短期提高汽轮机功率的控制方法技术

本发明专利技术涉及一种借助连接在上游烧矿物燃料的锅炉(1)短期提高汽轮机功率的控制方法，锅炉(1)包括一些构成流动路径(2)并流过流动介质M的省煤器、蒸发器和过热器加热面(4)，按本方法，在一个压力级，流动介质M从流动路径(2)分路，以及就流动介质流向而言在该压力级的过热器加热面(4)上游喷射到流动路径中，其中，表征该压力级就流动介质流向而言在最后的过热器加热面的出口温度与规定的温度额定值之间偏差的第一特征值，用作流动介质M喷射量的控制参数。

【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借助连接在上游烧矿物燃料的锅炉，锅炉包括一些构成流动路径并流过流动介质的省煤器、蒸发器和过热器加热面，按本方法，在一个压力级，流动介质从流动路径分路，以及就流动介质流向而言在该压力级的过热器加热面上游喷射到流动路径中，其中，表征该压力级就流动介质流向而言在最后的过热器加热面的出口温度与规定的温度额定值之间偏差的第一特征值，用作流动介质喷射量的控制参数。烧矿物燃料锅炉借助通过燃烧矿物燃料产生的热量产生过热蒸汽。烧矿物燃料的锅炉大多在主要用于发电的火电厂中使用。在这里所产生的蒸汽供给汽轮机。类似汽轮机不同的压力级，烧矿物燃料的锅炉也包括多个各自含有的水汽混合物处于不同热力学状态的压力级。流动介质沿其流动路径在第一(高)压力级内首先流过省煤器，利用余热预热流动介质，接着流过蒸发器和过热器加热面的不同级。流动介质在蒸发器中汽化，然后在水分离器内分离出可能的剩余水分，而含有的其余蒸汽在过热器中进一步过热。在这之后，过热蒸汽流入汽轮机高压部分，在那里膨胀并输入锅炉随后的压力级。它在那里重新过热(中间过热器)以及供给汽轮机下一个压力部分。基于完全不同的外部影响，传给过热器的热功率会激烈波动。因此往往需要控制过热温度。通常这大多通过在各过热器加热面前或后喷射给水进行冷却达到，也就是说，从流动介质的主流分路出一个溢流管道，以及引向在那里相应地设置的喷射阀。喷射量在这里通常借助表征与过热器出口规定的温度额定值的温度偏差的特征值进行控制。当代电厂不仅要求高的效率，而且还要求有尽可能灵活的运行方式。属于这些要求的是，极短的起动时间和高的功率变化速度，以及还应有可能补偿联合电网中的频率干扰。为满足这些要求，电厂必须有能力在几秒钟内提供例如5%和更多的过剩功率。电厂机组在秒级范围内的这种功率改变，只有通过锅炉与汽轮机协调地共同作用才有可能。烧矿物燃料的锅炉能为此做出的贡献是，利用其存储器，亦即蒸汽和燃料存储器，以及快速改变给水、喷射水、燃料和空气的调节参数。这可以例如通过打开部分节流的汽轮机透平阀或所谓的级阀实现，由此降低汽轮机前的蒸汽压力。于是从连 接在上游烧矿物燃料锅炉的蓄汽箱汽包转出蒸汽并供给汽轮机。采取这种措施在几秒钟内达到功率升高。然而为了提前储备持续节流透平阀，往往导致效率损失，从而为了经济的作用方式，节流的程度应保持如绝对必要的那么小。此外有些烧矿物燃料锅炉的结构形式，例如强制循环锅炉，在有些情况下有比例如自然循环锅炉小得多的存储器容积。存储器容积大小方面的差别，在上述方法中影响电厂机组功率改变时的特性。因此本专利技术的目的是，提供一种借助连接在上游的上述类型的烧矿物燃料的锅炉，按本方法不会不适当地或过分地影响整个蒸汽循环的效率。与此同时，应能与烧矿物燃料锅炉的结构形式无关地短期提高功率，无需对整个系统实施侵入性结构变更。按本专利技术为达到上述目的采取的措施是，为了短期提高汽轮机的功率，降低温度额定值以及暂时与所述偏差超比例地提高降低温度额定值期间的特征值。本专利技术从下述思想出发:附加喷射给水可以进一步有助于短期迅速改变功率。这是因为，通过在过热器的区域内所述的附加喷射，可以暂时增加蒸汽质量流量。然而若绕过通常控制所述喷射的蒸汽温度控制系统触发喷射，则在这种情况下不能始终避免透平前蒸汽温度不允许的大量下降。除此之外，在接着需要重新激活全套蒸汽温度控制时必须计及蒸汽温度控制工作或多或少严重的干扰。由于所述原因因此有利的是，利用在负荷运行时有效的蒸汽温度控制来提供短期功率储备。因此应通过降低温度额定值触发喷射。温度额定值的阶跃借助相应的特征值与控制偏差的阶跃相关联，控制偏差促使控制器改变喷射调节阀的开度。因此汽轮机的功率升高可以准确地通过采取这种措施，亦即阶跃地减小温度额定值来实现。不过所述功率升高并因而还有喷射的质量流，应尽可能迅速地提供。但在这里控制系统的阻尼特性会造成阻碍，这种特性阻止过度迅速地改变喷射的质量流，这出自于控制稳定性的原因在寻常的负荷运行时也是期望的，然而在要迅速制备功率升高时则是不希望的。因此所述控制应相应地与短期升高功率的情况相适应。这可以通过特别简便的方式实现，亦即通过相应地放大喷射质量流的控制信号，确切地说，用于期望的短期功率升高期间的控制信号。为此，在降低温度额定值期间，暂时与所述偏差超比例地提高表征就流动介质流向而言在最后的过热器加热面的出口温度与规定的温度额定值之间偏差的特征值。上述方法在相应的控制系统中借助减法元件进行期望的与测得的蒸汽温度之间额定值与实际值的比较。根据所使用的控制方案，这一信号在接着作为输入信号(控制偏差)例如供给PI调节器前，还可以通过附加的来自过程的信息进一步修改。有利地，可以附加将直接在流动介质喷射地点后，亦即在最后的过热器加热面进口处的温度，用作控制参数。在这种所谓双循环控制的情况下，抑制喷射质量流由于控制器干预发生的冲击式改变。在这种情况下，在迅速干预下最佳控制，可通过防止过调稳定化。然而为了通过喷射系统提供瞬间储备，双循环控制的所述阻尼作用更多地是有妨碍的。因此尤其在双循环控制时特别有利的是，进行特征值所说明的放大调整。由此造成的在控制方面对于实际温度与规定的额定值之间偏差的人为增大实现了，所述接着通过在最后的过热器加热面进口处，亦即直接在喷射地点后的温度进行的修改或修正在双循环控制时比较少。由此保持较大的控制偏差，其直接的结果是更强的控制器响应，亦即更多增加喷射质量流，在这种情况下这是期望的。通过仅在降低温度额定值期间暂时超比例提高特征值，这种超高的影响重新消失，从而也可真正达到借助额定值设定的蒸汽温度。由此仍旧保留双循环控制的优点，亦即避免不允许的蒸汽温度下降。按特别简单的方式，通过使有利地表征温度与额定值偏差的特征值由该偏差与表征温度额定值随时间改变的第二特征值之和构成，可以造成特征值的暂时提高。在这方面按特别有利的设计，第二特征值基本上是温度额定值与放大系数相乘的随时间的改变。为了在控制技术上实现这一点，使用规定的温度额定值作为一阶微分元件的输入信号，以及在适当放大在加热面出口处测得的与规定的温度的差值后减去此元件的输出。由此特别简单地实现偏差期望的人为增大。以及借助附加的一阶微分元件，特别迅速地增大喷射质量流并因而通过汽轮机附加释出的功率。 基于微分特性，亦即仅考虑额定值随时间的改变，这种控制对整个系统的影响随时间连续减小(消失脉冲)。这意味着，微分元件不继续影响控制偏差，并也达到实际上通过额定值设定的温度。即使对于蒸汽温度的额定值不变的情况(在寻常负荷运行时的正常情况)，这种设计也不影响其余的控制结构。因此在寻常负荷运行时，在有或没有这种附加的微分元件的控制结构之间，蒸汽温度控制的控制特性方面没有区别。按有利的设计，所述特征值之一的参数是根据具体设备而专门确定的。这意味着，放大的程度、微分元件的参数等，应专门依据在个别情况下涉及的设备确定。这例如可以事先借助模拟计算，或也可以在控制系统投入运行期间实现。按有利的设计，烧矿物燃料锅炉的控制系统包括一些用于实施上述方法的装置，锅炉具有一些由流动路径构成并流过流动介质的省煤器、蒸发器和过热器加热面。按另一项有利的设计，火电厂烧矿物燃料的锅炉包括这种控制系统，以及火电厂包括这种烧矿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

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