專(zhuān)利名稱(chēng)：利用調(diào)門(mén)開(kāi)度限制實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)一次調(diào)頻功能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及火力發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)控制領(lǐng)域，尤其涉及一種利用調(diào)門(mén)開(kāi)度限制實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)一次調(diào)頻功能的控制方法，主要用于帶有補(bǔ)汽閥且采用高壓調(diào)門(mén)全開(kāi)滑壓運(yùn)行的汽輪機(jī)實(shí)現(xiàn)一次調(diào)頻的功能。
背景技術(shù)：
并網(wǎng)運(yùn)行的汽輪發(fā)電機(jī)組都應(yīng)具備一次調(diào)頻功能，即當(dāng)電網(wǎng)頻率發(fā)生一定變化時(shí)機(jī)組能自動(dòng)快速改變發(fā)電負(fù)荷以維持電網(wǎng)頻率穩(wěn)定。汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的核心功能是實(shí)現(xiàn)汽機(jī)轉(zhuǎn)速、機(jī)組負(fù)荷或主汽壓力的控制，其調(diào)節(jié)對(duì)象為進(jìn)汽調(diào)門(mén)。對(duì)于采用高壓調(diào)門(mén)節(jié)流調(diào)節(jié)方式的汽機(jī)機(jī)組，其原先的控制回路也能實(shí)現(xiàn)一次調(diào)頻功能。但如果為了提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，采用高壓調(diào)門(mén)全開(kāi)滑壓運(yùn)行的方式時(shí)，則原先的控制回路無(wú)法滿足一次調(diào)頻的功能要求。目前，不少超(超)臨界機(jī)組都帶有補(bǔ)汽閥，對(duì)于帶有補(bǔ)汽閥且采用高壓調(diào)門(mén)全開(kāi)滑壓運(yùn)行的汽輪機(jī)，一方面由于調(diào)門(mén)全開(kāi)，大幅降低高壓調(diào)門(mén)的節(jié)流損失，顯著提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性；但另一方面，按照目前的控制邏輯，由于調(diào)門(mén)全開(kāi)也會(huì)造成補(bǔ)汽閥開(kāi)啟，使得部分具有較高初壓的新蒸汽通過(guò)補(bǔ)汽閥降壓進(jìn)入汽輪機(jī)做功，從而會(huì)明顯降低機(jī)組熱效率，帶來(lái)經(jīng)濟(jì)性損失。同時(shí)補(bǔ)汽閥的開(kāi)啟還可能會(huì)引起汽輪機(jī)振動(dòng)加大，影響機(jī)組安全。再者，高壓調(diào)門(mén)全開(kāi)時(shí)如果補(bǔ)汽閥也處于開(kāi)啟狀態(tài)也不利于實(shí)現(xiàn)機(jī)組一次調(diào)頻功能，因?yàn)楫?dāng)一次調(diào)頻動(dòng)作需要增加負(fù)荷時(shí)，本來(lái)可以利用補(bǔ)汽閥開(kāi)啟來(lái)快速增加負(fù)荷，而此時(shí)已無(wú)法再增加了。另外，高壓調(diào)門(mén)全開(kāi)后，如果一次調(diào)頻動(dòng)作要求減負(fù)荷時(shí)，按照原有控制邏輯高壓調(diào)門(mén)關(guān)閉會(huì)存在較大延遲，無(wú)法滿足機(jī)組一次調(diào)頻性能要求。有鑒于此，尋求一種利用調(diào)門(mén)開(kāi)度限制直接改變調(diào)門(mén)開(kāi)度，來(lái)實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)一次調(diào)頻功能的方法成為該領(lǐng)域技術(shù)人員的追求目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種利用調(diào)門(mén)開(kāi)度限制實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)一次調(diào)頻功能的自動(dòng)控制方法，它解決了上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問(wèn)題。按本發(fā)明的方法，平時(shí)補(bǔ)汽閥處于關(guān)閉狀態(tài)，從而提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和設(shè)備安全性，當(dāng)一次調(diào)頻動(dòng)作需要增加負(fù)荷的時(shí)候才開(kāi)啟補(bǔ)汽閥，且開(kāi)啟的幅度和需要增加的負(fù)荷量有關(guān)；平時(shí)汽輪機(jī)高壓調(diào)門(mén)處于全開(kāi)滑壓運(yùn)行，以減少調(diào)門(mén)節(jié)流損失，而當(dāng)一次調(diào)頻動(dòng)作需要降低負(fù)荷時(shí)，通過(guò)調(diào)門(mén)開(kāi)度限制快速關(guān)小高壓調(diào)門(mén)，且關(guān)小的幅度和需要減少的負(fù)荷量有關(guān)，從而滿足一次調(diào)頻性能要求。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下
一種利用調(diào)門(mén)開(kāi)度限制實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)一次調(diào)頻功能的方法，包括補(bǔ)汽閥開(kāi)度限制處理方法和高壓調(diào)門(mén)開(kāi)度限制處理方法；
所述補(bǔ)汽閥開(kāi)度限制處理方法是利用補(bǔ)汽閥開(kāi)度限制來(lái)實(shí)現(xiàn)平時(shí)補(bǔ)汽閥關(guān)閉，一次調(diào)頻要求加負(fù)荷時(shí)才開(kāi)啟的控制方法，包括以下步驟
Al、投入一次調(diào)頻功能按鈕，此時(shí)補(bǔ)汽閥的開(kāi)度限制從手動(dòng)設(shè)置切換到根據(jù)邏輯運(yùn)算自動(dòng)控制，平時(shí)補(bǔ)汽閥開(kāi)度限制為_(kāi)2%，確保關(guān)閉；
A2、當(dāng)一次調(diào)頻動(dòng)作需要加負(fù)荷時(shí)，根據(jù)電網(wǎng)頻率的下降幅度計(jì)算確定需要增加的負(fù)
荷量;
A3、再根據(jù)補(bǔ)汽閥的開(kāi)度一流量特性，以及考慮機(jī)組當(dāng)前實(shí)際負(fù)荷，確定補(bǔ)汽閥開(kāi)度； A4、對(duì)該補(bǔ)汽閥開(kāi)度要求進(jìn)行變化速率處理后，送至補(bǔ)汽閥開(kāi)度限制；
A5、補(bǔ)汽閥將按照該限值快速開(kāi)啟，從而增加機(jī)組負(fù)荷，一次調(diào)頻結(jié)束后，該限值又會(huì)回到-2%，使得補(bǔ)汽閥關(guān)閉；
所述高壓調(diào)門(mén)開(kāi)度限制處理方法是利用高壓調(diào)門(mén)開(kāi)度限制來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)門(mén)全開(kāi)滑壓運(yùn)行方式下一次調(diào)頻功能的控制方法，包括以下步驟
BI、投入一次調(diào)頻功能按鈕，此時(shí)高壓調(diào)門(mén)的開(kāi)度限制從手動(dòng)設(shè)置切換到根據(jù)邏輯運(yùn)算自動(dòng)控制，平時(shí)高壓調(diào)門(mén)開(kāi)度限制為102%，使得高壓調(diào)門(mén)接受核心控制回路的指令而全開(kāi)；
B2、當(dāng)一次調(diào)頻動(dòng)作需要減負(fù)荷時(shí)，根據(jù)電網(wǎng)頻率的上升幅度計(jì)算確定需要減少的負(fù)
荷量;
B3、再根據(jù)高壓調(diào)門(mén)的開(kāi)度一流量特性，以及考慮機(jī)組當(dāng)前實(shí)際負(fù)荷，確定高壓調(diào)門(mén)開(kāi)
度；
B4、對(duì)該高壓調(diào)門(mén)開(kāi)度要求進(jìn)行變化速率處理后，送至高壓調(diào)門(mén)開(kāi)度限制；
B5、高壓調(diào)門(mén)將按照該限值快速關(guān)小，從而減少機(jī)組負(fù)荷，一次調(diào)頻結(jié)束后，該限值又會(huì)回到102%，使得高壓調(diào)門(mén)全開(kāi)。采用本發(fā)明的利用調(diào)門(mén)開(kāi)度限制實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)一次調(diào)頻功能的方法，能使補(bǔ)汽閥平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，而在一次調(diào)頻動(dòng)作的情況下開(kāi)啟，從而提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和設(shè)備安全性；當(dāng)汽輪機(jī)高壓調(diào)門(mén)全開(kāi)滑壓運(yùn)行時(shí)，采用本方法能使調(diào)門(mén)在一次調(diào)頻動(dòng)作的情況下較快關(guān)小，滿足一次調(diào)頻性能要求。


圖I為汽輪機(jī)的核心控制功能框圖。圖2為本發(fā)明方法的補(bǔ)汽閥開(kāi)度限制處理環(huán)節(jié)示意圖。圖3為本發(fā)明方法的高壓調(diào)門(mén)開(kāi)度限制處理環(huán)節(jié)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。參看圖I至圖3，按本發(fā)明的一種利用調(diào)門(mén)開(kāi)度限制實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)一次調(diào)頻功能的方法，包括補(bǔ)汽閥開(kāi)度限制處理方法和高壓調(diào)門(mén)開(kāi)度限制處理方法等兩種方法。所述補(bǔ)汽閥開(kāi)度限制處理方法是利用補(bǔ)汽閥開(kāi)度限制來(lái)實(shí)現(xiàn)平時(shí)補(bǔ)汽閥關(guān)閉，一次調(diào)頻要求加負(fù)荷時(shí)才開(kāi)啟的控制方法，它包括以下步驟
Al、投入一次調(diào)頻功能按鈕，此時(shí)補(bǔ)汽閥的開(kāi)度限制從手動(dòng)設(shè)置切換到根據(jù)邏輯運(yùn)算自動(dòng)控制，平時(shí)補(bǔ)汽閥開(kāi)度限制為_(kāi)2%，確保關(guān)閉。
A2、當(dāng)一次調(diào)頻動(dòng)作需要加負(fù)荷時(shí)，根據(jù)電網(wǎng)頻率的下降幅度計(jì)算確定需要增加的負(fù)荷量。
A3、再根據(jù)補(bǔ)汽閥的開(kāi)度一流量特性，以及考慮機(jī)組當(dāng)前實(shí)際負(fù)荷，確定補(bǔ)汽閥開(kāi)度。A4、對(duì)該補(bǔ)汽閥開(kāi)度要求進(jìn)行變化速率處理后，送至補(bǔ)汽閥開(kāi)度限制。A5、補(bǔ)汽閥將按照該限值快速開(kāi)啟，從而增加機(jī)組負(fù)荷，一次調(diào)頻結(jié)束后，該限值又會(huì)回到_2%，使得補(bǔ)汽閥關(guān)閉。所述高壓調(diào)門(mén)開(kāi)度限制處理方法是利用高壓調(diào)門(mén)開(kāi)度限制來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)門(mén)全開(kāi)滑壓運(yùn)行方式下一次調(diào)頻功能的控制方法，它包括以下步驟
BI、投入一次調(diào)頻功能按鈕，此時(shí)高壓調(diào)門(mén)的開(kāi) 度限制從手動(dòng)設(shè)置切換到根據(jù)邏輯運(yùn)算自動(dòng)控制，平時(shí)高壓調(diào)門(mén)開(kāi)度限制為102%，使得高壓調(diào)門(mén)接受核心控制回路的指令而全開(kāi)。B2、當(dāng)一次調(diào)頻動(dòng)作需要減負(fù)荷時(shí)，根據(jù)電網(wǎng)頻率的上升幅度計(jì)算確定需要減少的負(fù)荷量。B3、再根據(jù)高壓調(diào)門(mén)的開(kāi)度一流量特性，以及考慮機(jī)組當(dāng)前實(shí)際負(fù)荷，確定高壓調(diào)門(mén)開(kāi)度。 B4、對(duì)該高壓調(diào)門(mén)開(kāi)度要求進(jìn)行變化速率處理后，送至高壓調(diào)門(mén)開(kāi)度限制。B5、高壓調(diào)門(mén)將按照該限值快速關(guān)小，從而減少機(jī)組負(fù)荷，一次調(diào)頻結(jié)束后，該限值又會(huì)回到102%，使得高壓調(diào)門(mén)全開(kāi)。如圖I所示，轉(zhuǎn)速/負(fù)荷PI調(diào)節(jié)器輸出和主汽壓PI調(diào)節(jié)器輸出取小后，經(jīng)閥門(mén)重疊度和閥門(mén)流量特性等函數(shù)關(guān)系轉(zhuǎn)換，再經(jīng)調(diào)門(mén)開(kāi)度高限后，輸出控制指令給汽機(jī)調(diào)門(mén)，通過(guò)改變調(diào)門(mén)開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)汽機(jī)轉(zhuǎn)速、機(jī)組負(fù)荷或主汽壓力的自動(dòng)控制。為了提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，采用調(diào)門(mén)全開(kāi)滑壓運(yùn)行方式時(shí)，則原先的回路無(wú)法滿足機(jī)組一次調(diào)頻的控制要求。而本發(fā)明的關(guān)鍵則是對(duì)開(kāi)度限制進(jìn)行處理，增加開(kāi)度限制的自動(dòng)控制功能，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)門(mén)全開(kāi)滑壓運(yùn)行方式下的汽輪機(jī)一次調(diào)頻功能。對(duì)利用調(diào)門(mén)開(kāi)度限制實(shí)現(xiàn)一次調(diào)頻功能增加投入/切除按鈕，在一定的負(fù)荷區(qū)間內(nèi)，當(dāng)按鈕投入時(shí)，補(bǔ)汽閥和高壓調(diào)門(mén)的開(kāi)度限制進(jìn)入自動(dòng)控制模式。平時(shí)補(bǔ)汽閥的開(kāi)度高限為_(kāi)2%，以確保補(bǔ)汽閥關(guān)閉。當(dāng)一次調(diào)頻動(dòng)作需要增加負(fù)荷時(shí)，根據(jù)補(bǔ)汽閥開(kāi)度一流量特性、當(dāng)前機(jī)組負(fù)荷等關(guān)系來(lái)確定補(bǔ)汽閥開(kāi)度值，并把該值送至補(bǔ)汽閥的開(kāi)度限制，由于在限制環(huán)節(jié)前的開(kāi)啟指令已處于最大(原有控制邏輯的特性)，故補(bǔ)汽閥會(huì)按照該限制值快速開(kāi)啟，從而增加機(jī)組負(fù)荷。當(dāng)一次調(diào)頻恢復(fù)后，補(bǔ)汽閥的開(kāi)度限制再慢慢恢復(fù)至_2%，補(bǔ)汽閥逐漸關(guān)閉。當(dāng)汽輪機(jī)采用滑壓運(yùn)行方式時(shí)，高壓調(diào)門(mén)的開(kāi)度高限為102%，讓高壓調(diào)門(mén)一直處于全開(kāi)狀態(tài)。如果一次調(diào)頻動(dòng)作需要降低負(fù)荷時(shí)，按照原先的控制邏輯，只有當(dāng)開(kāi)度限制前的控制指令下降到一定值后才會(huì)使調(diào)門(mén)關(guān)小，無(wú)法滿足一次調(diào)頻的快速性要求。而采用本發(fā)明的方法，根據(jù)調(diào)門(mén)開(kāi)度一流量特性、當(dāng)前機(jī)組負(fù)荷直接確定高壓調(diào)門(mén)的開(kāi)度值，并把該值送至高壓調(diào)門(mén)的開(kāi)度高限，使得高壓調(diào)門(mén)從全開(kāi)位置迅速關(guān)小，機(jī)組負(fù)荷快速降低。當(dāng)一次調(diào)頻恢復(fù)后，高壓調(diào)門(mén)的開(kāi)度限制再慢慢恢復(fù)至102%，使得調(diào)門(mén)全開(kāi)。綜上可知，采用本發(fā)明的利用調(diào)門(mén)開(kāi)度限制實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)一次調(diào)頻功能的方法，能使補(bǔ)汽閥平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，而在一次調(diào)頻動(dòng)作的情況下為了快速增加負(fù)荷才開(kāi)啟，從而提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和設(shè)備安全性；另外，本發(fā)明對(duì)于高壓調(diào)門(mén)全開(kāi)滑壓運(yùn)行的汽輪機(jī)組，能夠?qū)崿F(xiàn)一次調(diào)頻動(dòng)作時(shí)快速減少負(fù)荷，滿足一次調(diào)頻性能要求。 當(dāng)然，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一般技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，上述實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，而并非用作對(duì)本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)上述實(shí)施例的變化、變型等都將落在本發(fā)明權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種利用調(diào)門(mén)開(kāi)度限制實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)一次調(diào)頻功能的方法，其特征在于包括補(bǔ)汽閥開(kāi)度限制處理方法和高壓調(diào)門(mén)開(kāi)度限制處理方法； 所述補(bǔ)汽閥開(kāi)度限制處理方法是利用補(bǔ)汽閥開(kāi)度限制來(lái)實(shí)現(xiàn)平時(shí)補(bǔ)汽閥關(guān)閉，一次調(diào)頻要求加負(fù)荷時(shí)才開(kāi)啟的控制方法，包括以下步驟 Al、投入一次調(diào)頻功能按鈕，此時(shí)補(bǔ)汽閥的開(kāi)度限制從手動(dòng)設(shè)置切換到根據(jù)邏輯運(yùn)算自動(dòng)控制，平時(shí)補(bǔ)汽閥開(kāi)度限制為_(kāi)2%，確保關(guān)閉； A2、當(dāng)一次調(diào)頻動(dòng)作需要加負(fù)荷時(shí)，根據(jù)電網(wǎng)頻率的下降幅度計(jì)算確定需要増加的負(fù)荷量; A3、再根據(jù)補(bǔ)汽閥的開(kāi)度一流量特性，以及考慮機(jī)組當(dāng)前實(shí)際負(fù)荷，確定補(bǔ)汽閥開(kāi)度； A4、對(duì)該補(bǔ)汽閥開(kāi)度要求進(jìn)行變化速率處理后，送至補(bǔ)汽閥開(kāi)度限制； A5、補(bǔ)汽閥將按照該限值快速開(kāi)啟，從而增加機(jī)組負(fù)荷，一次調(diào)頻結(jié)束后，該限值又會(huì)回到-2%，使得補(bǔ)汽閥關(guān)閉； 所述高壓調(diào)門(mén)開(kāi)度限制處理方法是利用高壓調(diào)門(mén)開(kāi)度限制來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)門(mén)全開(kāi)滑壓運(yùn)行方式下一次調(diào)頻功能的控制方法，包括以下步驟 BI、投入一次調(diào)頻功能按鈕，此時(shí)高壓調(diào)門(mén)的開(kāi)度限制從手動(dòng)設(shè)置切換到根據(jù)邏輯運(yùn)算自動(dòng)控制，平時(shí)高壓調(diào)門(mén)開(kāi)度限制為102%，使得高壓調(diào)門(mén)接受核心控制回路的指令而全開(kāi)； B2、當(dāng)一次調(diào)頻動(dòng)作需要減負(fù)荷時(shí)，根據(jù)電網(wǎng)頻率的上升幅度計(jì)算確定需要減少的負(fù)荷量; B3、再根據(jù)高壓調(diào)門(mén)的開(kāi)度一流量特性，以及考慮機(jī)組當(dāng)前實(shí)際負(fù)荷，確定高壓調(diào)門(mén)開(kāi)度； B4、對(duì)該高壓調(diào)門(mén)開(kāi)度要求進(jìn)行變化速率處理后，送至高壓調(diào)門(mén)開(kāi)度限制； B5、高壓調(diào)門(mén)將按照該限值快速關(guān)小，從而減少機(jī)組負(fù)荷，一次調(diào)頻結(jié)束后，該限值又會(huì)回到102%，使得高壓調(diào)門(mén)全開(kāi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用調(diào)門(mén)開(kāi)度限制實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)一次調(diào)頻功能的方法，包括補(bǔ)汽閥開(kāi)度限制處理方法和高壓調(diào)門(mén)開(kāi)度限制處理方法。補(bǔ)汽閥開(kāi)度限制處理方法是利用補(bǔ)汽閥開(kāi)度限制來(lái)實(shí)現(xiàn)平時(shí)補(bǔ)汽閥關(guān)閉，一次調(diào)頻要求加負(fù)荷時(shí)才開(kāi)啟的控制方法。高壓調(diào)門(mén)開(kāi)度限制處理方法是利用高壓調(diào)門(mén)開(kāi)度限制來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)門(mén)全開(kāi)滑壓運(yùn)行方式下一次調(diào)頻功能的控制方法。采用本發(fā)明的方法，能使補(bǔ)汽閥平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，而在一次調(diào)頻動(dòng)作的情況下為了快速增加負(fù)荷才開(kāi)啟，從而提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和設(shè)備安全性；另外，本發(fā)明對(duì)于高壓調(diào)門(mén)全開(kāi)滑壓運(yùn)行的汽輪機(jī)組，能夠?qū)崿F(xiàn)一次調(diào)頻動(dòng)作時(shí)快速減少負(fù)荷，滿足一次調(diào)頻性能要求。
文檔編號(hào)F01D17/10GK102661177SQ20101050710
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者姚峻, 祝建飛 申請(qǐng)人:上海明華電力技術(shù)工程有限公司, 華東電力試驗(yàn)研究院有限公司