火電機組汽輪機高壓調門流量特性修正方法
2023-05-11 11:07:11
火電機組汽輪機高壓調門流量特性修正方法
【專利摘要】本發明涉及一種火電機組汽輪機高壓調門流量特性修正方法，步驟是：在原汽輪機數字電液控制系統的邏輯組態綜合閥位控制迴路中增加火電機組汽輪機高壓調門流量特性修正控制迴路接口；進行火電機組汽輪機高壓調門流量特性修正控制迴路邏輯組態，並將其輸出引入到火電機組汽輪機高壓調門流量特性修正迴路接口中作為綜合閥位指令的偏置修正信號；控制系統投入實際運行，根據實時運行曲線，在線整定火電機組汽輪機高壓調門流量特性修正控制迴路相關參數，最終達到預期的控制效果。本發明保證機組在參與調頻調峰時的汽輪機高壓調門開度與主蒸汽流量的線性對應，從而實現充分發揮設備潛力，在滿足電網調頻調峰要求的同時，保證主要參數的穩定性。
【專利說明】火電機組汽輪機高壓調門流量特性修正方法
[0001]
【技術領域】 本發明屬於火力發電機組自動控制【技術領域】，尤其涉及一種火電機組汽輪機高壓調門 流量特性修正方法。可用於火電機組在參與電網調頻調峰時的汽輪機高壓調門開度自動控 制，保證機組在調頻調峰時，汽輪機高壓調門開度與主蒸汽流量的線性對應。
【背景技術】
[0002] 調頻調峰是電網公司維持電網頻率穩定的重要手段。為了電網的安全、穩定、經濟 運行和提高供電電能質量，電網公司要求上網火力發電機組必須具備調頻調峰功能，並提 出了具體的技術指標和考核辦法。火電機組汽輪機高壓調門是調頻調峰的重要執行機構， 直接控制進入汽輪機的蒸汽流量，滿足調頻調峰的要求，汽輪機高壓調門開度與主蒸汽流 量的線性對應程度，決定了機組調頻調峰的控制品質。
[0003] 近些年眾多國內學者對火電機組汽輪機高壓調門控制相關問題進行了研究與探 討，例如《汽輪機技術》的《汽輪機調門流量曲線測試及流量管理函數優化研究》改進了汽輪 機調門流量曲線的測試方法，並提出了一種新的基於多邊界條件多目標的流量管理函數優 化方法，提高了順序閥模式下流量曲線的線性度，減少了調門的重疊度，提高了機組熱經濟 性。《發電設備》的《汽輪機調門最佳重疊度的確定方法》提出了一種用試驗得出單個調門的 實際流量特性曲線，並通過作圖法直觀得出重疊度的最佳範圍，進一步通過調節系統試驗 確定最佳重疊度的方法。《華北電力技術》的《基於歷史數據分析的汽機調門曲線優化》針 對汽機閥門流量特性不線性的情況，運用數理統計方法，通過對DCS歷史數據的採集分析， 對實際的汽機調門-流量特性進行辨識，使汽機調門流量曲線線性化。中國專利"汽輪機調 速汽門的控制方法和系統"專利申請號CN201110388385. X，提出了一種汽輪機調速汽門的 控制方法和系統，通過測量多個調速汽門中的每一個所控制的總流量，設置汽輪機的負荷 閾值，並設置多個調速汽門中的每一個調速汽門的重疊度，控制多個調速汽門的開啟順序， 實現降低能耗的技術效果，保證汽輪機使用的安全性、經濟性。中國專利"汽輪機高壓調門 流量特性在線測試方法"專利申請號CN201010222664. 4,提出了一種汽輪機高壓調門流量 特性在線測試方法，根據計算結果，修改閥門管理參數和各個高壓調門流量特性曲線。中國 專利"利用調門開度限制實現汽輪機一次調頻功能的方法"專利申請號CN201010507101.X， 提出了補汽閥開度限制處理方法和高壓調門開度限制處理方法，實現補汽閥平時處於關閉 狀態，而在一次調頻動作的情況下為了快速增加負荷才開啟，對於高壓調門全開滑壓運行 的汽輪機組，能夠實現一次調頻動作時快速減少負荷，滿足一次調頻性能要求。。
[0004] 以上這些文獻及專利主要從提高閥門流量曲線的線性度、減少閥門的重疊度以及 利用補汽閥進行調節等方面進行了闡述，並提出了具體的試驗方法和模型辨識方法，提高 汽輪機使用的安全性、經濟性，但對機組在調頻調峰過程中不同工況下的汽輪機高壓調門 控制沒有進行有針對性的研究。
[0005]
【發明內容】
針對上述現有技術中存在的問題，本發明提供了一種火電機組汽輪機高壓調門流量特 性修正方法，其目的是為了解決火電機組在參與電網調頻調峰過程中的汽輪機高壓調門自 動控制問題，保證機組在調頻調峰時，汽輪機高壓調門開度與主蒸汽流量的線性對應。
[0006] 本發明的目的是通過下述技術方案實現的： 火電機組汽輪機高壓調門流量特性修正方法，其特徵在於包括以下步驟： 第一步：在原汽輪機數字電液控制系統的邏輯組態綜合閥位控制迴路中增加火電機組 汽輪機高壓調門流量特性修正控制迴路接口； 第二步：進行火電機組汽輪機高壓調門流量特性修正控制迴路邏輯組態，並將其輸出 引入到火電機組汽輪機高壓調門流量特性修正迴路接口中作為綜合閥位指令的偏置修正 信號； 第三步：控制系統投入實際運行，根據實時運行曲線，在線整定火電機組汽輪機高壓調 門流量特性修正控制迴路相關參數，最終達到預期的控制效果。
[0007] 所述的火電機組汽輪機高壓調門流量特性修正控制迴路包括判斷機組的運行狀 態，依據機組不同的運行狀態計算機組的綜合閥位指令的偏置修正信號。
[0008] 所述的機組的運行狀態，包括一次調頻動作、二次調頻動作、高壓調門所處位置、 單閥運行方式、順序閥運行方式、機組的主蒸汽壓力高低。
[0009] 所述的機組的綜合閥位指令的偏置修正信號，是由多個基於機組運行狀態的修正 量，和多個基於機組運行狀態的修正係數組成，包括一次調頻修正量、二次調頻修正量、順 序閥方式綜合閥位指令修正係數、順序閥方式主蒸汽壓力修正係數、單閥方式綜合閥位指 令修正係數、單閥方式主蒸汽壓力修正係數。
[0010] 所述的火電機組汽輪機高壓調門流量特性修正控制迴路相關參數的整定方法為， 將系統投入實際運行，根據機組調頻調峰控制運行曲線和汽輪機高壓調門控制曲線，反覆 在線整定相關參數，保證機組在調頻調峰時，汽輪機高壓調門開度與主蒸汽流量的線性對 應。
[0011] 本發明的有益效果是： (1)通過對機組運行狀態的判斷，準確控制機組不同運行狀態時的汽輪機高壓調門的 開度，保證機組在參與調頻調峰時的汽輪機高壓調門開度與主蒸汽流量的線性對應，從而 實現充分發揮設備潛力，在滿足電網調頻調峰要求的同時，保證主要參數的穩定性。
[0012] (2)可有效降低運行人員的勞動強度，且控制效果不依賴於運行人員的技術水平。
[0013] (3)實時性好，現場調試過程簡單，便於工程實現。
[0014]
【專利附圖】
【附圖說明】： 下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細的說明。
[0015] 圖1是本發明算法邏輯圖； 圖2是本發明的工作流程框圖。
【具體實施方式】
[0016] 本發明是一種火電機組汽輪機高壓調門流量特性修正方法，如圖2所示，本發明 的工流程包括如下步驟： 第一步：在原汽輪機數字電液控制系統的邏輯組態綜合閥位控制迴路中增加火電機組 汽輪機高壓調門流量特性修正控制迴路接口； 第二步：進行火電機組汽輪機高壓調門流量特性修正控制迴路邏輯組態，並將其輸出 引入到火電機組汽輪機高壓調門流量特性修正迴路接口中作為綜合閥位指令的偏置修正 信號； 第三步：控制系統投入實際運行，根據實時運行曲線，在線整定火電機組汽輪機高壓調 門流量特性修正控制迴路相關參數，最終達到預期的控制效果。
[0017] 所述的火電機組汽輪機高壓調門流量特性修正方法，其特徵在於：所述的火電機 組汽輪機高壓調門流量特性修正控制迴路包括判斷機組的運行狀態，依據機組不同的運行 狀態計算機組的綜合閥位指令的偏置修正信號。
[0018] 所述的火電機組汽輪機高壓調門流量特性修正方法，其特徵在於：所述的機組的 運行狀態，包括一次調頻動作、二次調頻動作、高壓調門所處位置、單閥運行方式、順序閥運 行方式、機組的主蒸汽壓力高低。
[0019] 所述的火電機組汽輪機高壓調門流量特性修正方法，其特徵在於：所述的機組的 綜合閥位指令的偏置修正信號，是由多個基於機組運行狀態的修正量，和多個基於機組運 行狀態的修正係數組成，包括一次調頻修正量、二次調頻修正量、順序閥方式綜合閥位指令 修正係數、順序閥方式主蒸汽壓力修正係數、單閥方式綜合閥位指令修正係數、單閥方式主 蒸汽壓力修正係數。
[0020] 所述的火電機組汽輪機高壓調門流量特性修正方法，其特徵在於：所述的火電機 組汽輪機高壓調門流量特性修正控制迴路相關參數的整定方法為，將系統投入實際運行， 根據機組調頻調峰控制運行曲線和汽輪機高壓調門控制曲線，反覆在線整定相關參數，保 證機組在調頻調峰時，汽輪機高壓調門開度與主蒸汽流量的線性對應。
[0021] 本發明的核心思想是火電機組在調頻調峰過程中運行狀態複雜多變，只有通過對 機組運行狀態的判斷，準確控制機組不同運行狀態時的汽輪機高壓調門開度，才能保證機 組在參與調頻調峰時的負荷響應快速性和主要參數的穩定性。
[0022] 本發明算法邏輯圖，即火電機組汽輪機高壓調門流量特性修正控制算法邏輯如圖 1所示。圖1中，一次調頻目標，二次調頻增量目標，綜合閥位指令，主蒸汽壓力，順序閥方式 均可直接從控制系統實時資料庫中讀取。AU)為非線性函數發生器，其輸入為一次調頻目 標，輸出為一次調頻影響的綜合閥位指令的偏置修正量。f 2(x)為非線性函數發生器，其輸 入為二次調頻增量目標，輸出為二次調頻影響的綜合閥位指令的偏置修正量。f 3(x)為非線 性函數發生器，其輸入為綜合閥位指令，輸出為單閥方式下綜合閥位指令的偏置修正量修 正係數，範圍(Tl,用於修正此工況下閥門流量曲線的線性度。f 4(x)為非線性函數發生器， 其輸入為主蒸汽壓力，輸出為單閥方式下綜合閥位指令的偏置修正量修正係數，範圍(Γ2， 用於修正主蒸汽壓力不同時的流量特性。f 5(x)為非線性函數發生器，其輸入為綜合閥位指 令，輸出為順序閥方式下綜合閥位指令的偏置修正量修正係數，範圍(Tl,用於修正此工況 下閥門流量曲線的線性度。f 6(x)為非線性函數發生器，其輸入為主蒸汽壓力，輸出為順序 閥方式下綜合閥位指令的偏置修正量修正係數，範圍(Γ2,用於修正主蒸汽壓力不同時的流 量特性。AUhf 2(X)的功能是形成機組參與電網調頻調峰時的火電機組汽輪機高壓調門 開度的偏置修正量基準值，f3 (X)、f4(X)、f5 (X)、f6 (X)則根據機組運行的不同狀態對基準值 進行修正。(X)、f2 (X)(X)、& (X)、4 (X)、fe (X)的參數可根據實時曲線在線整定，整定 的原則是通過現有控制系統，保證機組在調頻調峰響應快速穩定的同時，自動將主要參數 控制在合理範圍內。
[0023] 下面以某600MW超臨界火電機組為例，介紹算法參數整定結果，如表1所示。
[0024] 機組概況：該600麗超臨界燃煤發電機組鍋爐為哈爾濱鍋爐廠有限責任公司制 造，汽輪機為哈爾濱汽輪機廠有限責任公司製造，發電機為哈爾濱電機廠有限責任公司制 造。該機組汽輪機為超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽凝汽式汽輪機。分散控制系 統（DCS)與汽輪機數字電液調節（DEH)系統一體化設計，均採用的是美國福克斯波羅公司 技術，協調控制系統採用以鍋爐跟隨為基礎的協調控制系統，燃水比控制採用水跟煤方式， DHl系統控制汽輪發電機組的轉速和功率，從而滿足機組併網發電的要求。
[0025] 表1中與(X)對應的X為一次調頻目標（麗);與& (X)對應的X為二次調頻增量 目標（麗）；與f3(x)對應的X為綜合閥位指令（％);與f4(x)對應的X為主蒸汽壓力（MPa); 與f 5 (X)對應的X為綜合閥位指令（％);與f6 (X)對應的X為主蒸汽壓力（MPa);該機組的一 次調頻目標、二次調頻增量目標、綜合閥位指令、主蒸汽壓力均可直接從控制系統實時數據 庫中讀取；完成火電機組汽輪機高壓調門流量特性修正控制迴路邏輯組態，並將其輸出引 入到火電機組汽輪機高壓調門流量特性修正控制迴路接口中作為綜合閥位指令的偏置修 正信號後，將系統投入實際運行，根據機組調頻調峰控制運行曲線和汽輪機高壓調門控制 曲線，反覆在線整定(X)、(X)、& (X)、& (X)、4 (X)、fe (X)相應參數，保證機組在調頻調 峰響應快速穩定的同時，自動將主要參數控制在合理範圍內，有效降低了運行人員的勞動 強度；現場調試過程簡單，便於工程實現。
[0026] 表1火電機組汽輪機高壓調門流量特性修正控制參數整定
【權利要求】
1. 火電機組汽輪機高壓調門流量特性修正方法，其特徵在於包括以下步驟： 第一步：在原汽輪機數字電液控制系統的邏輯組態綜合閥位控制迴路中增加火電機組 汽輪機高壓調門流量特性修正控制迴路接口； 第二步：進行火電機組汽輪機高壓調門流量特性修正控制迴路邏輯組態，並將其輸出 引入到火電機組汽輪機高壓調門流量特性修正迴路接口中作為綜合閥位指令的偏置修正 信號； 第三步：控制系統投入實際運行，根據實時運行曲線，在線整定火電機組汽輪機高壓調 門流量特性修正控制迴路相關參數，最終達到預期的控制效果。
2. 根據權利要求1所述的火電機組汽輪機高壓調門流量特性修正方法，其特徵在於：所述的火電機組汽輪機高壓調門流量特性修正控制迴路包括判斷機組的運行狀態，依據機 組不同的運行狀態計算機組的綜合閥位指令的偏置修正信號。
3. 根據權利要求2所述的火電機組汽輪機高壓調門流量特性修正方法，其特徵在於：所述的機組的運行狀態，包括一次調頻動作、二次調頻動作、高壓調門所處位置、單閥運行 方式、順序閥運行方式、機組的主蒸汽壓力高低。
4. 根據權利要求2所述的火電機組汽輪機高壓調門流量特性修正方法，其特徵在於：所述的機組的綜合閥位指令的偏置修正信號，是由多個基於機組運行狀態的修正量，和多 個基於機組運行狀態的修正係數組成，包括一次調頻修正量、二次調頻修正量、順序閥方式 綜合閥位指令修正係數、順序閥方式主蒸汽壓力修正係數、單閥方式綜合閥位指令修正系 數、單閥方式主蒸汽壓力修正係數。
5. 根據權利要求1所述的火電機組汽輪機高壓調門流量特性修正方法，其特徵在於：所述的火電機組汽輪機高壓調門流量特性修正控制迴路相關參數的整定方法為，將系統投 入實際運行，根據機組調頻調峰控制運行曲線和汽輪機高壓調門控制曲線，反覆在線整定 相關參數，保證機組在調頻調峰時，汽輪機高壓調門開度與主蒸汽流量的線性對應。
【文檔編號】F01D17/10GK104343475SQ201410363483
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年7月29日 優先權日:2014年7月29日
【發明者】姚遠, 王英薈, 管慶相, 王禮 申請人:國家電網公司, 國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院, 遼寧東科電力有限公司