一種給水泵汽輪機的控制方法及控制系統的製作方法
2023-05-02 07:32:16
一種給水泵汽輪機的控制方法及控制系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種給水泵汽輪機的控制方法及控制系統，高背壓工況時將管道閥重新增加單獨的手操器，並去掉低壓調門全開才能開管道閥的邏輯，小汽輪機衝轉時使用輔汽汽源，當發電機組負荷帶至冷再壓力滿足要求後，則由運行人員手動切換小汽輪機汽源，高背壓運行工況下小汽輪機單純使用冷再汽源，四抽及輔汽汽源隔離，將管道閥開度全開或開至一固定開度後，仍由小汽輪機機主調門控制小汽輪機轉速。本發明的這種用於供熱和純凝雙模式的給水泵汽輪機控制方法及控制系統，可以實現供熱期和非供熱期熱力過程的前提下給水泵汽輪機運行的安全性和經濟性要求。
【專利說明】一種給水泵汽輪機的控制方法及控制系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及給水泵汽輪機【技術領域】，具體涉及一種用於電廠設備供熱和純凝雙模式的給水泵汽輪機的控制方法及控制系統。
【背景技術】
[0002]給水泵汽輪機是電站熱力循環系統的主要部件之一，特別是在高參數大容量的超超臨界機組中佔有重要地位，其安全可靠的運行，直接影響著整個電站設備運行。給水泵汽輪機的工作任務是驅動給水泵，必須滿足鍋爐所需的供水要求，給水泵汽輪機蒸汽由高壓汽源或低壓汽源供汽，高壓汽源來自主汽輪機的高壓缸排汽(即再熱冷段的蒸汽)，低壓汽源來自主機第四段抽汽，蒸汽做功後排入主機凝汽器，給水泵汽輪機與給水泵通過齒形聯軸器連接，驅動給水泵向鍋爐供水。華電山東青島公司#2電力機組高背壓供熱改造後，機組凝汽器背壓提高，高背壓運行時小汽輪機排汽壓力升高，因而小汽輪機出力無法滿足要求。
[0003]鑑於此，實現供熱期和非供熱期熱力過程的前提下給水泵汽輪機運行的安全性和經濟性，可以採用供熱期(即高背壓工況)使用冷再作為小汽輪機汽源、非供熱期(即純凝工況)使用四抽作為小汽輪機汽源的給水泵汽輪機操作模式。
【發明內容】
[0004]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種給水泵汽輪機的控制方法及控制系統，高背壓工況時將管道閥重新增加單獨的手操器，並去掉低壓調門全開才能開管道閥的邏輯，小汽輪機衝轉時使用輔汽汽源，當發電機組負荷帶至冷再壓力滿足要求後，則由運行人員手動切換小汽輪機汽源，高背壓運行工況下小汽輪機單純使用冷再汽源，四抽及輔汽汽源隔離，將管道閥開度全開或開至一固定開度後，仍由小汽輪機機主調門控制小汽輪機轉速。這種用於供熱和純凝雙模式的給水泵汽輪機控制方法及控制系統，可以實現供熱期和非供熱期熱力過程的前提下給水泵汽輪機運行的安全性和經濟性要求。
[0005]為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案:
一種給水泵汽輪機的控制方法，適用於供熱和純凝雙模式的給水泵汽輪機，該方法包括如下步驟:S1，更換現有電力機組的小汽輪機的轉子和氣缸，以滿足高背壓和純凝兩個工況下電力機組的給水泵汽輪機的運行要求；S2，在高背壓工況時對小汽輪機進行控制操作，將管道閥重新增加單獨的手操器，並去掉低壓調門全開才能開管道閥的邏輯；S3，在小汽輪機衝轉時採用輔汽汽源；S4，在高背壓運行工況下對小汽輪機單純使用冷再汽源。
[0006]優選的是，所述步驟S3中，小汽輪機衝轉時使用輔汽汽源，當電力機組負荷帶至冷再壓力滿足要求後，由運行人員手動切換小汽輪機氣源。
[0007]在上述任一技術方案中優選的是，所述電力機組負荷帶要求為±70麗，且避免負荷過高而導致冷再壓力過高，使得氣源切換時小汽輪機轉速不便控制。
[0008]在上述任一技術方案中優選的是，所述運行人員手動切換小汽輪機氣源的操作是在DCS分布式控制系統上手動打開管道閥、就地關閉輔汽手動門。
[0009]在上述任一技術方案中優選的是，所述步驟S4中，高背壓運行工況下對小汽輪機單純使用冷再汽源，四抽及輔汽氣源隔離，將管道閥開度全開或開至某一固定開度後，仍由小汽輪機主調門控制小汽輪機轉速。
[0010]在上述任一技術方案中優選的是，採用該控制方法，當電力機組啟動，啟動階段隨負荷高冷再壓力變化較大，使用輔汽作為小汽輪機衝轉汽源，並在電力機組啟動衝轉前將兩臺小汽輪機衝轉、升速至2800rpm備用。
[0011]在上述任一技術方案中優選的是，採用該控制方法，當高背壓供熱機組負荷帶至70MW時，穩定一段時間，進行兩臺小汽輪機的汽源切換工作。
[0012]在上述任一技術方案中優選的是，所述小汽輪機汽源的切換操作應在2800rpm備用狀態下進行，此時機組負荷70MW，由電泵維持汽包水位，兩臺小汽輪機出口電動門全關。
[0013]在上述任一技術方案中優選的是，採用該控制方法，在高背壓供熱工況運行時，將管道閥控制在一定開度，以保證小汽輪機主調門前壓力〈1.SMPa0
[0014]在上述任一技術方案中優選的是，採用該控制方法，控制小汽輪機主調門開度在調節特性的459Γ70%範圍內，當管道閥後汽源壓力不足，小汽輪機主調門開度偏高時，可手動緩慢開大管道閥，使得小汽輪機仍由主調門控制轉速穩定並自動降低主調門開度來保證小汽輪機出力穩定。
[0015]在上述任一技術方案中優選的是，採用該操作方法，當管道閥後汽源壓力偏高，小汽輪機主調門開度偏低時，可手動緩慢關小管道閥，主調門控制轉速穩定並自動增大調門開度來保證小汽輪機出力穩定。
[0016]本發明還公開了一種給水泵汽輪機的控制系統，包括如上所述的給水泵汽輪機的控制方法，用於供熱和純凝雙模式下的給水泵汽輪機的工況切換及平穩運行，該控制系統包括小汽輪機供氣控制系統和小汽輪機調節控制系統。
[0017]在上述任一技術方案中優選的是，所述小汽輪機供氣控制系統包括四段抽汽系統、輔助蒸汽汽源系統、冷再來汽源系統，所述四段抽汽系統、輔助蒸汽汽源系統、冷再來汽源系統通過管道和閥門與給水泵汽輪機連接，用於工況切換時的系統調節。
[0018]在上述任一技術方案中優選的是，所述四段抽汽系統包括流量測量裝置、進汽逆止閥門、進汽電動閥門、進汽手動閥門、速關閥門、疏水閥門、凝汽器，所述流量測量裝置、進汽逆止閥門、進汽電動閥門、進汽手動閥門、速關閥門、疏水閥門、凝汽器通過管道相連接，調節純凝工況下的系統壓力。
[0019]在上述任一技術方案中優選的是，所述輔助蒸汽汽源系統包括來汽手動閥門、前後疏水閥門、調節汽門，所述來汽手動閥門、前後疏水閥門、調節汽門通過管道相連接，調節高背工況下的系統供熱運行。
[0020]在上述任一技術方案中優選的是，所述冷再來汽源系統包括進汽閥門、冷再供小機疏水閥門、冷再供小機逆止閥門、高壓油動機、管道閥後疏水閥門，所述進汽閥門、冷再供小機疏水閥門、冷再供小機逆止閥門、高壓油動機、管道閥後疏水閥門通過管道連接，控制調節汽源交換運行。
[0021]在上述任一技術方案中優選的是，所述小汽輪機調節控制系統包括工作氣源系統、調試汽源系統、備用汽源系統、管道閥、阻尼器，所述工作氣源系統、調試汽源系統、備用汽源系統、管道閥、阻尼器通過管道、控制閥門、系統監控操作裝置與給水泵汽輪機連接，保障系統正常運轉。
[0022]在上述任一技術方案中優選的是，所述系統監控操作裝置包括轉速器、顯示屏、鍵盤、操作臺，所述轉速器、顯示屏、鍵盤、操作臺通過線纜連接給水泵汽輪機及小汽輪機調節控制系統。
[0023]在上述任一技術方案中優選的是，所述控制閥門包括速關閥、危急遮斷閥、放大器。
[0024]本發明的用於電廠設備供熱和純凝雙模式的給水泵汽輪機的控制方法，在現有操作模式的基礎上進行改進，操作過程簡單，可解決現有電力機組高背壓供熱改造後機組凝汽器背壓提高、高背壓運行時小汽輪機排汽壓力升高、小汽輪機出力無法滿足要求的問題。
[0025]本發明的給水泵汽輪機的控制方法，更換現有電力機組的小汽輪機的轉子和氣缸，以滿足高背壓和純凝兩個工況下電力機組的給水泵汽輪機的運行要求，採用供熱期(即高背壓工況)使用冷再作為小汽輪機汽源、非供熱期(即純凝工況)使用四抽作為小汽輪機汽源的給水泵汽輪機操作模式；採用該控制方法的給水泵汽輪機的控制系統，包括小汽輪機供氣控制系統和小汽輪機調節控制系統，小汽輪機供氣控制系統包括四段抽汽系統、輔助蒸汽汽源系統、冷再來汽源系統，小汽輪機調節控制系統包括工作氣源系統、調試汽源系統、備用汽源系統、管道閥、阻尼器，該系統用於供熱和純凝雙模式下的給水泵汽輪機的工況切換及平穩運行。本發明的給水泵汽輪機的控制方法，及採用該控制方法的控制系統，可實現供熱期和非供熱期熱力過程的前提下給水泵汽輪機運行的安全性和經濟性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1為按照本發明的給水泵汽輪機的控制方法及控制系統的一優選實施例的控制方法示意圖；
圖2為按照本發明的給水泵汽輪機的控制方法及控制系統的一優選實施例的小汽輪機供氣控制系統結構示意圖；
圖3為按照本發明的給水泵汽輪機的控制方法及控制系統的一優選實施例的小汽輪機調節控制系統結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作詳細說明，以下描述僅作為示範和解釋，並不對本發明作任何形式上的限制。
[0028]為了實現供熱期和非供熱期熱力過程的前提下給水泵汽輪機運行的安全性和經濟性，供熱期(即高背壓工況)使用冷再作為小機汽源，非供熱期(即純凝工況)使用四抽作為小機汽源，如圖1所示，這種適用於供熱和純凝雙模式的給水泵汽輪機的操作方法包括如下步驟:S1，更換現有電力機組的小汽輪機的轉子和氣缸，以滿足高背壓和純凝兩個工況下電力機組的給水泵汽輪機的運行要求；S2，在高背壓工況時對小汽輪機進行控制操作，將管道閥重新增加單獨的手操器，並去掉低壓調門全開才能開管道閥的邏輯；S3，在小汽輪機衝轉時採用輔汽汽源；S4，在高背壓運行工況下對小汽輪機單純使用冷再汽源。
[0029]其中，在步驟S3中，小汽輪機衝轉時使用輔汽汽源，當電力機組負荷帶至冷再壓力滿足要求後，由運行人員手動切換小汽輪機氣源。電力機組負荷帶要求為±70MW，且避免負荷過高而導致冷再壓力過高，使得氣源切換時小汽輪機轉速不便控制。運行人員手動切換小汽輪機氣源的操作是在DCS分布式控制系統上手動打開管道閥、就地關閉輔汽手動門。
[0030]另外，在步驟S4中，高背壓運行工況下對小汽輪機單純使用冷再汽源，四抽及輔汽氣源隔離，將管道閥開度全開或開至某一固定開度後，仍由小汽輪機主調門控制小汽輪機轉速。
[0031]在實施中，採用這種適用於供熱和純凝雙模式的給水泵汽輪機的控制方法，當電力機組啟動，啟動階段隨負荷高冷再壓力變化較大，使用輔汽作為小汽輪機衝轉汽源，並在電力機組啟動衝轉前將兩臺小汽輪機衝轉、升速至2800rpm備用。輔汽汽源壓力穩定，便於小汽輪機衝轉、升速時更好的進行轉速控制。
[0032]在實施中，採用這種適用於供熱和純凝雙模式的給水泵汽輪機的控制方法，噹噹高背壓供熱機組負荷帶至70麗時，應當穩定一段時間，進行兩臺小汽輪機的汽源切換工作。此時冷再壓力在0.85MPa左右與輔汽壓力相近，進行汽源切換時，對小汽輪機轉速擾動小。
[0033]在實施中，採用這種適用於供熱和純凝雙模式的給水泵汽輪機的控制方法，對小汽輪機汽源的切換操作，應在2800rpm備用狀態下進行，此時機組負荷70MW，由電泵維持汽包水位，兩臺小汽輪機出口電動門全關。小汽輪機汽源切換時可能產生轉速擾動，這樣可以不影響汽包水位控制。
[0034]在實施中，採用這種適用於供熱和純凝雙模式的給水泵汽輪機的控制方法，當在高背壓供熱工況運行時，將管道閥控制在一定開度，以保證小汽輪機主調門前壓力〈1.8MPa。另外，可以控制小汽輪機主調門開度在調節特性的45°/Γ70%的最佳範圍內，當管道閥後汽源壓力不足，小汽輪機主調門開度偏高時，可手動緩慢開大管道閥，使得小汽輪機仍由主調門控制轉速穩定並自動降低主調門開度來保證小汽輪機出力穩定。當管道閥後汽源壓力偏高，小汽輪機主調門開度偏低時，可手動緩慢關小管道閥，主調門控制轉速穩定並自動增大調門開度來保證小汽輪機出力穩定。
[0035]採用了這種用於電廠設備供熱和純凝雙模式的給水泵汽輪機的控制方法的控制系統，該控制系統包括小汽輪機供氣控制系統和小汽輪機調節控制系統，該系統可用於供熱和純凝雙模式下的給水泵汽輪機的工況切換及平穩運行。
[0036]其中，小汽輪機供氣控制系統包括四段抽汽系統、輔助蒸汽汽源系統、冷再來汽源系統，四段抽汽系統、輔助蒸汽汽源系統、冷再來汽源系統通過管道和閥門與給水泵汽輪機連接，用於工況切換時的系統調節。四段抽汽系統包括流量測量裝置、進汽逆止閥門、進汽電動閥門、進汽手動閥門、速關閥門、疏水閥門、凝汽器，流量測量裝置、進汽逆止閥門、進汽電動閥門、進汽手動閥門、速關閥門、疏水閥門、凝汽器通過管道相連接，調節純凝工況下的系統壓力。輔助蒸汽汽源系統包括來汽手動閥門、前後疏水閥門、調節汽門，來汽手動閥門、前後疏水閥門、調節汽門通過管道相連接，調節高背工況下的系統供熱運行。冷再來汽源系統包括進汽閥門、冷再供小機疏水閥門、冷再供小機逆止閥門、高壓油動機、管道閥後疏水閥門，進汽閥門、冷再供小機疏水閥門、冷再供小機逆止閥門、高壓油動機、管道閥後疏水閥門通過管道連接，控制調節汽源交換運行。小汽輪機調節控制系統包括工作氣源系統、調試汽源系統、備用汽源系統、管道閥、阻尼器，工作氣源系統、調試汽源系統、備用汽源系統、管道閥、阻尼器通過管道、控制閥門、系統監控操作裝置與給水泵汽輪機連接，保障系統正常運轉。系統監控操作裝置包括轉速器、顯示屏、鍵盤、操作臺，轉速器、顯示屏、鍵盤、操作臺通過線纜連接給水泵汽輪機及小汽輪機調節控制系統。另外，控制閥門還包括速關閥、危急遮斷閥、放大器。
[0037]如圖2所示，在實施中，小汽輪機給水泵改進設計後，因給水泵功率增大，小汽輪機在高背壓運行時使用冷再來汽源驅動而帶來汽壓強度變化，需要在小汽輪機進汽前控制流量和壓力，以便於小汽輪機安全平穩的運行，同時確保小汽輪機在純凝和高背壓兩個工況下切換運行的方便操作，而設計小汽輪機供氣控制系統，其實施過程如下:
(1)該系統在純凝工況操作時，使用四段抽汽系統來汽，經過流量測量裝置、進汽逆止閥、進汽電動閥門，進入速關閥門，然後分別進入A、B小機，使A、B小機開始純凝工況下的運行。純凝工況進汽系統有進汽電動閥門和進汽手動閥門、疏水閥門及凝汽器來調節系統壓力，保障系統安全；
(2)該系統在高背壓工況操作時，首先打開輔助蒸汽汽源系統的來汽手動閥門，再打開小機進汽閥門前的逆止閥門和前後疏水閥門，使輔助汽源系統來汽經過速關閥門和小機前調節汽門，進入A、B小機，使A、B小機分別開始在高背壓工況下的供熱運行；
(3)而當輔助蒸汽汽源系統驅動A、B小機運行正常後，再打開(手動)冷再來汽源系統的進氣閥門，和冷再供小機疏水閥門，使冷再來汽經過冷再供小機逆止閥門和高壓油動機的壓力調節，經過管道閥後的疏水閥門調節，經過速關閥門和小機前調節汽門，使冷再來汽進入A、B小機，投入高背壓工況運行。此時，手動關閉輔助蒸汽汽源手動閥門，切斷輔助來汽，完成冷再來汽和輔助來汽的運行交換。
[0038]小汽輪機供氣控制系統為保障安全平穩運行，設計使用了冷再來汽和輔助蒸汽汽源的手動進汽閥門、高壓油動機、速關閥門、管道閥門和前後疏水閥及凝汽器裝置，以及壓力開關排汙閥門和小機前調節汽門。以上安全裝置，可以確保小汽輪機使用冷再來汽源超強汽壓的安全平穩運行。一旦小汽輪機供汽系統某一方面發生偶然故障，高壓油動機、速關閥門都可自動關閉系統，停止小汽輪機運轉。當電液器件控制失靈時，還可以手動關閉進汽閥門，停止小汽輪機運轉，以保障小汽輪機系統運行的生產安全。
[0039]如圖3所示，在實施中，還採用了小汽輪機調節控制系統，小汽輪機調節控制系統設計有系統監控操作裝置，該裝置的操作臺可以根據系統控制需要發出對系統的液、電操控指令，以及系統安全保障控制指令。
[0040]在實施例中，小汽輪機調節控制系統設計有三個汽源:工作汽源、調試汽源、備用汽源。小汽輪機調節控制系統啟動時，首先啟動調試汽源，調試汽源的汽動力經過管道閥、阻尼器進入小汽輪機調節控制系統，調試汽源經過低速調試，即電調試和機械調試，打開啟動閥，經過加速器、速關閥和調速汽門，到達小汽輪機的汽輪，推動汽輪旋轉，帶動小汽輪機啟動。當小汽輪機調節控制系統運轉正常後，打開工作汽源，關閉調試汽源，小汽輪機進入正常運轉狀態。
[0041]小汽輪機調節控制系統設計有安全保障控制裝置，速關閥可以在系統遭遇水錘等不測事故危害時緊急切斷汽源，自動關閉系統，停止小機的運轉；危急遮斷閥是在當小汽輪機調節控制系統非正常突發停機狀態時，有危急遮斷閥作用於系統，減小蒸汽壓力對小機系統的破壞；而放大器可對伺服閥等液電系統進行保護。
[0042]以上所述僅是對本發明的優選實施方式進行描述，並非是對本發明的範圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通工程技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明的權利要求書確定的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種給水泵汽輪機的控制方法，適用於供熱和純凝雙模式的給水泵汽輪機，其特徵在於:該方法包括如下步驟:S1，更換現有電力機組的小汽輪機的轉子和氣缸，以滿足高背壓和純凝兩個工況下電力機組的給水泵汽輪機的運行要求；S2，在高背壓工況時對小汽輪機進行控制操作，將管道閥重新增加單獨的手操器，並去掉低壓調門全開才能開管道閥的邏輯；S3，在小汽輪機衝轉時採用輔汽汽源；S4，在高背壓運行工況下對小汽輪機單純使用冷再汽源。
2.如權利要求1所述的給水泵汽輪機的控制方法，其特徵在於:所述步驟S3中，小汽輪機衝轉時使用輔汽汽源，當電力機組負荷帶至冷再壓力滿足要求後，由運行人員手動切換小汽輪機氣源。
3.如權利要求2所述的給水泵汽輪機的控制方法，其特徵在於:所述電力機組負荷帶要求為±70MW，且避免負荷過高而導致冷再壓力過高，使得氣源切換時小汽輪機轉速不便控制。
4.如權利要求2所述的給水泵汽輪機的控制方法，其特徵在於:所述運行人員手動切換小汽輪機氣源的操作是在DCS分布式控制系統上手動打開管道閥、就地關閉輔汽手動門。
5.如權利要求1所述的給水泵汽輪機的控制方法，其特徵在於:所述步驟S4中，高背壓運行工況下對小汽輪機單純使用冷再汽源，四抽及輔汽氣源隔離，將管道閥開度全開或開至某一固定開度後，仍由小汽輪機主調門控制小汽輪機轉速。
6.如權利要求1所述的給水泵汽輪機的控制方法，其特徵在於:採用該控制方法，當電力機組啟動，啟動階段隨負荷高冷再壓力變化較大，使用輔汽作為小汽輪機衝轉汽源，並在電力機組啟動衝轉前將兩臺小汽輪機衝轉、升速至2800rpm備用。
7.一種給水泵汽輪機的控制系統，包括如權利要求1至6所述的給水泵汽輪機的控制方法，用於供熱和純凝雙模式下的給水泵汽輪機的工況切換及平穩運行，其特徵在於:該控制系統包括小汽輪機供氣控制系統和小汽輪機調節控制系統。
8.如權利要求7所述的給水泵汽輪機的控制系統，其特徵在於:所述小汽輪機供氣控制系統包括四段抽汽系統、輔助蒸汽汽源系統、冷再來汽源系統，所述四段抽汽系統、輔助蒸汽汽源系統、冷再來汽源系統通過管道和閥門與給水泵汽輪機連接，用於工況切換時的系統調節。
9.如權利要求8所述的給水泵汽輪機的控制系統，其特徵在於:所述四段抽汽系統包括流量測量裝置、進汽逆止閥門、進汽電動閥門、進汽手動閥門、速關閥門、疏水閥門、凝汽器，所述流量測量裝置、進汽逆止閥門、進汽電動閥門、進汽手動閥門、速關閥門、疏水閥門、凝汽器通過管道相連接，調節純凝工況下的系統壓力。
10.如權利要求8所述的給水泵汽輪機的控制系統，其特徵在於:所述輔助蒸汽汽源系統包括來汽手動閥門、前後疏水閥門、調節汽門，所述來汽手動閥門、前後疏水閥門、調節汽門通過管道相連接，調節高背工況下的系統供熱運行。
【文檔編號】F01D21/00GK104153830SQ201410303934
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年6月30日 優先權日:2014年6月30日
【發明者】黃鵬, 劉克軍, 蘇振勇, 宋巖, 王修成, 姜維軍, 宋海賓, 李從國, 王剛, 高鵬 申請人:華電國際電力股份有限公司山東分公司, 華電青島發電有限公司, 山東泓奧電力科技有限公司