汽輪機及其基於負荷接待能力的滑壓曲線修正方法和系統與流程
2023-11-05 11:56:47
本發明涉及熱工控制技術領域，特別涉及一種基於負荷接待能力的滑壓曲線修正方法。本發明還涉及一種基於負荷接待能力的滑壓曲線修正系統和一種汽輪機。
背景技術：
隨著我國發電企業結構的變化，新能源發電企業在電網中的佔比越來越大，這就要求火力發電廠更多地參與電網調峰及一次調頻，對agc性能的要求越來越高。然而隨著agc性能的提高，火力發電廠主汽壓力設定值的合理性就顯得越來越重要。其中，agc(automaticgenerationcontrol，自動發電控制)系統，是指電網公司調度系統通過與發電廠建立的控制網絡，根據電網對電力的需求，隨時向發電廠各發電機組下發負荷指令，而發電廠各發電機組根據該指令，在規定時間內完成發電量調整，使機組發電量與agc下發指令偏差小於規定值。
火力發電廠機組運行過程中通常採用定壓-滑壓-定壓的運行方式，也就是在低負荷和高負荷情況下採用定壓運行方式，而在中間負荷階段採用滑壓運行方式。中間負荷的主汽壓力設定值與機組負荷存在一個對應關係，稱為滑壓曲線。滑壓曲線是一條以機組負荷為變量的連續曲線，指汽輪機在運行過程中，在不同負荷情況下，如果按照該曲線進行機組主汽壓力控制，那麼汽輪機運行效率最高。
然而，滑壓曲線只適用於特定工況，無法滿足機組運行的各種工況，並且由於環境溫度的變化，汽輪機特性的變化，甚至有些火電廠夏天以純凝工況運行，冬天負責供熱，造成固定的滑壓曲線無法滿足機組安全、經濟運行的需要，甚至影響機組負荷接帶能力，造成機組agc性能大幅下降，並使兩個細則考核量大幅提升。
因此，如何消除環境溫度、汽輪機特性及供熱抽汽量變化等環境因素引起的對滑壓曲線的影響，提高發電機組運行過程中的安全性、經濟性，滿足機組負荷接待能力需要，並提高機組agc性能，是本領域技術人員亟待解決的技術問題。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種基於負荷接待能力的滑壓曲線修正方法，能夠消除環境溫度、汽輪機特性及供熱抽汽量變化等環境因素引起的對滑壓曲線的影響，提高發電機組運行過程中的安全性、經濟性，滿足機組負荷接待能力需要，並提高機組agc性能。本發明的另一目的是提供一種基於負荷接待能力的滑壓曲線修正系統和一種汽輪機。
為解決上述技術問題，本發明提供一種基於負荷接待能力的滑壓曲線修正方法，包括：
獲取汽輪機關於機組負荷與主汽壓力設定值的滑壓曲線；
通過調節與機組負荷相關的主汽壓力，使主蒸汽調門動作至預設最佳調門開度，並使機組負荷與agc指令的偏差滿足預設條件，以獲取關於不同機組負荷與對應的主汽壓力修正值的修正曲線；
將所述修正曲線疊加到所述滑壓曲線上進行主汽壓力設定值修正。
優選地，獲取汽輪機關於機組負荷與主汽壓力設定值的滑壓曲線，具體包括：查詢汽輪機的出廠設置參數，以獲取所述滑壓曲線。
優選地，通過調節與機組負荷相關的主汽壓力，使主蒸汽調門動作至預設最佳調門開度，以獲取關於不同機組負荷與對應的主汽壓力修正值的修正曲線，具體包括：
通過pid算法調節當前調門開度；其中，其設定值為預設最佳調門開度，其反饋值為當前調門開度，其輸出值為不同機組負荷對應的主汽壓力修正值；
根據機組負荷與對應的主汽壓力修正值繪製修正曲線。
優選地，通過調節與機組負荷相關的主汽壓力，使主蒸汽調門動作至預設最佳調門開度，以獲取關於不同機組負荷與對應的主汽壓力修正值的修正曲線，具體包括：
對所述滑壓曲線上當前機組負荷對應的主汽壓力設定值逐級遞加或遞減預設階梯值；
在當前調門開度等於預設最佳調門開度時，獲取此時的機組負荷與對應的主汽壓力修正值；
根據機組負荷與對應的主汽壓力修正值繪製修正曲線。
優選地，根據機組負荷與對應的主汽壓力修正值繪製修正曲線時，對若干個相鄰的主汽壓力修正值按照預設算法進行曲線擬合，以獲取變化率平滑的修正曲線。
優選地，將所述修正曲線疊加到所述滑壓曲線上進行主汽壓力設定值修正時，若疊加進程被終止，則將所述修正曲線上在疊加終止時刻的機組負荷對應的主汽壓力修正值作為後續主汽壓力設定值的固定修正值進行修正。
本發明還提供一種基於負荷接待能力的滑壓曲線修正系統，包括
第一獲取模塊，用於獲取汽輪機關於機組負荷與主汽壓力設定值的滑壓曲線；
第二獲取模塊，用於通過調節與機組負荷相關的主汽壓力，使主蒸汽調門動作至預設最佳調門開度，並使機組負荷與agc指令的偏差滿足預設條件，以獲取關於不同機組負荷與對應的主汽壓力修正值的修正曲線；
壓力修正模塊，用於將所述修正曲線疊加到所述滑壓曲線上進行主汽壓力設定值修正。
優選地，所述第二獲取模塊包括：
第一調節模塊，用於通過pid算法調節當前調門開度；其中，其設定值為預設最佳調門開度，其反饋值為當前調門開度，其輸出值為不同機組負荷對應的主汽壓力修正值；
第一繪製模塊，用於根據機組負荷與對應的主汽壓力修正值繪製修正曲線。
優選地，所述第二獲取模塊包括：
第二調節模塊，用於對所述滑壓曲線上當前機組負荷對應的主汽壓力設定值逐級遞加或遞減預設階梯值；
次級獲取模塊，用於在當前調門開度等於預設最佳調門開度時，獲取此時的機組負荷與對應的主汽壓力修正值；
第二繪製模塊，用於根據機組負荷與對應的主汽壓力修正值繪製修正曲線。
本發明還提供一種汽輪機，包括如上述三項中任一項所述的基於負荷接待能力的滑壓曲線修正系統。
本發明所提供的基於負荷接待能力的滑壓曲線修正方法，主要包括三個步驟，其中，在第一步中，首先需要獲取汽輪機的滑壓曲線，該滑壓曲線跟機組負荷和主汽壓力設定值相關。在第二步中，考慮到汽輪機的調門開度與主汽壓力和機組負荷直接相關，且在理想情況下，若調門開度達到最優值，則主汽壓力設定值應與主汽壓力相等，機組負荷指令也應與實際負荷相等，同時，此時機組負荷同時滿足agc系統的控制要求，與agc指令之間的偏差滿足預設條件。因此，在本步驟中，可通過將機組的當前主汽壓力進行調節，直至主蒸汽調門動作至預設最佳調門開度的方式，獲取在不同的機組負荷情況下，當調門開度達到最優值時的主汽壓力值，將該值與滑壓曲線上的主汽壓力設定值進行比較即可獲取不同機組負荷對應的主汽壓力修正值，並且多組機組負荷與對應的主汽壓力修正值數據形成一條修正曲線。在第三步中，即可將修正曲線疊加到滑壓曲線上進行主汽壓力設定值修正，以使主汽壓力值迅速達到修正後的設定值，同時調門開度也迅速調節至當前機組負荷對應的最佳調門開度位置。綜上所述，本發明所提供的基於負荷接待能力的滑壓曲線修正方法，通過調節與機組負荷相關的主汽壓力，使主蒸汽調門動作至預設最佳調門開度，同時使機組負荷與agc指令偏差的偏差滿足預設條件，從而獲取不同機組負荷所對應的主汽壓力修正值，按照經過該修正值修正後的主汽壓力設定值進行壓力調整，即可使汽輪機的當前主汽壓力達到理想狀態的設定值，同時使汽輪機的調門開度達到最優位置，以此消除環境溫度、汽輪機特性及供熱抽汽量變化等環境因素引起的對滑壓曲線的影響，並提高發電機組運行過程中的安全性、經濟性，滿足機組負荷接待能力需要，提高機組agc性能。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術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明的實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明所提供的一種具體實施方式的流程圖；
圖2為本發明所提供的一種具體實施方式的模塊圖；
圖3為本發明所提供的另一種具體實施方式的模塊圖。
其中，圖2—圖3中：
第一獲取模塊—1，第二獲取模塊—2，第一調節模塊—201，第一繪製模塊—202，第二調節模塊—211，次級獲取模塊—212，第二繪製模塊—213，壓力修正模塊—3。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
請參考圖1，圖1為本發明所提供的一種具體實施方式的流程圖。
在本發明所提供的一種具體實施方式中，基於負荷接待能力的滑壓曲線修正方法主要包括三個步驟，分別為：獲取汽輪機關於機組負荷與主汽壓力設定值的滑壓曲線；通過調節與機組負荷相關的主汽壓力，使主蒸汽調門動作至預設最佳調門開度，並使機組負荷與agc指令偏差的偏差滿足預設條件，獲取關於不同機組負荷與對應的主汽壓力修正值的修正曲線；將修正曲線疊加到所述滑壓曲線上進行主汽壓力設定值修正。
其中，在第一步中，由於汽輪機在大部分負荷的運行過程中，按照其滑壓曲線進行主汽壓力調節，為此，可首先獲取汽輪機關於機組負荷與主汽壓力設定值的滑壓曲線。具體的，在本步驟中，可通過查詢汽輪機的出廠設置參數而獲得。當然，也可通過實地測試現場繪製滑壓曲線。
在第二步中，考慮到環境溫度、汽輪機特性及供熱抽汽量等屬性參數或環境參數會發生變化，而滑壓曲線上各機組負荷所對應的主汽壓力設定值僅能適應於上述屬性參數或環境參數未發生變化的少數工況，因此滑壓曲線中不同機組負荷對應的主汽壓力設定值需要修正。在本步驟中，考慮到汽輪機的調門開度與主汽壓力和機組負荷直接相關，且在理想情況下，若調門開度達到最優值，主汽壓力設定值應與主汽壓力相等，則機組負荷指令也應與實際負荷相等，同時，機組負荷受agc系統的實時控制，因此機組負荷應同時滿足agc系統的控制要求。一般的，當機組負荷滿足agc控制要求時，機組負荷與agc指令的偏差應小於電網兩個細則考核標準。因此，可通過將機組的當前主汽壓力進行調節，直至主蒸汽調門動作(比如使電動門轉動等)至預設最佳調門開度，並使機組負荷與agc指令之間的偏差滿足預設條件的方式，獲取在不同的機組負荷情況下，當調門開度達到最優值時的主汽壓力值，然後將該值與滑壓曲線上的主汽壓力設定值進行比較即可獲取不同機組負荷對應的主汽壓力修正值，並且多組機組負荷與對應的主汽壓力修正值數據形成一條修正曲線。
在第三步中，在調節汽輪機的主汽壓力值時，可將上述獲得的修正曲線疊加到獲取的滑壓曲線中，從而對滑壓曲線上不同機組負荷對應的主汽壓力設定值進行修正，使其增大或減小，從而使修正後的主汽壓力設定值更加適應汽輪機在當前機組負荷下的實際工況和環境影響。
如此，本實施例所提供的基於負荷接待能力的滑壓曲線修正方法，通過將與機組負荷相關的主汽壓力進行調節，使主蒸汽調門動作至預設最佳調門開度，並使機組負荷與agc指令之間的偏差滿足預設條件，從而獲取不同機組負荷所對應的主汽壓力修正值，按照經過該修正值修正後的主汽壓力設定值進行壓力調整，即可使汽輪機的當前主汽壓力達到理想狀態的設定值，同時使汽輪機的調門開度達到最優位置，以此消除環境溫度、汽輪機特性及供熱抽汽量變化等環境因素引起的對滑壓曲線的影響，並提高發電機組運行過程中的安全性、經濟性，滿足機組負荷接待能力需要，提高機組agc性能。並且，通過修正機組滑壓曲線，可使機組調門始終處於一個較為合理的閥門開度，保證機組經濟性，並且可使機組主汽壓力在任何負荷段都處於一個較為合理的範圍，從而避免因為主汽壓力過調而帶來的主汽超溫現象。
在調節機組當前主汽壓力，使主蒸汽調門動作至預設最佳調門開度，以獲取修正曲線時，具體的，可通過pid算法調節當前調門開度。其中，pid設定值為與負荷相關的最佳調門開度(或汽輪機主控指令)函數的輸出，反饋為當前調門開度(或實際汽輪機控制指令)，通過pid算法輸出修正當前主汽壓力設定值，使其達到最佳調門開度(或汽輪機主控指令)。而當曲線修正結束後，當前pid輸出修正值可自動進行保存。並且，若干組機組負荷與對應的主汽壓力修正值數據可按照機組負荷的逐漸升高順序繪製成一條修正曲線。
另外，在調節機組當前主汽壓力，使主蒸汽調門動作至預設最佳調門開度，以獲取修正曲線時，具體的，還可直接對滑壓曲線上的當前機組負荷對應的主汽壓力設定值進行逐級調節，相鄰兩級調節差值均為固定值，即預設階梯值，直到汽輪機的當前調門開度(或汽輪機控制指令值)等於預設最佳調門開度(汽輪機調門開度最優值根據閥門流量特性曲線確定，汽輪機控制指令最優值是以機組負荷為變量的函數輸出值，根據機組特性確定)為止，其中，該預設階梯值一般根據機組特性、控制精度及電網特性進行選取，優選可為0.1mpa等，具體實施時可進行靈活調整。然後在當前調門開度等於預設最佳調門開度時，獲取此時的機組負荷與對應的主汽壓力設定值和修正值。之後，若干組機組負荷與對應的主汽壓力修正值數據可按照機組負荷的逐漸升高順序繪製成一條修正曲線。與上述通過pid算法進行調節相同，通過本實施例中的方法調節完成後，同樣可以將不同機組負荷對應的主汽壓力修正值進行保存。
進一步的，無論採取上述兩種調節方法中的哪一種，在調節完成之後，均可獲得一條繪製的修正曲線。具體的，該修正曲線一般可為階躍函數圖像，比如每隔1mpa等負荷壓力進行一次調節和保存記錄。而考慮到在階躍函數的不同段，因為存在較大的數值差異，在進行數值切換時，可通過專用的切換算法(切換算法使用限速模式，限制分段函數輸出的變化速率，從而實現數值的平穩變化)，用於消除滑壓曲線的較大階躍性變化，將分段階躍函數修正為分段折線函數，而該分段折線函數也可以另外採用專用的輸出算法，比如採取該段平均值或最大、最小值等。同時，為了儘量避免過大的階躍，在調節當前調門開度時，可儘量多地劃分分段函數負荷段，降低每個段函數輸出值之間的差異。負荷段的劃分應使每個負荷段之間的函數輸出值之差不超過0.1mpa，也可根據機組特性適當調整。
更進一步的，在對修正曲線進行切換算法進行限速處理形成分段折線函數後，還可對修正曲線上若干個相鄰的主汽壓力修正值按照預設算法進行曲線擬合，以獲取變化率平滑的修正曲線。如此，進一步將分段折線函數進行修正，在機組負荷的分段階梯足夠細和數量足夠多時，變化率平滑的修正曲線將更加適應實際工況的變化。
此外，為提高滑壓曲線修正的必要性，避免誤操作，本實施例中還可在開始對滑壓曲線進行修正之前增設開始判斷步驟。具體的，在穩態情況下，主汽壓力穩定且達到當前壓力設定值(滑壓曲線輸出加修正值)，汽輪機控制指令大於85％(該值根據特定機組的閥門特性確定)，而機組負荷與agc指令偏差大於兩個細則考核值(當前兩個細則的考核值為±2mw，在該處選機組負荷低於agc指令2mw，表示壓力偏低，該數值根據電網考核細則的變化可改變)。該判據主要判斷當前負荷情況下的主汽壓力設定值低於汽輪機實際需求。
同時，在穩態情況下，主汽壓力穩定且達到當前壓力設定值(滑壓曲線輸出加修正值)，機組負荷與agc指令偏差在允許範圍內(±2mw，根據電網兩個細則規定變化)，但汽輪機控制指令小於某一限定值(該定值為一個以機組負荷為變量的函數輸出值，根據機組特性確定)或汽輪機調門不在經濟閥位(根據機組閥門流量特性曲線來確定)。該判據主要判斷當前負荷情況下的主汽壓力設定值高於汽輪機實際需求或汽輪機調門不在經濟閥位。
以上兩個判據若滿足其中任意一個，即可開始對滑壓曲線進行修正。
同理，為提高滑壓曲線修正的完整性，避免誤操作，本實施例中還可在對滑壓曲線進行修正之後增設結束判斷步驟。具體的，當主汽壓力設定值與主汽壓力相等或偏差小於某一固定值，且保持穩定；機組負荷指令與機組實際負荷相等或偏差小於某一固定值，且保持穩定；汽輪機調門開度(或汽輪機主控指令)達到最優值，且保持穩定。該三個條件同時滿足時，可認為主汽壓力設定值的修正到位，主汽壓力滑壓曲線修正過程可順利結束。
另外，在進行滑壓曲線修正時，修正曲線的輸出可跟蹤滑壓曲線修正算法(即滑壓曲線與修正曲線的疊加計算)的輸出，一旦曲線修正過程結束或中斷，疊加進程被終止，此時可將修正曲線上在疊加終止時刻的機組負荷對應的主汽壓力修正值作為後續主汽壓力設定值的固定修正值進行修正。
如圖2所示，圖2為本發明所提供的一種具體實施方式的模塊圖。
本實施例還提供一種基於負荷接待能力的滑壓曲線修正系統，主要包括第一獲取模塊1、第二獲取模塊2和壓力修正模塊3。其中，第一獲取模塊1主要用於獲取汽輪機關於機組負荷與主汽壓力設定值的滑壓曲線。第二獲取模塊2主要用於通過調節與機組負荷相關的主汽壓力，使主蒸汽調門動作至預設最佳調門開度，並使機組負荷與agc指令之間的偏差滿足預設條件，以獲取關於不同機組負荷與對應的主汽壓力修正值的修正曲線。壓力修正模塊3主要用於將修正曲線疊加到滑壓曲線上進行主汽壓力設定值修正。
在關於第二獲取模塊2的一種優選實施方式中，該第二獲取模塊2具體可包括第一調節模塊201和第一繪製模塊202。其中，第一調節模塊201主要用於通過pid算法調節當前調門開度；其中，其設定值為預設最佳調門開度，其反饋值為當前調門開度，其輸出值為不同機組負荷對應的主汽壓力修正值。而第一繪製模塊202主要用於根據第一調節模塊201的輸出，將不同機組負荷與對應的主汽壓力修正值繪製修正曲線。
如圖3所示，圖3為本發明所提供的另一種具體實施方式的模塊圖。
在關於第二獲取模塊2的另一種優選實施方式中，該第二獲取模塊2具體可包括第二調節模塊211、次級獲取模塊212和第二繪製模塊213。其中，第二調節模塊211主要用於對當前調門開度逐級遞加或遞減預設階梯值。次級獲取模塊212主要用於在當前調門開度等於預設最佳調門開度時，獲取此時的機組負荷與對應的主汽壓力修正值。第二繪製模塊213主要用於根據機組負荷與對應的主汽壓力修正值繪製修正曲線。
本實施例還提供一種汽輪機，主要包括基於負荷接待能力的滑壓曲線修正系統，其中，該基於負荷接待能力的滑壓曲線修正系統與上述相關內容相同，此處不再贅述。
對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。