專利名稱：一種新的給水泵汽輪機(jī)高壓汽源控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新的火力發(fā)電廠給水泵汽輪機(jī)高壓汽源控制方法。
背景技術(shù)：
隨著熱力發(fā)電廠單機(jī)容量的增加，給水系統(tǒng)的配置被逐步優(yōu)化，目前國內(nèi)600麗等級機(jī)組，給水系統(tǒng)配置一般為兩臺汽動給水泵組加一臺電動給水泵，但1000MW等級機(jī)組 一般只配置兩臺汽動給水泵，取消電動給水泵，簡化了給水系統(tǒng)，節(jié)省了大量的初投資，但 對汽動給水泵的可靠性提出了更高的要求，而給水泵汽輪機(jī)的可靠性在很大程度上受其汽 源的制約。目前，火力發(fā)電廠用給水泵汽輪機(jī)典型汽源配置方式為一路來自冷段再熱蒸汽 或主蒸汽的高壓汽源，一路來自中壓缸排汽或五段抽汽的低壓汽源，一路來自輔助蒸汽的 調(diào)試汽源。高壓汽源在機(jī)組低負(fù)荷或給水泵高出力時投入使用，機(jī)組正常運(yùn)行時給水泵汽 輪機(jī)使用低壓汽源，高、低壓汽源分別由各自的調(diào)節(jié)汽門進(jìn)行控制，控制方法為順序開啟， 也就是低壓汽源不足的情況下，低壓調(diào)節(jié)汽門開啟到一定開度時高壓調(diào)節(jié)汽門才開啟。這 種控制方法在機(jī)組給水量需求緩慢變化時可滿足控制目標(biāo)的要求，但當(dāng)單臺給水泵出水量 要求突增時，或者在一臺汽動給水泵正常低壓汽源失去時，這種控制方法就無法滿足系統(tǒng) 需要，而這兩種情況的出現(xiàn)都會直接威脅到機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，因此，尋求新的給水泵汽 輪機(jī)高壓汽源控制方法很有必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于給水泵汽輪機(jī)高壓汽源提供了一種新的控制方法，其可在滿足 給高、低壓汽源正常投用的同時也可應(yīng)對諸如單臺給水泵出水量要求突增、低壓汽源快速 失去等突發(fā)情況，以有效提高給水泵汽輪機(jī)運(yùn)行的可靠性。為此，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案一種新的給水泵汽輪機(jī)高壓汽源控制方法，其 特征在于采用低壓調(diào)節(jié)汽門控制給水泵轉(zhuǎn)速或流量，高壓調(diào)節(jié)汽門控制低壓調(diào)節(jié)汽門前壓 力；使用兩個控制器對高壓調(diào)節(jié)汽門進(jìn)行分段控制，所述的兩個控制器分別是高、低壓調(diào)節(jié) 汽門順序開啟控制器與低壓調(diào)節(jié)汽門前壓力控制器。目前，給水泵汽輪機(jī)高、低壓汽源均設(shè)計為順序投用，為此，給水泵汽輪機(jī)高、低壓 調(diào)節(jié)汽門控制目標(biāo)值均為同一個，即同為給水泵轉(zhuǎn)速或流量。高、低壓調(diào)節(jié)汽門兩者的動作 差別只是開啟的時機(jī)不同，高壓調(diào)節(jié)汽閥只有等到低壓調(diào)節(jié)汽門達(dá)到一定開度時才投入使 用，當(dāng)給水流量要求突變，尤其是在低壓汽源突然失去時，高壓調(diào)節(jié)汽門仍然需要等待低壓 調(diào)節(jié)汽門達(dá)到設(shè)定的開度時才參與調(diào)節(jié)，出于控制品質(zhì)的考慮，低壓調(diào)節(jié)汽門在控制邏輯 作用下的開啟速度是有一定限制的，這就造成此工況下高壓調(diào)節(jié)汽門無謂的等待，錯過了 開啟時機(jī)，此時機(jī)組就可能因給水流量低而跳閘。本發(fā)明經(jīng)過研究認(rèn)為，造成上述問題的原因在于高、低壓調(diào)節(jié)汽門使用同一控制 對象，目標(biāo)值也相同，必然要求其開啟有先后，否則會造成系統(tǒng)控制功能的紊亂，導(dǎo)致給水 系統(tǒng)不穩(wěn)定。為此，從給水泵汽輪機(jī)高、低壓汽源配置結(jié)構(gòu)的出發(fā)，本發(fā)明對目前高、低壓調(diào)節(jié)汽門控制方式進(jìn)行改進(jìn)，給它們分別設(shè)計不同的控制目標(biāo)，即低壓調(diào)節(jié)汽門控制給水泵 轉(zhuǎn)速或流量，高壓調(diào)節(jié)汽門控制低壓調(diào)節(jié)汽門前壓力，這樣做可確保高壓調(diào)節(jié)汽源的快速 響應(yīng)。在低壓汽源突然失去的情況下，低壓調(diào)節(jié)汽門前壓力必然會首先做出下降的反應(yīng)，通 過壓力變送器測量此處壓力值，當(dāng)與理論值偏差超過一定范圍時，高壓調(diào)節(jié)汽門開啟，補(bǔ)充 高壓汽源，確保低壓調(diào)節(jié)汽門前壓力值在一定范圍內(nèi)，從而就可以保證給水泵汽輪機(jī)的汽 源可靠性。與目前的控制方式相比，本發(fā)明將高壓調(diào)節(jié)汽門參與調(diào)節(jié)的時機(jī)提前，控制目標(biāo) 與低壓調(diào)節(jié)汽門也無沖突，保證了機(jī)組的穩(wěn)定。如前所述，高壓調(diào)節(jié)汽門控制目標(biāo)為低壓調(diào) 節(jié)汽門前壓力，目標(biāo)值的如何形成十分重要，本發(fā)明提出以下兩種方法一、設(shè)定一恒定壓力值作為高壓調(diào)節(jié)汽門控制的目標(biāo)值，該恒定壓力值為額定負(fù) 荷下的低壓調(diào)節(jié)汽門前壓力值，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是如果目標(biāo)值大小設(shè)定合理，不論在什么負(fù) 荷下，高壓調(diào)節(jié)汽門均會一定程度開啟，參與調(diào)節(jié)，可確保突發(fā)工況下響應(yīng)的及時性；這樣 做也有很大的不足，主要是始終有一部分高壓汽源參與控制，降低了給水泵汽輪機(jī)運(yùn)行的 經(jīng)濟(jì)性。二、設(shè)定一可變壓力值作為高壓調(diào)節(jié)汽門控制的目標(biāo)值，目標(biāo)值的選取以機(jī)組正 常運(yùn)行時低壓調(diào)節(jié)汽門前的實際壓力值作為基礎(chǔ)值，在該基礎(chǔ)值的基礎(chǔ)上減小0. 05MPa到 0. IMPa后得到的值為控制目標(biāo)值，該控制目標(biāo)值與機(jī)組負(fù)荷成正比關(guān)系，因此，實際為高壓 調(diào)節(jié)汽門設(shè)定的控制目標(biāo)值為一條與負(fù)荷相關(guān)的曲線，并可設(shè)定高、低限。這樣做可保證在 機(jī)組正常運(yùn)行時，高壓調(diào)節(jié)汽門始終處于關(guān)閉狀態(tài)，從而在不影響給水泵汽輪機(jī)運(yùn)行的經(jīng) 濟(jì)性的同時，提高壓調(diào)節(jié)汽門的快速響應(yīng)能力。按上述二種方法形成的高壓調(diào)節(jié)汽門控制方法，可有效提高其響應(yīng)速度，但如果 單純的使用這一控制方法，就可能在單臺給水泵出力要求突增時，高壓調(diào)節(jié)汽門不能開啟 的情況，因為此時低壓調(diào)節(jié)汽門前壓力并沒有低于控制目標(biāo)值。為此，本發(fā)明進(jìn)一步提出“用高壓調(diào)節(jié)汽門調(diào)給水泵汽輪機(jī)低壓調(diào)節(jié)汽門前壓力 的方式來應(yīng)對低壓蒸汽快速失去的情況，用高、低壓調(diào)節(jié)汽門順序開啟的方式應(yīng)對單臺給 水泵出力要求突增之類工況”這一方法，其具體做法是設(shè)置兩個控制器，一是低壓調(diào)節(jié)汽 門前壓力控制器，控制目標(biāo)值由按前述方法確定的曲線提供；二是高、低壓調(diào)節(jié)汽門順序開 啟控制器，控制目標(biāo)值按既定順序開啟曲線生成。兩個控制器對高壓調(diào)節(jié)汽門進(jìn)行分段控 制的方法如下一般設(shè)定為當(dāng)?shù)蛪赫{(diào)節(jié)汽門開度指令大于某一百分值時，上述兩個控制器 輸出值共同參與，取兩個控制器輸出值中的大值作為高壓調(diào)節(jié)汽門開度指令。當(dāng)?shù)蛪赫{(diào)節(jié) 汽門開度指令小于上述百分值時，高壓調(diào)節(jié)汽門開啟指令由低壓調(diào)節(jié)汽門前壓力控制器生 成。低壓調(diào)節(jié)汽門在開度處于上述百分值以上時，通流能力基本無變化。本發(fā)明在滿足給高、低壓汽源正常投用的同時也可應(yīng)對諸如單臺給水泵出水量要 求突增、低壓汽源快速失去等突發(fā)情況，有效提高了給水泵汽輪機(jī)運(yùn)行的可靠性。下面結(jié)合說明書附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。


圖1為600麗超臨界火電機(jī)組應(yīng)用本發(fā)明得到的低壓調(diào)節(jié)汽門前壓力控制目標(biāo)值曲線。圖2為600MW超臨界火電機(jī)組應(yīng)用本發(fā)明及現(xiàn)有方法(即改進(jìn)前后)的試驗結(jié)果對比曲線。
具體實施例方式在本發(fā)明應(yīng)用前，對某600麗超臨界機(jī)組給水泵汽輪機(jī)進(jìn)行了高、低壓汽源切換 試驗。試驗在汽動給水泵B上進(jìn)行，試驗時給水泵汽輪機(jī)B出系、維持3500r/min運(yùn)行，試 驗過程中給水泵汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速指令維持在3500r/min不變。主要試驗過程如下就地手動關(guān) 閉四抽到給水泵汽輪機(jī)B電動閥，給水泵汽輪機(jī)B轉(zhuǎn)速持續(xù)下降到457r/min，低壓調(diào)節(jié)汽 門開度逐漸增加，到70 %開度時高壓調(diào)節(jié)汽門開始開啟，給水泵汽輪機(jī)B轉(zhuǎn)速隨即上升，最 高到4011r/min，隨后轉(zhuǎn)速回落，經(jīng)多次波動后基本穩(wěn)定在3500r/min ；就地手動開大四抽 到給水泵汽輪機(jī)B電動閥，高、低壓調(diào)節(jié)汽門開度關(guān)小，此過程中給水泵汽輪機(jī)B轉(zhuǎn)速最高 到4615r/min，在四抽到給水泵汽輪機(jī)B電動閥全開后，高壓調(diào)節(jié)汽門全關(guān)，低壓調(diào)節(jié)汽門 恢復(fù)到以前開度，給水泵汽輪機(jī)B轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在3500r/min，切換試驗過程結(jié)束?？梢钥闯觯?未使用本發(fā)明對汽源控制方式改進(jìn)前，給水泵汽輪機(jī)汽源切換存在以下問題(1)低壓汽 源快速失去時，給水泵汽輪機(jī)高、低壓調(diào)節(jié)汽門的響應(yīng)速度偏慢，轉(zhuǎn)速下降過多；(2)隨著 高壓調(diào)節(jié)汽門的開啟，轉(zhuǎn)速上升過快，超調(diào)量較大，振蕩次數(shù)偏多，調(diào)整時間偏長；(3)低壓 汽源快速恢復(fù)時，高、低壓調(diào)節(jié)汽門響應(yīng)滯后，轉(zhuǎn)速飛升不易控制。本發(fā)明的技術(shù)方案為采用低壓調(diào)節(jié)汽門控制給水泵轉(zhuǎn)速或流量，高壓調(diào)節(jié)汽門 控制低壓調(diào)節(jié)汽門前壓力；使用兩個控制器對高壓調(diào)節(jié)汽門進(jìn)行分段控制，所述的兩個控 制器分別是高、低壓調(diào)節(jié)汽門順序開啟控制器與低壓調(diào)節(jié)汽門前壓力控制器，分段控制的 要求如下當(dāng)?shù)蛪赫{(diào)節(jié)汽門開度小于70%時，使用低壓調(diào)節(jié)汽門前壓力控制器生成高壓調(diào) 節(jié)汽門控制指令；當(dāng)?shù)蛪赫{(diào)節(jié)汽門開度大于70%時，高、低壓調(diào)節(jié)汽門順序開啟控制器參 與低壓調(diào)節(jié)汽門前壓力控制器，選用兩個控制器輸出值中的大值作為高壓調(diào)節(jié)汽門控制指 令。在使用本發(fā)明對給水泵汽輪機(jī)高壓汽源控制方式改進(jìn)后，重新進(jìn)行了高、低壓汽 源切換試驗，在給水泵汽輪機(jī)低壓汽源迅速失去的工況下，給水泵汽輪機(jī)的最低轉(zhuǎn)速從改 進(jìn)前的457r/min上升到改進(jìn)后的2962r/min，振蕩過程由若干次減小到一次，效果明顯，圖 2是改進(jìn)前后兩次試驗結(jié)果的對比?？梢姡刂品绞礁倪M(jìn)后，高壓調(diào)節(jié)汽門的響應(yīng)時刻大大 提前，低壓調(diào)門前失壓時間明顯縮短，給水泵汽輪機(jī)高、低壓調(diào)節(jié)汽門開度、低壓調(diào)節(jié)汽門 前壓力很快穩(wěn)定，給水泵汽輪機(jī)控制穩(wěn)定性與快速性得到極大提高。上述試驗是在汽動給水泵出系的情況下進(jìn)行的，為了檢驗汽動給水泵在真實工作 下的情況，進(jìn)行了汽動給水泵在線狀態(tài)下高、低壓汽源的切換試驗。試驗時機(jī)組負(fù)荷維持在 455MW不變，汽動給水泵A為試驗泵，汽動給水泵B為主力泵。試驗時遠(yuǎn)方電動關(guān)閉四抽到 給水泵汽輪機(jī)A電動閥，使給水泵汽輪機(jī)A快速失去低壓汽源，觀察給水泵汽輪機(jī)A高壓調(diào) 節(jié)汽門的動作情況與轉(zhuǎn)速變化情況，同時觀察汽動給水泵A出水變化情況。結(jié)果表明，在改 進(jìn)后的控制方式下，在給水泵汽輪機(jī)A低壓汽源迅速失去后，高壓汽源能夠很快使給水泵 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速恢復(fù)，保持給水系統(tǒng)參數(shù)確定，這比改進(jìn)前一旦低壓汽源失去，給水泵汽輪機(jī)就 會失去動力，機(jī)組最終會因給水流量低而跳間有了極大改善。這個結(jié)果說明，改進(jìn)后的控制方式能夠有效應(yīng)對對低壓汽源快速失壓這種異常工況。為了檢驗本發(fā)明在單臺汽動給水泵出力要求突增的情況下的應(yīng)用效果，進(jìn)行了一 臺汽動給水泵的RUNBACK試驗。試驗前機(jī)組負(fù)荷605MW，A、B兩臺汽動給水泵穩(wěn)定運(yùn)行，試 驗時手動停運(yùn)汽動給水泵B，電泵不啟動，機(jī)組負(fù)荷迅速自動減到380MW左右。結(jié)果表明，汽 動給水泵B跳閘后，給水泵汽輪機(jī)A低壓調(diào)節(jié)汽門響應(yīng)及時，高壓調(diào)節(jié)汽門在RUNBACK動作 約50s后參與調(diào)節(jié)，在沒有電泵參與調(diào)節(jié)的情況下，全程給水供應(yīng)正常，汽動給水泵高壓調(diào) 節(jié)汽門控制方式的改進(jìn)能滿足機(jī)組RUNBACK工況的需要。以上結(jié)果均說明，本發(fā)明使給水泵汽輪機(jī)汽源在能夠保證機(jī)組正常運(yùn)行的同時也 能應(yīng)對諸如低壓汽源突然失去等突發(fā)情況，提高了給水系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。
權(quán)利要求
一種新的給水泵汽輪機(jī)高壓汽源控制方法，其特征在于采用低壓調(diào)節(jié)汽門控制給水泵轉(zhuǎn)速或流量，高壓調(diào)節(jié)汽門控制低壓調(diào)節(jié)汽門前壓力；使用兩個控制器對高壓調(diào)節(jié)汽門進(jìn)行分段控制，所述的兩個控制器分別是高、低壓調(diào)節(jié)汽門順序開啟控制器與低壓調(diào)節(jié)汽門前壓力控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的給水泵汽輪機(jī)高壓汽源控制方法，其特征在于分段控制的要 求如下當(dāng)?shù)蛪赫{(diào)節(jié)汽門開度小于一百分值時，使用低壓調(diào)節(jié)汽門前壓力控制器生成高壓 調(diào)節(jié)汽門控制指令；當(dāng)?shù)蛪赫{(diào)節(jié)汽門開度大于一百分值時，高、低壓調(diào)節(jié)汽門順序開啟控制 器參與低壓調(diào)節(jié)汽門前壓力控制器，生成高壓調(diào)節(jié)汽門控制指令；所述的百分值根據(jù)低壓 調(diào)節(jié)汽門的流量特性來選擇。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的給水泵汽輪機(jī)高壓汽源控制方法，其特征在于低壓調(diào)節(jié)汽門 前壓力控制器的控制目標(biāo)值為一恒定壓力值或可變壓力值，所述的恒定壓力值為額定負(fù)荷 下的低壓調(diào)節(jié)汽門前壓力值，所述的可變壓力值為機(jī)組正常運(yùn)行時的低壓調(diào)節(jié)汽門前的實 際壓力值減小0. 05-0. IMPa后的值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的給水泵汽輪機(jī)高壓汽源控制方法，其特征在于當(dāng)?shù)蛪赫{(diào) 節(jié)汽門開度大于所述的百分值時，高壓調(diào)節(jié)汽門的控制指令選用高、低壓調(diào)節(jié)汽門順序開 啟控制器輸出值與低壓調(diào)節(jié)汽門前壓力控制器輸出值中的大值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新的給水泵汽輪機(jī)高壓汽源控制方法?，F(xiàn)有的控制方法無法應(yīng)對諸如單臺給水泵出水量要求突增、低壓汽源快速失去等突發(fā)情況。本發(fā)明的特征在于采用低壓調(diào)節(jié)汽門控制給水泵轉(zhuǎn)速或流量，高壓調(diào)節(jié)汽門控制低壓調(diào)節(jié)汽門前壓力；使用兩個控制器對高壓調(diào)節(jié)汽門進(jìn)行分段控制，所述的兩個控制器分別是高、低壓調(diào)節(jié)汽門順序開啟控制器與低壓調(diào)節(jié)汽門前壓力控制器。本發(fā)明使給水泵汽輪機(jī)高、低汽源在能夠保證機(jī)組正常運(yùn)行的同時也能應(yīng)對突發(fā)情況。
文檔編號F01D17/24GK101818662SQ20101013279
公開日2010年9月1日 申請日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者吳文健, 張寶, 樊印龍, 童小忠, 陳仲淵 申請人:浙江省電力試驗研究院;浙江浙能樂清發(fā)電有限責(zé)任公司