用于调节蒸汽涡轮机的短期功率升高的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于调节带有前接的废热蒸汽发生器(1)的蒸汽涡轮机的短期功率升高的方法，该蒸汽发生器带有多个形成流动路径(2)的、被流动介质(M)流过的节能器加热面、蒸发器加热面和过热器加热面(4)，其中在压力级中流动介质(M)从流动路径(2)分支出且就流动介质而言在各压力级的两个过热器加热面之间喷入到流动路径内，其中，表征各压力级的就流动介质而言在最后的过热器加热面的出口温度与预先给定的温度额定值的偏差的第一特征值用作所喷入的流动介质(M)的量的调节量，而不应当过度损害蒸汽过程的效率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于调节带有前接的废热蒸汽发生器的蒸汽涡轮机的短期功率升高的方法，该蒸汽发生器带有多个形成流动路径的、被流动介质流过的节能器加热面、蒸发器加热面和过热器加热面，其中在压カ级中流动介质从流动路径分支出且就流动介质而言在各压カ级的两个过热器加热面之间喷入到流动路径内，其中表征各压力级的就流动介质而言在最后的过热器加热面的出口温度与预先给定的温度额定值的偏差的第一特征值用作所喷入流动介质的量的调节量。
技术介绍
废热蒸汽发生器是从热气体流回收热量的换热器。废热蒸汽发生器可通常使用在主要用于发电的燃气和蒸汽涡轮机设备(GuD设备)中。在此，现代化的GuD设备通常包括一个至四个燃气涡轮机和至少ー个蒸汽涡轮机，其中每个涡轮机分别驱动一个发电机(多轴设备)，或燃气涡轮机与蒸汽涡轮机在共同的轴上驱动唯一一个发电机(单轴设备)。涡轮机的热废气在此在废热蒸汽发生器中用于生成水蒸汽。然后，将蒸汽输入蒸汽涡轮机。通常，电功率的大约三分之ニ由燃气涡轮机分担而三分之一由蒸汽过程分担。类似于蒸汽涡轮机的不同的压カ级，废热蒸汽发生器也包括带有各自所含的水-蒸汽混合物的不同的热状态的多个压カ级。在第一(高)压カ级中，流动介质在其流动路径中首先流过节能器，所述节能器利用余热将流动介质预热，且然后流过蒸发器和过热器加热面的不同的级。在蒸发器中将流动介质蒸发，然后在分离装置中将可能的剰余湿气分离，且在过热器内将剩余的保留的蒸汽进ー步加热。然后，被过度加热的蒸汽流入到蒸汽涡轮机的高压部分内，在此处膨胀且被输送给蒸汽发生器的随后的压カ级。在此处再次将蒸汽过度加热，且将其输送给蒸汽涡轮机的下一个压カ部分。由于负载波动，可能明显地影响传递到过热器上的热功率。因此，经常需要调节过热器温度。在新设备中，这主要通过向过热器加热面之间喷射用于冷却的供给水来实现，即过流管路从流动介质的主流中分支出并导引至相应地布置的喷射阀。在此，喷射通常通过表征与过热器的出口处的预先给定的温度额定值的温度偏差的特征值来调节。对于现代化的发电厂，不仅要求高效率，而且要求尽可能灵活的运行方式。此外，除短的启动时间和高的负载变化速度，还包括补偿电网中的频率干扰的可能性。为满足这些要求，发电厂必须可在数秒内可提供例如5%或更高的剩余功率。在现在的通常的GuD发电厂中，这通常通过燃气涡轮机的负载升高实现。但在ー定的情况中尤其在上部负载区域内可行的是，期望的功率升高不仅通过燃气涡轮机提供。因此，同时也执行这些措施，其中，蒸汽涡轮机也可以并且应当马上附加地辅助频率支持。这例如可通过将蒸汽涡轮机的部分地节流的蒸汽涡轮机阀或所谓的分级阀打开来实现，以此降低蒸汽涡轮机前的蒸汽压力。由此将来自前接的废热蒸汽发生器的蒸汽存储器的蒸汽释放且输送给蒸汽涡轮机。以此措施，在数秒内实现了 GuD发电厂的蒸汽部分内的功率升高。此附加的功率可在相对短的时间内释放，以便通过燃气涡轮机可至少部分地补偿延迟的功率升高(受到与燃气涡轮机的结构和运行相关的最大负载变化速度的限制)。整个机组通过此措施直接实现了功率跃升，且也可通过随后的燃气涡轮机的功率升高持久地保持或超过此功率水平，而前提条件是在附加地要求的功率储备的时刻设备处于部分负载范围内。但为提供储备而将涡轮机阀永久地节流总是导致效率损失，因此对于经济的运行方式，节流的程度应当保持绝对必要的低。此外，一些废热蒸汽发生器，例如強制连续式蒸汽发生器的结构形式具有比例如自然循环蒸汽发生器明显更小的存储器体积。存储器尺寸的差异在上述方法中对于GuD发电厂的蒸汽部分的功率变化的特性具有影响。
技术实现思路
因此，本专利技术所要解决的技术问题是，给出一种用于调节带有前接的前述类型的废热蒸汽发生器的蒸汽涡轮机的短期功率升高的方法，其中不会过度影响蒸汽过程的工作效率。同吋，无需对整体系统的侵入性结构修改就能够实现与废热蒸汽发生器的结构形式无关地短期功率升高。该技术问题通过如下方式解决，即降低温度额定值以便短期升高蒸汽涡轮机的功率，且对于降低温度额定值的时间段将特征值临时与偏差超比例地升高。在此，本专利技术从如下考虑出发，即附加地喷射供给水可进ー步有助于快速的功率改变。通过在过热器的区域内附加地喷射水，即可临时地增加蒸汽质量流量。喷射在此通过降低温度额定值触发。温度额定值的跃变通过相应的特征值与导致调节器改变喷射调节阀的开度的调节偏差的跃变相关联。因此，可正好通过此类措施(即通过阶跃地降低温度额定值)实现蒸汽涡轮机的功率升高。但此温度升高且因此喷射质量流量应尽可能快地提供。但在此这可能受到调节系统的防止喷射质量流量的过快改变(这在通常的负载运行中也是期望的，但在要快速提供功率升高时则是不期望的)的阻尼性特征的阻碍。因此，应针对短期的功率升高的情况相应地匹配调节。这以特别简单的方式实现，其中相应地增强喷射质量流量的调节信号，即对于期望的短期功率升高的时间段。为此，临时地与偏差超比例地提高表征就流动介质而言在最后的过热器加热面的出口温度与预先给定的温度额定值的偏差的特征值。在以上所述的方法中，在相应的调节系统中通过减法器元件进行期望的和测量的蒸汽温度之间的额定值-实际值比较。根据所使用的调节方案，可将此信号再通过来自过程的附加信息进ー步修改，然后将其作为输入信号(调节偏差)例如施加在PI调节器上。优选地，可附加地将紧接在流动介质的喷射位置后方的，即最后的过热器加热面的入口温度用作调节量。在此类所谓的双循环调节中，通过调节器干预所产生的、喷射质量流量的突变被衰減。在此情况中，可通过防止过度振动稳定为快速干预而优化的调节。但双循环调节的此阻尼作用更容易妨碍通过喷射系统来提供立即储备。因此，尤其在双循环调节中，特别有利的是进行特征值的所述的增益匹配。由此产生的调节方面的、实际温度与预先给定的额定值的偏差的人工提高实现了通过最后的过热器加热面的入口处的，即紧接在喷射位置后方的温度的随后的修正在双循环调节中出现得比较少。因此保留了更大的调节偏差，所述更大的调节偏差直接导致了更强的调节器响应，即喷射质量流量的更大的升高，这在此情况中是期望的。通过仅在温度额定值降低的时间段临时地超比例地升高特征值，此过度升高的影响又消失，使得也可实际地实现通过额定值调节的蒸汽温度。因此，如前所述，保留了避免不允许的蒸汽温度下降的双循环调节的优点。以特别有利的方式可实现特征值的临时升高，这有利地通过使表征温度与额定值的偏差的特征值由此偏差与表征温度额定值的时间变化的第二特征值的加和形成而实现。在此，在特别有利的构造中，第二特征值基本上是与增益因子相乘的温度额定值的时间变化。调节技术上，这通过将预先给定的蒸汽温度额定值用作ー阶微分器元件的输入信号且将此元件的输出在合适地放大之后从加热面出口处的测量的和预先给定的温度的差值中减去来实现。以此，特别简单地实现了偏差的期望的人工増加，且通过附加的ー阶微分器元件明显更快地増加了喷射质量流量且因此附加地通过蒸汽涡轮机获取的功率。由于微分特征，即仅考虑额定值的时间变化，此类调节对于整个系统的影响随着时间的流逝降低(衰落冲击)。这意味着，微分器元件不对调节偏差产生其他的影响，且也实际上实现了通过额定值调节的温度。对于蒸汽温度的额定值不变的情况(在通常的负载运行中的正本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.13 DE 102010040623.61.一种用于调节带有前接的废热蒸汽发生器(I)的蒸汽涡轮机的短期功率升高的方法，该蒸汽发生器带有多个形成流动路径(2)的、被流动介质(M)流过的节能器加热面、蒸发器加热面和过热器加热面(4)，其中在压カ级中流动介质(M)从所述流动路径(2)分支出且就流动介质而言在各压カ级的两个过热器加热面之间喷射到所述流动路径内，其中，表征所述各压カ级的就流动介质而言在最后的过热器加热面的出口温度与预先给定的温度额定值的偏差的第一特征值用作所喷入的流动介质(M)的量的调节量，其中，降低温度额定值以便短期升高蒸汽涡轮机的功率，且对于降低所述温度额定值的时间段将所述特征值临时与偏差超比例地升高。2.根据权利要求1所述的方法，其中，附加地将紧接在所述流动介质(M)的喷射位置后方的温度用作所喷入的流动介质(M)的量的调节量。3.根据前述权利要求中一项所述的方法，其中，所述第一特征值由所述偏差与表征所述温度额定值的时间变化的第二特征值的加和形成。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第二特征值基本上是与增益因子相...

【专利技术属性】
技术研发人员：J布鲁克纳，F托马斯，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：
国别省市：