一种超临界二氧化碳循环发电预冷器温度控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种超临界二氧化碳循环发电预冷器温度控制系统及方法，包括主管道调阀PID控制器、水泵变频器PID控制器、调阀PID控制器、风扇变频PID、电动调阀PID控制器、第一变频水泵、第二变频水泵、预冷器、第二温度变送器、第一温度变送器、冷却水主管路调阀、上塔电动调节阀、回塔池电动调节阀、变频风扇、预冷器旁边阀、第三温度变送器、补水电动阀、冷却水塔池、冷却塔及液位变送器，该系统及方法实现对超临界二氧化碳循环发电中的预冷器温度进行控制。控制。控制。

A temperature control system and method for precooler of supercritical carbon dioxide cycle power generation

【技术实现步骤摘要】
一种超临界二氧化碳循环发电预冷器温度控制系统及方法


[0001]本专利技术属于二氧化碳循环发电
，涉及一种超临界二氧化碳循环发电预冷器温度控制系统及方法。

技术介绍

[0002]目前二氧化碳循环发电已经成为各大研发机构主攻的一种新型的发电方式，西安热工院已经联合多家科研机构建立创新联合体，世界首台5MW超临界二氧化碳发电试验机组已通过长时间稳定运行考验，超临界二氧化碳循环发电即将成为发电领域新型商业运行模式。预冷器5作为二氧化碳闭式循环的最后一环，起着吸收发电后剩余热量及稳定压缩机入口温度的作用，压缩机入口温度过高直接影响着压缩机效率，进而影响机组发电效率，入口温度过低将会导致二氧化碳进入液相区，影响压缩机安全稳定运行。目前，还未有如何控制预冷器温度方面研究。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种超临界二氧化碳循环发电预冷器温度控制系统及方法，该系统及方法实现对超临界二氧化碳循环发电中的预冷器温度进行控制。
[0004]为达到上述目的，本专利技术所述的超临界二氧化碳循环发电预冷器温度控制系统包括主管道调阀PID控制器、水泵变频器PID控制器、调阀PID控制器、风扇变频PID、电动调阀PID控制器、第一变频水泵、第二变频水泵、预冷器、第二温度变送器、第一温度变送器、冷却水主管路调阀、上塔电动调节阀、回塔池电动调节阀、变频风扇、预冷器旁边阀、第三温度变送器、补水电动阀、冷却水塔池、冷却塔及液位变送器；
[0005]冷却水塔池的底部出口经第三温度变送器后与第一变频水泵的入口及第二变频水泵的入口相连通，所述第一变频水泵与第二变频水泵并联连通，第一变频水泵的出口与第二变频水泵的出口通过管道并管后分为两路，其中一路经预冷器旁边阀与冷却水塔池的入口相连通，另一路与预冷器的管侧入口相连通，预冷器的管侧出口经第一温度变送器及冷却水主管路调阀的入口相连通，冷却水主管路调阀的出口分为两路，其中一路经上塔电动调节阀与冷却塔中的喷淋头相连通，另一路经回塔池电动调节阀与冷却水塔池的入口相连通，冷却塔位于冷却水塔池的上方，且冷却塔的底部开口正对冷却水塔池，冷却塔的顶部开口处设置有变频风扇；
[0006]冷却水塔池内设置有液位变送器，补水管道经补水电动阀与冷却水塔池的入口相连通；
[0007]主管道调阀PID控制器及水泵变频器PID控制器与第二温度变送器、冷却水主管路调阀、第一变频水泵及第二变频水泵相连接；
[0008]调阀PID控制器及风扇变频PID与第三温度变送器、上塔电动调节阀及回塔池电动调节阀相连接；
[0009]电动调阀PID控制器与液位变送器及补水电动阀相连接。
[0010]第一变频水泵的出口与第二变频水泵的出口通过管道并管后经第一滤网及第二滤网与预冷器的管侧入口相连通。
[0011]第一滤网与第二滤网并联设置。
[0012]预冷器的管侧出口经第一流量计、第一温度变送器、压力变送器及冷却水主管路调阀的入口相连通。
[0013]补水管道经补水电动阀及第二流量计与冷却水塔池的入口相连通。
[0014]本专利技术所述的超临界二氧化碳循环发电预冷器温度控制方法包括预冷器热侧出口二氧化碳温度的控制、冷却水温度的控制以及冷却塔液位的控制。
[0015]预冷器热侧出口二氧化碳温度的控制的具体过程为：
[0016]将第二温度变送器输出的预冷器热侧出口二氧化碳温度与设定值相减，得偏差，然后将所述偏差输入到主管道调阀PID控制器及水泵变频器PID控制器中，其中，主管道调阀PID控制器及水泵变频器PID控制器采用一备一用的运行模式；当满足切换条件一，则将启动主管道调阀PID控制器，以控制冷却水主管路调阀的开度，此时第一变频水泵或第二变频水泵跟踪最小给定频率；当满足切换条件二，则将启动水泵变频器PID控制器，以控制第一变频水泵或第二变频水泵的变频器，此时冷却水主管路调阀的开度大于95％并处于跟踪状态。
[0017]当满足以下任一一个条件，则启动主管道调阀PID控制器，即：
[0018]11)第一变频水泵或第二变频水泵的变频器投自动、冷却水主管路调阀投自动且冷却水主管路调阀的开度＜95％或第一变频水泵或第二变频水泵的变频器指令＜25Hz；
[0019]12)第一变频水泵或第二变频水泵的变频器手动控制；
[0020]当满足以下任一一个条件时，则切换至水泵变频器PID控制器，即：
[0021]21)第一变频水泵或第二变频水泵的变频器投自动、冷却水主管路调阀投自动且冷却水主管路调阀的开度＞95％；
[0022]22)冷却水主管路调阀手动控制。
[0023]冷却水温度的控制的具体过程为：
[0024]将第三温度变送器输出的冷却水温度与设定值之间的偏差，然后输入到调阀PID控制器及风扇变频PID控制器中，其中，调阀PID控制器与风扇变频PID控制器采用一备一用的工作模式，当满足切换条件一，则启动调阀PID控制器，以控制上塔电动调节阀及回塔池电动调节阀的开度，其中，上塔电动调节阀及回塔池电动调节阀始终处于相反状态；当满足切换条件二，则启动风扇变频PID控制器，以控制变频风扇的变频器。
[0025]当满足以下任一条件时，则启动调阀PID控制器，即：
[0026]31)变频风扇投自动、上塔电动调节阀投自动、回塔池电动调节阀投自动且上塔电动调节阀的开度＜98％或变频风扇指令＜25Hz；
[0027]32)变频风扇手动控制；
[0028]当满足以下任一条件时，则启动风扇变频PID控制器，即：
[0029]41)变频风扇投自动、上塔电动调阀投自动、回塔池电动调节阀投自动且上塔电动调节阀的开度＞98％；
[0030]42)上塔电动调节阀手动控制；
[0031]43)回塔池电动调节阀手动控制。
[0032]本专利技术具有以下有益效果：
[0033]本专利技术所述的超临界二氧化碳循环发电预冷器温度控制系统及方法在具体操作时，通过对预冷器热侧出口二氧化碳温度的控制、冷却水温度的控制以及冷却塔液位的控制，利用混合控制实现最大化节约电能，同时实现对超临界二氧化碳循环发电中的预冷器温度进行控制，减轻运行人员操作压力；另外，由于系统设备运行在最优工况，系统阻力最小，可减少厂用用电并节约电能。
附图说明
[0034]图1为本专利技术的结构示意图；
[0035]图2为本专利技术的逻辑图。
[0036]其中，1为第一变频水泵、2为第二变频水泵、3为第一滤网、4为第二滤网、5为预冷器、6为第二温度变送器、7为第一流量计、8为第一温度变送器、9为压力变送器、10为冷却水主管路调阀、11为上塔电动调节阀、12为回塔池电动调节阀、13为变频风扇、14为预冷器旁边阀、15为第三温度变送器、16为补水电动阀、17为第二流量计、18为冷却水塔池18、19为冷却塔、20为液位变送器。
具体实施方式
[0037]为了使本
的人员更好本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超临界二氧化碳循环发电预冷器温度控制系统，其特征在于，包括主管道调阀PID控制器、水泵变频器PID控制器、调阀PID控制器、风扇变频PID、电动调阀PID控制器、第一变频水泵(1)、第二变频水泵(2)、预冷器(5)、第二温度变送器(6)、第一温度变送器(8)、冷却水主管路调阀(10)、上塔电动调节阀(11)、回塔池电动调节阀(12)、变频风扇(13)、预冷器旁边阀(14)、第三温度变送器(15)、补水电动阀(16)、冷却水塔池(18)、冷却塔(19)及液位变送器(20)；冷却水塔池(18)的底部出口经第三温度变送器(15)后与第一变频水泵(1)的入口及第二变频水泵(2)的入口相连通，所述第一变频水泵(1)与第二变频水泵(2)并联连通，第一变频水泵(1)的出口与第二变频水泵(2)的出口通过管道并管后分为两路，其中一路经预冷器旁边阀(14)与冷却水塔池(18)的入口相连通，另一路与预冷器(5)的管侧入口相连通，预冷器(5)的管侧出口经第一温度变送器(8)及冷却水主管路调阀(10)的入口相连通，冷却水主管路调阀(10)的出口分为两路，其中一路经上塔电动调节阀(11)与冷却塔(19)中的喷淋头相连通，另一路经回塔池电动调节阀(12)与冷却水塔池(18)的入口相连通，冷却塔(19)位于冷却水塔池(18)的上方，且冷却塔(19)的底部开口正对冷却水塔池(18)，冷却塔(19)的顶部开口处设置有变频风扇(13)；冷却水塔池(18)内设置有液位变送器(20)，补水管道经补水电动阀(16)与冷却水塔池(18)的入口相连通；主管道调阀PID控制器及水泵变频器PID控制器与第二温度变送器(6)、冷却水主管路调阀(10)、第一变频水泵(1)及第二变频水泵(2)相连接；调阀PID控制器及风扇变频PID与第三温度变送器(15)、上塔电动调节阀(11)及回塔池电动调节阀(12)相连接；电动调阀PID控制器与液位变送器(20)及补水电动阀(16)相连接。2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳循环发电预冷器温度控制系统，其特征在于，第一变频水泵(1)的出口与第二变频水泵(2)的出口通过管道并管后经第一滤网(3)及第二滤网(4)与预冷器(5)的管侧入口相连通。3.根据权利要求2所述的超临界二氧化碳循环发电预冷器温度控制系统，其特征在于，第一滤网(3)与第二滤网(4)并联设置。4.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳循环发电预冷器温度控制系统，其特征在于，预冷器(5)的管侧出口经第一流量计(7)、第一温度变送器(8)、压力变送器(9)及冷却水主管路调阀(10)的入口相连通。5.根据权利要求4所述的超临界二氧化碳循环发电预冷器温度控制系统，其特征在于，补水管道经补水电动阀(16)及第二流量计(17)与冷却水塔池(18)的入口相连通。6.一种超临界二氧化碳循环发电预冷器温度控制方法，其特征在于，基于权利要求1所述的超临界二氧化碳循环发电预冷器温度控制系统，包括预冷器(5)热侧出口二氧化碳温...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛志波，陈辰，宋晓辉，张磊，高炜，吴帅帅，翟鹏，寇林，雷旭乐，
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：