦，李红智，姚明宇，张一帆，敬小磊，吴家荣，蒋世希，杨乐，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：