本發(fā)明涉及汽輪機技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種汽輪機的配汽方法及配汽系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

汽輪機是一種以蒸汽為動力，將蒸汽的能量轉(zhuǎn)化成機械功的旋轉(zhuǎn)機械，其廣泛應(yīng)用于大型發(fā)電系統(tǒng)中。為滿足用戶實際用電量需求，汽輪機必須經(jīng)常調(diào)整其功率，以使電機功率與外界變動的負荷保持平衡。改變汽輪機功率最直接、最有效的方式就是控制其進汽量，進汽量發(fā)生變化時汽輪機的功率也會隨之發(fā)生變化，即汽輪機配汽。

目前汽輪機主要的配汽方式采用節(jié)流配汽，即單閥配汽模式，是指所有調(diào)節(jié)閥同步動作，同時開啟且開度相同，相當(dāng)于單個調(diào)節(jié)閥工作。機組在偏離設(shè)計工況運行時，調(diào)節(jié)閥存在嚴重的節(jié)流損失，降低機組運行的經(jīng)濟性。另一種配汽方式為噴嘴配汽的順序閥模式，多個調(diào)節(jié)閥依次開啟，各調(diào)節(jié)閥按照一定的順序有計劃地動作從而改變汽輪機的進汽面積，每個調(diào)節(jié)閥門的開度是根據(jù)自身的流量曲線對應(yīng)的指令輸出。在低負荷運行時，只有一個或兩個閥門有節(jié)流損失，其與閥門全開或全關(guān)，因此調(diào)節(jié)效率較高，機組運行經(jīng)濟性較好。復(fù)合閥模式是指中低負荷采用單閥調(diào)節(jié)逐步過渡到高負荷時噴嘴調(diào)節(jié)，同單閥模式一樣存在嚴重的節(jié)流損失。因此，配汽方式在機組運行中常常要進行切換，多是從復(fù)合閥方式或單閥方式切換至順序閥方式，而且希望配汽方式可以進行無擾自動切換，即切換過程中盡可能減少負荷波動，且降低調(diào)節(jié)閥的節(jié)流損失，切換過程無需退出ccs控制，也可以在較大負荷范圍內(nèi)手動切換。

因此，有必要提供一種改進的汽輪機的配汽方式及配汽系統(tǒng)，以克服以上缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的在于提供一種優(yōu)化的汽輪機的配汽方法，其可實現(xiàn)復(fù)合閥運行模式和順序閥運行模式之間的無擾自動切換，降低調(diào)節(jié)閥門的節(jié)流損失和給水泵功耗，從而改善機組在中、低負荷工況下的經(jīng)濟性。

本發(fā)明的另一個目的在于提供一種優(yōu)化的汽輪機的配汽系統(tǒng)，其可實現(xiàn)復(fù)合閥運行模式和順序閥運行模式之間的無擾自動切換，降低調(diào)節(jié)閥門的節(jié)流損失和給水泵功耗，從而改善機組在中、低負荷工況下的經(jīng)濟性。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供一種汽輪機的配汽方法，所述汽輪機包括第一、第二、第三、第四調(diào)節(jié)閥，其中所述第一調(diào)節(jié)閥和所述第四調(diào)節(jié)閥對角設(shè)置，所述第二調(diào)節(jié)閥和所述第三調(diào)節(jié)閥對角設(shè)置，所述配汽方法包括：

汽輪機初始啟動時處于復(fù)合閥運行模式，所述第一、第二、第三、第四調(diào)節(jié)閥同時啟動；以及

檢測汽輪機是否達到順序閥切換條件，若是，則汽輪機被切換至順序閥運行模式，其中，關(guān)閉所述第一、第二、第三、第四調(diào)節(jié)閥中的一者或多者，并按照預(yù)設(shè)的開啟順序及開度大小開啟所述第一、第二、第三、第四調(diào)節(jié)閥。

較佳地，所述順序閥切換條件包括：所述汽輪機的負荷大于預(yù)定負荷，所述第一、第二、第三、第四調(diào)節(jié)閥未在進行閥門活動試驗，且未收到回路切除信號。

較佳地，所述預(yù)定負荷為200mw。

較佳地，所述回路切除信號包括：所述汽輪機的機組負荷超出額定最大負荷或低于調(diào)峰最低負荷；或所述汽輪機的機組中出現(xiàn)(ets)跳閘保護動作。

較佳地，還包括檢測負荷偏差，若負荷偏差大于第一預(yù)定值時自動保持原有的復(fù)合閥運行模式，若負荷偏差小于第二預(yù)定值時取消所述自動保持。

較佳地，所述第一預(yù)定值為20mw，所述第二預(yù)定值為5mw。

較佳地，檢測所述汽輪機是否出現(xiàn)功率負荷不平衡(plu)動作，若是，則汽輪機被切換至復(fù)合閥運行模式，所述第一、第二、第三、第四調(diào)節(jié)閥均被同時關(guān)閉。

較佳地，還包括：檢測所述汽輪機機組中是否出現(xiàn)跳閘保護(ets)動作，若是，則汽輪機被切換至復(fù)合閥運行模式，所述第一、第二、第三、第四調(diào)節(jié)閥均被同時關(guān)閉。

較佳地，所述順序閥運行模式包括：控制所述第一調(diào)節(jié)閥和所述第三調(diào)節(jié)閥同時開啟，以預(yù)定的第一閥門重疊度接著開啟所述第四調(diào)節(jié)閥，以預(yù)定的第二閥門重疊度最后開啟所述第二調(diào)節(jié)閥。

相應(yīng)地，本發(fā)明提供一種汽輪機的配汽系統(tǒng)，所述汽輪機包括第一、第二、第三、第四調(diào)節(jié)閥，其中所述第一調(diào)節(jié)閥和所述第四調(diào)節(jié)閥對角設(shè)置，所述第二調(diào)節(jié)閥和所述第三調(diào)節(jié)閥對角設(shè)置，所述配汽系統(tǒng)包括：

復(fù)合閥運行模式：所述汽輪機在初始啟動時，所述第一、第二、第三、第四調(diào)節(jié)閥同時啟動；

第一檢測模塊，以檢測汽輪機是否達到順序閥切換條件；以及

切換控制模塊，與所述第一檢測模塊連接以控制汽輪機從所述復(fù)合閥運行模式切換至順序閥運行模式：關(guān)閉所述第一、第二、第三、第四調(diào)節(jié)閥中的一者或多者，并按照預(yù)設(shè)的開啟順序及開度大小開啟所述第一、第二、第三、第四調(diào)節(jié)閥。

較佳地，所述順序閥切換條件包括：所述汽輪機的負荷大于預(yù)定負荷，所述第一、第二、第三、第四調(diào)節(jié)閥未在進行閥門活動試驗，且未收到回路切除信號。

較佳地，還包括用于檢測負荷偏差第二檢測模塊以及與所述第二檢測模塊相連的保持模塊，若負荷偏差大于第一預(yù)定值時所述保持模塊自動保持原有的復(fù)合閥運行模式，若負荷偏差小于第二預(yù)定值時所述保持模塊取消所述自動保持。

較佳地，還包括第三檢測模塊以檢測所述汽輪機機組中是否出現(xiàn)功率負荷不平衡(plu)動作或是否出現(xiàn)跳閘保護(ets)動作或是否出現(xiàn)發(fā)電機與電網(wǎng)解列，若是，則所述切換控制模塊控制汽輪機被切換至所述復(fù)合閥運行模式，所述第一、第二、第三、第四調(diào)節(jié)閥均被同時關(guān)閉。

較佳地，所述切換控制模塊用于控制所述第一調(diào)節(jié)閥和所述第三調(diào)節(jié)閥同時開啟，以預(yù)定的第一閥門重疊度接著開啟所述第四調(diào)節(jié)閥，以預(yù)定的第二閥門重疊度最后開啟所述第二調(diào)節(jié)閥。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的汽輪機的配汽方法及系統(tǒng)在機組啟動時采用復(fù)合閥運行模式，在負荷增大時并機組調(diào)峰范圍內(nèi)自動無擾直接切換成順序閥運行模式，在保證汽輪機安全運行的基礎(chǔ)上，該順序閥運行模式可明顯降低調(diào)節(jié)閥門的節(jié)流損失和給水泵功耗、降低機組中低負荷工況中的煤耗，從而提高機組在中低負荷工況下的經(jīng)濟性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明汽輪機的四個調(diào)節(jié)閥的噴嘴結(jié)構(gòu)布置示意圖。

圖2為本發(fā)明汽輪機的配汽方法的一個實施例的流程圖。

圖3為本發(fā)明的汽輪機的四個調(diào)節(jié)閥的閥門開度-流量特性曲線圖。

圖4為采用本發(fā)明的配汽方法進行試驗獲得的配汽特性曲線圖。

圖5為本發(fā)明汽輪機的配汽系統(tǒng)的一個實施例的示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明的汽輪機包括逆時針設(shè)置的第一調(diào)節(jié)閥11、第二調(diào)節(jié)閥12、第四調(diào)節(jié)閥14、第三調(diào)節(jié)閥13，其中第一調(diào)節(jié)閥11和第四調(diào)節(jié)閥14對角設(shè)置，第二調(diào)節(jié)閥12和第三調(diào)節(jié)閥13對角設(shè)置，由鍋爐出來的高溫高壓蒸汽經(jīng)過四個調(diào)節(jié)閥進入汽輪機。相應(yīng)地，第一調(diào)節(jié)閥11、第二調(diào)節(jié)閥12、第三調(diào)節(jié)閥13、第四調(diào)節(jié)閥14通過四個噴嘴分別連接到相應(yīng)的四個環(huán)形蒸汽室21、22、23、24。

作為本發(fā)明的汽輪機的配汽方法的改進，包括以下步驟：

301，機組初始啟動時，處于復(fù)合閥運行模式，第一、第二、第三、第四調(diào)節(jié)閥11～14同時啟動；

302，檢測汽輪機是否到達順序閥切換條件，若是，則執(zhí)行步驟303切換；

303，切換至順序閥運行模式，關(guān)閉第一、第二、第三、第四調(diào)節(jié)閥11～14中的一者或多者，并按照預(yù)設(shè)的開啟順序及開度大小開啟第一、第二、第三、第四調(diào)節(jié)閥11～14。

其中，該順序閥切換條件包括：該汽輪機的負荷大于預(yù)定負荷，該第一、第二、第三、第四調(diào)節(jié)閥11～14未在進行閥門活動試驗，且未收到回路切除信號。當(dāng)然，還包括一些機組運行的條件，例如：機組已并網(wǎng)。

特定地，該回路切除信號包括：汽輪機的機組負荷超出額定最大負荷或低于調(diào)峰最低負荷，例如額定最大負荷為600mw，調(diào)峰最低負荷為250mw；或汽輪機的機組中出現(xiàn)斷路動作；或出現(xiàn)閥位限制保護動作；或機組的輔機(如汽動給水泵、送風(fēng)機、引風(fēng)機、一次風(fēng)機或空預(yù)器)出現(xiàn)跳閘動作。若出現(xiàn)這些回路切除信號，將無法切換至順序閥運行模式，繼續(xù)保持原有的復(fù)合閥運行模式。

例如，在汽輪機的負荷大于200mw時，在判斷其他條件均符合時，自動切換至順序閥運行模式，其中，關(guān)閉四個調(diào)節(jié)閥中的一個或多個，并按照一定的開啟順序和開度大小進行各調(diào)節(jié)閥的階段性開啟。該預(yù)設(shè)負荷200mw，是對于額定負荷為600mw的機組，在其他額定負荷的機組里，該預(yù)定負荷可設(shè)為額定負荷的約30％。作為一個優(yōu)選實施例，在順序閥運行模式中，先同時開啟第一調(diào)節(jié)閥11和第三調(diào)節(jié)閥13，繼而以預(yù)定的閥門重疊度開啟第四調(diào)節(jié)閥14，接著以預(yù)定的閥門重疊度開啟第二調(diào)節(jié)閥13。較佳地，該閥門重疊度為95％。

特定地，各調(diào)節(jié)閥的開度可根據(jù)調(diào)閥特性曲線進行調(diào)整，圖3為四個調(diào)節(jié)閥11～14的閥門開度-流量特性曲線。由圖可見，各調(diào)節(jié)閥在15％開度以下，流量為0；第一調(diào)節(jié)閥11和第四調(diào)節(jié)閥14在閥門開度達到60％左右，流量達到95％左右；第二調(diào)節(jié)閥12在閥門開度達到45％左右，流量達到95％左右；第三調(diào)節(jié)閥13在閥門開度達到41％左右，流量達到95％左右。

經(jīng)過優(yōu)化后的汽輪機的配汽方法進行配汽后，本發(fā)明呈現(xiàn)改善的配汽特性曲線，如圖4所示。

作為一個優(yōu)選實施例，本發(fā)明的配汽方法還包括：在從復(fù)合閥運行模式切換至順序閥運行模式之前檢測負荷偏差，若負荷偏差大于第一預(yù)定值時自動保持原有的復(fù)合閥運行模式，若負荷偏差小于第二預(yù)定值時取消該自動保持。例如，當(dāng)負荷偏差大于20mw時自動保持，即暫停切換；當(dāng)負荷偏差小于5mw時則自動取消保持，即進行切換。較佳地，運行人員可以在切換過程中進行手動保持及取消保持。

在另外的實施例中，該配汽方法還包括從順序閥運行模式切換至復(fù)合閥運行模式。例如，設(shè)置手動切換開關(guān)，供運行人員可以無條件切換至復(fù)合閥運行模式。又如，可設(shè)置自動切換。特定地，若出現(xiàn)以下情況之一，則自動切換至負荷閥運行模式：汽輪機出現(xiàn)功率負荷不平衡(plu)動作、汽輪機機組中是否出現(xiàn)跳閘保護(ets)動作、發(fā)電機與電網(wǎng)解列。

本發(fā)明的汽輪機的配汽方法在機組啟動時采用復(fù)合閥運行模式，在負荷增大時并機組調(diào)峰范圍內(nèi)自動無擾切換成順序閥運行模式，在保證汽輪機安全運行的基礎(chǔ)上，該順序閥運行模式可明顯降低調(diào)節(jié)閥門的節(jié)流損失和給水泵功耗、降低機組中低負荷工況中的煤耗，從而提高機組在中低負荷工況下的經(jīng)濟性。

相應(yīng)地，本發(fā)明的汽輪機的配汽系統(tǒng)400包括復(fù)合閥運行模式410、順序閥運行模式420、第一檢測模塊430以及切換控制模塊440。具體地，復(fù)合閥運行模式410在汽輪機在初始啟動時進入，即汽輪機的第一、第二、第三、第四調(diào)節(jié)閥11～14同時啟動，且開度一致。順序閥運行模式420指四個調(diào)節(jié)閥11～14非同時啟動，而是按照預(yù)設(shè)的開啟順序以及預(yù)設(shè)的開度進行階段性開啟。具體地，第一檢測模塊430用于檢測汽輪機是否達到順序閥切換條件，切換控制模塊440與第一檢測模塊430連接以控制汽輪機從復(fù)合閥運行模式410切換至順序閥運行模式420，切換的動作具體包括：關(guān)閉第一、第二、第三、第四調(diào)節(jié)閥11～14中的一個或多個，并按照預(yù)設(shè)的開啟順序及開度大小開啟該第一、第二、第三、第四調(diào)節(jié)閥11～14。

優(yōu)選地，順序閥切換條件包括：汽輪機的負荷大于預(yù)定負荷，所述第一、第二、第三、第四調(diào)節(jié)閥未在進行閥門活動試驗，且未收到回路切除信號時。當(dāng)然，還包括一些機組運行的條件，例如：機組已并網(wǎng)。例如，該預(yù)定負荷設(shè)定為200mw。亦即，在機組并網(wǎng)的情況下，汽輪機的負荷大于200mw，且四個調(diào)節(jié)閥11～14未在進行閥門活動試驗，也未收到任何回路切除信號時，第一檢測模塊430才會發(fā)送切換信號至切換控制模塊440以觸發(fā)切換，將復(fù)合閥運行模式410切換至順序閥運行模式420。

具體地，回路切除信號包括：汽輪機的機組負荷超出額定最大負荷或低于調(diào)峰最低負荷，例如額定最大負荷為600mw，調(diào)峰最低負荷為250mw；或汽輪機的機組中出現(xiàn)斷路動作；或出現(xiàn)閥位限制保護動作；或機組的輔機(如汽動給水泵、送風(fēng)機、引風(fēng)機、一次風(fēng)機或空預(yù)器)出現(xiàn)跳閘動作。若出現(xiàn)這些回路切除信號，將無法切換至順序閥運行模式420，繼續(xù)保持原有的復(fù)合閥運行模式410。這些回路切除的判定由配汽系統(tǒng)400中的回路切除檢測模塊(圖未示)執(zhí)行，該回路切除檢測模塊與切換控制模塊440連接。

作為一個優(yōu)選實施例，該配汽系統(tǒng)400還包括與切換控制模塊440相連的第二檢測模塊(圖未示)及保持模塊(圖未示)，該第二檢測模塊用于在從復(fù)合閥運行模式410切換至順序閥運行模式420之前檢測負荷偏差，若負荷偏差大于第一預(yù)定值時，則與第二檢測模塊相連的保持模塊將自動保持原有的復(fù)合閥運行模式410，若負荷偏差小于第二預(yù)定值時取消該自動保持，而發(fā)送切換信號至切換控制模塊440進行順序閥運行模式420的切換。例如，當(dāng)負荷偏差大于20mw時自動保持，即暫停切換；當(dāng)負荷偏差小于5mw時則自動取消保持，即進行切換。較佳地，運行人員可以在切換過程中進行手動保持及取消保持。這樣的好處是，可以進一步防止誤判而進行了不當(dāng)?shù)哪Ｊ角袚Q。相應(yīng)地，可在控制面板上展示為暫停切換按鈕以及切換按鈕，供運行人員進行手動操作。

作為另一優(yōu)選實施例，該配汽系統(tǒng)400還包括與切換控制模塊440相連的第三檢測模塊(圖未示)，用于檢測汽輪機機組中是否出現(xiàn)斷路動作、或是否出現(xiàn)功率負荷不平衡(plu)動作、或是否出現(xiàn)斷路動作、或是否出現(xiàn)發(fā)電機與電網(wǎng)解列，若以上任一動作被檢測到，則發(fā)送切換信號至切換控制模塊440以控制汽輪機從順序閥運行模式420切換至復(fù)合閥運行模式410，即將第一、第二、第三、第四調(diào)節(jié)閥11～14重新以一致的開度被同時打開。當(dāng)然，該切換動作可由手動進行切換，例如在控制面板上設(shè)置手動切換按鈕，供運行人員可以無條件切換至復(fù)合閥運行模式。

作為一個優(yōu)選的實施例，切換控制模塊440控制用于控制先同時開啟第一調(diào)節(jié)閥11和第三調(diào)節(jié)閥13，繼而以預(yù)定的閥門重疊度開啟第四調(diào)節(jié)閥14，接著以預(yù)定的閥門重疊度開啟第二調(diào)節(jié)閥13。較佳地，該閥門重疊度為95％。上述僅僅是其中一種優(yōu)選的順序，當(dāng)然，由切換控制模塊440控制的順序閥運行模式420可以有多種，例如，將第一至第三個調(diào)節(jié)閥先開啟，繼而以預(yù)定的閥門重疊度開啟第四個調(diào)節(jié)閥，這些將可結(jié)合流量特性試驗而獲得。

本發(fā)明的汽輪機的配汽系統(tǒng)400在機組啟動時采用復(fù)合閥運行模式410，在負荷增大時并機組調(diào)峰范圍內(nèi)自動無擾切換成順序閥運行模式420，在保證汽輪機安全運行的基礎(chǔ)上，該順序閥運行模式420可明顯降低調(diào)節(jié)閥門的節(jié)流損失和給水泵功耗、降低機組中低負荷工況中的煤耗，從而提高機組在中低負荷工況下的經(jīng)濟性。

以上結(jié)合最佳實施例對本發(fā)明進行了描述，但本發(fā)明并不局限于以上揭示的實施例，而應(yīng)當(dāng)涵蓋各種根據(jù)本發(fā)明的本質(zhì)進行的修改、等效組合。