一種火力發電機組除氧器液位自動調節控制系統及方法
2023-10-17 05:46:09 3
專利名稱：一種火力發電機組除氧器液位自動調節控制系統及方法
技術領域：
本發明涉及火力發電機組控制技術領域，具體涉及一種火力發電機組除氧器液位自動調節控制系統及方法。
背景技術：
火力發電機組中除氧器的液位調節是機組給水系統的重要組成部分。除氧器的液位過高會影響汽輪機安全運行(汽輪機進水)，除氧器的液位過低，則可能導致給水泵汽蝕，影響給水泵的安全。除氧器液位調節不當會引起除氧器的液位異常波動。在更惡劣的情況下，會導致除氧器液位過高或過低，從而導致機組異常停機。現階段，大部分火電機組除氧器液位調節無法實現全程控制，需要運行人員手動幹預，特別對於參與電網負荷調整和調峰運行的大型火電機組，若除氧器液位不能實現全程控制，會導致除氧器的液位頻繁波動，對機組穩定安全運行帶來不小的隱患。除氧器液位調節，是機組安全、穩定、經濟運行的重要環節。除氧器液位調節的穩定，提高了機組的自動化水平，改善了機組的安全性、經濟性。
發明內容
為了克服上述現有技術存在的缺點，本發明的目的在於提供一種火力發電機組除氧器液位自動調節控制系統及方法，能夠減少了閥門在小開度下的磨損及節流損失，避免了閥門同時動作的相互幹擾，提高了機組效率；調節控制方法及系統不需人為幹預且為無擾切換，有利於機組的平穩安全運行。為了實現上述目的，本發明採用以下技術方案—種火力發電機組除氧器液位自動調節控制系統，包括相互通信連接的如下模塊系統監測模塊用於對機組的負荷指令、除氧器液位以及除氧器入口和出口流量信號實時監測；除氧器液位設定模塊用於產生除氧器液位設定值，能夠根據當前負荷指令自動產生除氧器液位設定值，或者由運行人員手動輸入產生除氧器液位設定值；除氧器液位調節方式判斷單元用於根據監測信號的質量與監測值，確定除氧器液位由不同調節控制模塊自動調節控制，並根據監測信號的質量與監測值的變化，可在不同調節控制模塊間自動切換；自動調節控制模塊用於跟蹤除氧器液位當前指令以及控制除氧器液位。所述系統監測模塊包括除氧器液位監測模塊、機組負荷指令監測模塊以及除氧器入口流量和除氧器出口給水流量監測模塊。所述自動調節控制模塊包括如下模塊除氧器液位副調閥單衝量控制模塊用於跟蹤除氧器液位副調閥當前指令以及控制除氧器液位；
除氧器液位主調閥單衝量控制模塊用於跟蹤除氧器液位主調閥當前指令以及控制除氧器液位；除氧器液位主調閥三衝量控制模塊用於跟蹤除氧器液位主調閥當前指令以及控制除氧器液位。所述除氧器液位主調閥與除氧器液位副調閥僅有一個閥門參與調節系統在除氧器液位副調閥單衝量控制時，除氧器液位主調閥全關；系統在除氧器液位主調閥單衝量或除氧器液位主調閥三衝量控制時，除氧器液位副調閥全關。所述系統監測模塊監視到參與調節的參數監測到信號故障，自動切換到不需故障信號參與調節的調節模塊，若無法切換到不需故障信號參與調節的調節模塊則保持系統當前指令輸出，待系統監測模塊監視故障信號恢復正常後，系統可恢復到正常調節的調節模塊調節。一種火力發電機組除氧器液位自動調節控制方法，包括如下步驟步驟1 系統監測模塊對機組的負荷指令、除氧器液位、除氧器入口及出口流量信號實時監測；步驟2 除氧器液位設定模塊根據當前負荷指令自動產生除氧器液位設定值，或者由運行人員手動輸入產生除氧器液位設定值；步驟3 除氧器液位調節方式判斷單元根據監測信號的質量與監測值，確定除氧器液位由不同調節控制模塊自動調節控制，具體調節方式如下系統監測模塊判斷除氧器液位有無故障，若除氧器液位故障，則系統保持主調閥及副調閥當前指令，除氧器液位副調閥單衝量控制模塊跟蹤除氧器液位副調閥當前指令、 除氧器液位主調閥單衝量控制模塊及除氧器液位主調閥三衝量控制模塊跟蹤除氧器液位主調閥當前指令，同時發出系統報警，否則進入如下所述判斷若第一負荷指令閾值Ll與當前機組負荷指令之差大於第一負荷指令閾偏差值 AL1，系統進入除氧器液位副調閥單衝量調節方式，由除氧器液位副調閥單衝量控制模塊控制除氧器液位，否則除氧器液位副調閥單衝量控制模塊跟蹤除氧器液位副調閥當前指令，系統進入如下所述判斷；若當前機組負荷指令大於第一負荷指令閾值Ll且當前負荷指令小於第二負荷指令閾值L2，或者當前機組負荷指令大於第一負荷指令閾值Ll且系統流量檢測單元檢測到流量信號故障，或者系統給出的除氧器液位副調閥指令大於95%且除氧器液位仍然低於除氧器液位設定值時，系統進入除氧器液位主調閥單衝量調節方式，由除氧器液位主調閥單衝量控制模塊調節除氧器液位，否則除氧器液位主調閥單衝量控制模塊跟蹤除氧器液位主調閥當前指令，系統進入如下所述判斷；若當前機組負荷指令與第二負荷指令閾值L2之差大於第二負荷指令閾偏差值 Δ L2並且系統流量檢測單元檢測到流量信號無故障時，系統進入除氧器液位主調閥三衝量調節方式，由除氧器液位主調閥三衝量控制模塊調節除氧器液位，否則除氧器液位主調閥三衝量控制模塊跟蹤除氧器液位主調閥當前指令，系統進入如下所述判斷；若上述情況都不滿足，系統保持當前調節方式調節直至下一控制周期，系統再次做如上判斷及調節。當系統進入除氧器液位副調閥單衝量調節方式時，除氧器液位副調閥單衝量控制模塊控制除氧器液位副調閥指令，除氧器液位主調閥指令由當前指令以預設速度減小至0， 由除氧器液位測量值與除氧器液位設定值經過PIDl控制單元產生控制輸出，除氧器液位副調閥單衝量調節方式時，除氧器主調閥單衝量調節模塊與除氧器主調閥三衝量調節模塊均跟蹤當前除氧器主調閥指令。當系統進入除氧器液位主調閥單衝量調節方式時，除氧器液位主調閥單衝量控制模塊控制除氧器液位主調閥指令，除氧器液位副調閥指令由當前指令以預設減小至0，由除氧器液位測量值與除氧器液位設定值經過PID2控制單元產生控制輸出，除氧器液位主調閥單衝量調節方式時，除氧器副調閥單衝量調節模塊跟蹤當前除氧器副調閥指令，除氧器主調閥三衝量調節模塊跟蹤當前除氧器主調閥指令。當系統進入除氧器液位主調閥三衝量調節方式時，除氧器液位主調閥三衝量控制模塊控制除氧器液位主調閥指令，除氧器液位副調閥指令由當前指令以預設減小至0，由除氧器液位測量值與除氧器液位設定值經過PID3控制單元產生中間輸出，中間輸出再與除氧器進口流量信號以及除氧器出口給水流量信號經過PID4控制單元產生控制輸出，除氧器液位主調閥三衝量調節方式時，除氧器副調閥單衝量調節模塊跟蹤當前除氧器副調閥指令，除氧器主調閥單衝量調節模塊跟蹤當前除氧器主調閥指令。本發明火力發電機組除氧器液位自動調節控制系統及方法，系統監測模塊對機組的負荷指令、除氧器液位以及除氧器入口和出口流量信號實時監測，除氧器液位調節方式判斷單元根據監測信號的質量與監測值，確定除氧器液位自動調節控制的不同調節方式， 在所述各種調節方式下，除氧器液位主調閥與除氧器液位副調閥僅有一個閥門參與調節閥門參與調節系統在除氧器液位副調閥單衝量控制時，除氧器液位主調閥全關；系統在除氧器液位主調閥單衝量或除氧器液位主調閥三衝量控制時，除氧器液位副調閥全關。減少了閥門在小開度下的磨損及節流損失，避免了閥門同時動作的相互幹擾，利於提高了機組效率。調節控制方法及系統不需人為幹預且為無擾切換，有利於機組的平穩安全運行。
圖1是本發明一種火力發電機組除氧器液位自動調節控制系統優選實施方式的系統結構圖。圖2是本發明一種火力發電機組除氧器液位自動調節控制方法的調節方式判斷原理圖。圖3是本發明一種火力發電機組除氧器液位自動調節控制方法中除氧器副調閥單衝量調節方式時除氧器副調閥單衝量調節模塊控制原理圖。圖4是本發明一種火力發電機組除氧器液位自動調節控制方法中除氧器主調閥單衝量調節方式時除氧器主調閥單衝量調節模塊控制原理圖。圖5是本發明一種火力發電機組除氧器液位自動調節控制方法中除氧器主調閥三衝量調節方式時除氧器主調閥三衝量調節模塊控制原理圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作更詳細的說明。如圖1所示，本發明一種火力發電機組除氧器液位自動調節控制系統，包括除氧器液位設定模塊、除氧器液位監測模塊、機組負荷指令監測模塊、除氧器入口流量和除氧器出口給水流量監測模塊、除氧器液位調節方式判斷單元、除氧器液位副調閥單衝量控制模塊、除氧器液位主調閥單衝量控制模塊以及除氧器液位主調閥三衝量控制模塊，所述除氧器液位設定模塊輸入端與機組負荷指令監測模塊的輸出端通信連接，所述除氧器液位調節方式判斷單元的第一輸入端、第二輸入端以及第三輸入端分別與除氧器液位監測模塊、機組負荷指令監測模塊以及除氧器入口流量和除氧器出口給水流量監測模塊的輸出端通信連接，所述除氧器液位調節方式判斷單元的輸出端同時與除氧器液位副調閥單衝量控制模塊、除氧器液位主調閥單衝量控制模塊以及除氧器液位主調閥三衝量控制模塊的第一輸入端通信連接，所述除氧器液位設定模塊的輸出端同時與除氧器液位副調閥單衝量控制模塊、除氧器液位主調閥單衝量控制模塊以及除氧器液位主調閥三衝量控制模塊的第二輸入端通信連接，所述除氧器液位監測模塊的輸出端同時與除氧器液位副調閥單衝量控制模塊、除氧器液位主調閥單衝量控制模塊以及除氧器液位主調閥三衝量控制模塊的第三輸入端通信連接，所述除氧器入口流量和除氧器出口給水流量監測模塊的輸出端與除氧器液位主調閥三衝量控制模塊的第四輸入端通信連接。如圖2所示，一種火力發電機組除氧器液位自動調節控制方法，當除氧器液位調節投入時，系統監測模塊判斷除氧器液位有無故障，若除氧器液位故障，則系統保持主調閥及副調閥當前指令，除氧器液位副調閥單衝量控制模塊跟蹤除氧器液位副調閥當前指令、 除氧器液位主調閥單衝量控制模塊及除氧器液位主調閥三衝量控制模塊跟蹤除氧器液位主調閥當前指令，同時發出系統報警，否則進入如下所述判斷；若第一負荷指令閾值Ll與當前機組負荷指令之差大於第一負荷指令閾偏差值 AL1，系統進入除氧器液位副調閥單衝量調節方式，由除氧器液位副調閥單衝量控制模塊控制除氧器液位，否則除氧器液位副調閥單衝量控制模塊跟蹤除氧器液位副調閥當前指令，系統進入如下所述判斷；若當前機組負荷指令大於第一負荷指令閾值Ll且當前負荷指令小於第二負荷指令閾值L2，或者當前機組負荷指令大於第一負荷指令閾值Ll且系統流量檢測單元檢測到流量信號故障，或者系統給出的除氧器液位副調閥指令大於95%且除氧器液位仍然低於除氧器液位設定值時，系統進入除氧器液位主調閥單衝量調節方式，由除氧器液位主調閥單衝量控制模塊調節除氧器液位，否則除氧器液位主調閥單衝量控制模塊跟蹤除氧器液位主調閥當前指令，系統進入如下所述判斷；若當前機組負荷指令與第二負荷指令閾值L2之差大於第二負荷指令閾偏差值 Δ L2並且系統流量檢測單元檢測到流量信號無故障時，系統進入除氧器液位主調閥三衝量調節方式，由除氧器液位主調閥三衝量控制模塊調節除氧器液位，否則除氧器液位主調閥三衝量控制模塊跟蹤除氧器液位主調閥當前指令，系統進入如下所述判斷；若上述情況都不滿足，系統保持當前調節方式調節直至下一控制周期，系統再次做如上判斷及調節。如圖3所示，當系統進入除氧器液位副調閥單衝量調節方式時，除氧器液位副調閥單衝量控制模塊控制除氧器液位副調閥指令，除氧器液位主調閥指令由當前指令以預設速度減小至0，由除氧器液位測量值與除氧器液位設定值經過PIDl控制單元產生控制輸出控制除氧器副調閥。除氧器液位副調閥單衝量調節方式時，除氧器主調閥單衝量調節模塊與除氧器主調閥三衝量調節模塊不參與調節，除氧器主調閥單衝量調節模塊與除氧器主調閥三衝量調節模塊均跟蹤當前除氧器主調閥指令。如圖4所示，當系統進入除氧器液位主調閥單衝量調節方式時，除氧器液位主調閥單衝量控制模塊控制除氧器液位主調閥指令，除氧器液位副調閥指令由當前指令以預設速度減小至0，由除氧器液位測量值與除氧器液位設定值經過PID2控制單元產生控制輸出控制除氧器主調閥。除氧器液位主調閥單衝量調節方式時，除氧器副調閥單衝量調節模塊與除氧器主調閥三衝量調節模塊不參與調節，除氧器副調閥單衝量調節模塊跟蹤當前除氧器副調閥指令，除氧器主調閥三衝量調節模塊跟蹤當前除氧器主調閥指令。如圖5所示，當系統進入除氧器液位主調閥三衝量調節方式時，除氧器液位主調閥三衝量控制模塊控制除氧器液位主調閥指令，除氧器液位副調閥指令由當前指令以預設速度減小至0，由除氧器液位測量值與除氧器液位設定值經過PID3控制單元產生中間輸出，中間輸出再與除氧器進口流量信號以及除氧器出口給水流量信號經過PID4控制單元產生控制輸出控制除氧器主調閥。除氧器液位主調閥三衝量調節方式時，除氧器副調閥單衝量調節模塊與除氧器主調閥單衝量調節模塊不參與調節，除氧器副調閥單衝量調節模塊跟蹤當前除氧器副調閥指令，除氧器主調閥單衝量調節模塊跟蹤當前除氧器主調閥指令。基於上述火力發電機組除氧器液位自動調節控制系統及方法，原則上在低負荷時使用除氧器副調閥調節除氧器液位，除氧器主調閥調全關，在高負荷時使用除氧器主調閥調節除氧器液位，除氧器副調閥調全關，避免了除氧器主調閥及除氧器副調閥在小閥位下長期運行，減小了閥門的磨損及節流損失，提高了機組效率。在低負荷時除氧器入口及出口流量信號小於其流量儀表基準量程甚多時，測量的除氧器入口及出口流量誤差較大，故採用除氧器副調閥單衝量調節方式。在低負荷時僅當副閥指令已最大且液位仍低於設定值時，採用除氧器主調閥單衝量調節方式調節。在高負荷下，採用除氧器主調閥三衝量調節， 把除氧器入口及出口流量信號作為前饋信號，當負荷變化引起除氧器出口給水流量變化， 進而影響除氧器水位變化之前，調節系統就進行調節，從而提高了控制系統的穩定性和快速性。在高負荷下，僅當流量檢測異常時，採用除氧器主調閥單衝量調節，異常的流量信號不參與調節控制，保證液位調節的可靠性。以上調節方式的切換均為無擾切換，有利於系統的穩定性。
權利要求
1.一種火力發電機組除氧器液位自動調節控制系統，其特徵在於包括相互通信連接的如下模塊系統監測模塊用於對機組的負荷指令、除氧器液位以及除氧器入口和出口流量信號實時監測；除氧器液位設定模塊用於產生除氧器液位設定值，能夠根據當前負荷指令自動產生除氧器液位設定值，或者由運行人員手動輸入產生除氧器液位設定值；除氧器液位調節方式判斷單元用於根據監測信號的質量與監測值，確定除氧器液位由不同調節控制模塊自動調節控制，並根據監測信號的質量與監測值的變化，可在不通調節控制模塊間自動切換；自動調節控制模塊用於跟蹤除氧器液位當前指令以及控制除氧器液位。
2.根據權利要求1所述的自動調節控制系統，其特徵在於所述系統監測模塊包括除氧器液位監測模塊、機組負荷指令監測模塊以及除氧器入口流量和除氧器出口給水流量監測模塊。
3.根據權利要求1所述的自動調節控制系統，其特徵在於所述自動調節控制模塊包括如下模塊除氧器液位副調閥單衝量控制模塊用於跟蹤除氧器液位副調閥當前指令以及控制除氧器液位；除氧器液位主調閥單衝量控制模塊用於跟蹤除氧器液位主調閥當前指令以及控制除氧器液位；除氧器液位主調閥三衝量控制模塊用於跟蹤除氧器液位主調閥當前指令以及控制除氧器液位。
4.根據權利要求3所述的自動調節控制系統，其特徵在於所述除氧器液位主調閥與除氧器液位副調閥僅有一個閥門參與調節系統在除氧器液位副調閥單衝量控制時，除氧器液位主調閥全關；系統在除氧器液位主調閥單衝量或除氧器液位主調閥三衝量控制時， 除氧器液位副調閥全關。
5.根據權利要求3所述的自動調節控制系統，其特徵在於所述系統監測模塊監視到參與調節的參數監測到信號故障，自動切換到不需故障信號參與調節的調節模塊，若無法切換到不需故障信號參與調節的調節模塊則保持系統當前指令輸出，待系統監測模塊監視故障信號恢復正常後，系統可恢復到正常調節的調節模塊調節。
6.一種火力發電機組除氧器液位自動調節控制方法，其特徵在於包括如下步驟步驟1 系統監測模塊對機組的負荷指令、除氧器液位、除氧器入口及出口流量信號實時監測；步驟2:除氧器液位設定模塊根據當前負荷指令自動產生除氧器液位設定值，或者由運行人員手動輸入產生除氧器液位設定值；步驟3 除氧器液位調節方式判斷單元根據監測信號的質量與監測值，確定除氧器液位由不同調節控制模塊自動調節控制，具體調節方式如下系統監測模塊判斷除氧器液位有無故障，若除氧器液位故障，則系統保持主調閥及副調閥當前指令，除氧器液位副調閥單衝量控制模塊跟蹤除氧器液位副調閥當前指令、除氧器液位主調閥單衝量控制模塊及除氧器液位主調閥三衝量控制模塊跟蹤除氧器液位主調閥當前指令，同時發出系統報警，否則進入如下所述判斷；若第一負荷指令閾值Ll與當前機組負荷指令之差大於第一負荷指令閾偏差值Δ Li， 系統進入除氧器液位副調閥單衝量調節方式，由除氧器液位副調閥單衝量控制模塊控制除氧器液位，否則除氧器液位副調閥單衝量控制模塊跟蹤除氧器液位副調閥當前指令，系統進入如下所述判斷；若當前機組負荷指令大於第一負荷指令閾值Ll且當前負荷指令小於第二負荷指令閾值L2，或者當前機組負荷指令大於第一負荷指令閾值Ll且系統流量檢測單元檢測到流量信號故障，或者系統給出的除氧器液位副調閥指令大於95%且除氧器液位仍然低於除氧器液位設定值時，系統進入除氧器液位主調閥單衝量調節方式，由除氧器液位主調閥單衝量控制模塊調節除氧器液位，否則除氧器液位主調閥單衝量控制模塊跟蹤除氧器液位主調閥當前指令，系統進入如下所述判斷；若當前機組負荷指令與第二負荷指令閾值L2之差大於第二負荷指令閾偏差值Δ L2並且系統流量檢測單元檢測到流量信號無故障時，系統進入除氧器液位主調閥三衝量調節方式，由除氧器液位主調閥三衝量控制模塊調節除氧器液位，否則除氧器液位主調閥三衝量控制模塊跟蹤除氧器液位主調閥當前指令，系統進入如下所述判斷；若上述情況都不滿足，系統保持當前調節方式調節直至下一控制周期，系統再次做如上判斷及調節。
7.根據權利要求6所述的自動調節控制方法，其特徵在於當系統進入除氧器液位副調閥單衝量調節方式時，除氧器液位副調閥單衝量控制模塊控制除氧器液位副調閥指令， 除氧器液位主調閥指令由當前指令以預設速度減小至0，由除氧器液位測量值與除氧器液位設定值經過PIDl控制單元產生控制輸出，除氧器液位副調閥單衝量調節方式時，除氧器主調閥單衝量調節模塊與除氧器主調閥三衝量調節模塊均跟蹤當前除氧器主調閥指令。
8.根據權利要求6所述的自動調節控制方法，其特徵在於當系統進入除氧器液位主調閥單衝量調節方式時，除氧器液位主調閥單衝量控制模塊控制除氧器液位主調閥指令， 除氧器液位副調閥指令由當前指令以預設減小至0，由除氧器液位測量值與除氧器液位設定值經過PID2控制單元產生控制輸出，除氧器液位主調閥單衝量調節方式時，除氧器副調閥單衝量調節模塊跟蹤當前除氧器副調閥指令，除氧器主調閥三衝量調節模塊跟蹤當前除氧器主調閥指令。
9.根據權利要求6所述的自動調節控制方法，其特徵在於當系統進入除氧器液位主調閥三衝量調節方式時，除氧器液位主調閥三衝量控制模塊控制除氧器液位主調閥指令， 除氧器液位副調閥指令由當前指令以預設減小至0，由除氧器液位測量值與除氧器液位設定值經過PID3控制單元產生中間輸出，中間輸出再與除氧器進口流量信號以及除氧器出口給水流量信號經過PID4控制單元產生控制輸出，除氧器液位主調閥三衝量調節方式時， 除氧器副調閥單衝量調節模塊跟蹤當前除氧器副調閥指令，除氧器主調閥單衝量調節模塊跟蹤當前除氧器主調閥指令。
全文摘要
一種火力發電機組除氧器液位自動調節控制系統及方法，該系統包括相互通信連接的如下模塊系統監測模塊、除氧器液位設定模塊、除氧器液位調節方式判斷單元以及自動調節控制模塊；其控制方法為系統監測模塊對機組的負荷指令、除氧器液位、除氧器入口及出口流量信號實時監測，除氧器液位設定模塊根據當前負荷指令產生除氧器液位設定值，除氧器液位調節方式判斷單元根據監測信號的質量與監測值，確定除氧器液位自動調節控制的不同調節方式；該系統及方法能夠減少了閥門在小開度下的磨損及節流損失，避免了閥門同時動作的相互幹擾，利於提高了機組效率。調節控制方法及系統不需人為幹預且為無擾切換，有利於機組的平穩安全運行。
文檔編號G05D9/12GK102508501SQ20111035185
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月9日 優先權日2011年11月9日
發明者習志勇, 劉浩, 崔戰兵 申請人:西安熱工研究院有限公司