大型火电机组深度调峰下的回热系统汽水优化控制方法
阅读：720发布：2020-05-16
专利汇可以提供大型火电机组深度调峰下的回热系统汽水优化控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及大型火电厂自动控制技术领域，特别涉及一种大型火 电机 组深度调峰下的回热系统汽 水 优化控制方法。通过该方法能够在不影响机组经济性的 基础 上提高两个 细则 考核指标，机组在高负荷发生高加解列时，通过回热系统节流反向调节来快速降低机组负荷，避免机组超限运行，保障机组的安全稳定运行。，下面是大型火电机组深度调峰下的回热系统汽水优化控制方法专利的具体信息内容。
1.一种大型火电机组深度调峰下的回热系统汽水优化控制方法，其特征在于，其包括回热系统节流投退逻辑、回热系统节流除氧器水位控制、回热系统节流凝汽器水位控制以及回热系统节流凝结水流量控制；回热系统节流投退逻辑为在机组负荷大于60%额定机组负荷时触发回热系统节流控制；当除氧器水位、凝汽器水位、凝结水流量越限，则退出回热系统节流控制；所述回热系统节流控制动作退出后，等待除氧器水位恢复到正常设定值后才能触发下一次动作；
所述回热系统节流控制包括正回热系统节流控制或反回热系统节流控制；
所述正回热系统节流控制包括一次调频回热系统节流控制和AGC回热系统节流控制；
所述反回热系统节流控制为高加解列回热系统节流控制；所述反回热系统节流控制与正回热系统节流控制相比，具有更高的权限。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述回热系统节流除氧器水位控制为：在投入回热系统节流控制之前，除氧器水位设定值为固定值；投入回热系统节流控制之后，除氧器水位设定值等于原除氧器水位设定值与除氧器水位设定偏置值之和；所述除氧器水位设定偏置值等于除氧器水位实际值与原除氧器水位设定值之差。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述回热系统节流除氧器水位控制的除氧器水位安全运行区间为1500mm-2900mm，超过该范围，闭锁回热系统节流控制。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述回热系统节流凝汽器水位控制的凝汽器水位安全运行区间400mm-1100mm，超过该范围，闭锁回热系统节流控制。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述回热系统节流凝结水流量控制的结水流量的变化区间为180kg/s-580kg/s。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述一次调频回热系统节流控制和AGC回热系统节流控制，升降负荷时必须满足负荷指令与实际负荷之间的偏差超出所设定的节流启动死区范围；必须保证除氧器水位高于安全最低限；凝结水流量必须高于安全最低限。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述高加解列回热系统节流控制是在高加解列事故状态下的反回热系统节流控制，通过机组高加解列后机组负荷的升高量来折算出需要增加的回热系统流量，通过快速增加低加抽汽量来快速降低机组负荷。
大型火电机组深度调峰下的回热系统汽水优化控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及火电厂自动控制技术领域，特别涉及在大型火电机组深度调峰下的回热系统汽水优化控制方法。
背景技术
[0002] 近年来，电力系统自动化水平越来越高，社会的发展也对供电质量提出了更高的要求，华北电网有限公司于2009年初公布了华北区域并网发电厂辅助服务管理实施细则(试行)和华北区域发电厂并网运行管理实施细则(试行) (以下简称“两个细则”)，两个细则的实施，对协调控制系统的调节品质提出了更为严格的要求。目前，许多已投产的机组，因为煤炭质量、设备自身等原因，影响了其负荷响应速率，无法及时地满足电网的要求。虽然有些机组为了达到使机组负荷响应速率满足电网要求的目的，从而片面地提高了机组的滑压曲线，这样做即使能够提高负荷响应速率，但不仅影响了机组运行的经济性，并且使其安全性得不到保障，导致机组的使用寿命下降。本发明在充分研究回热系统节流技术的基础上，提出了一种适合不同机组工况的回热系统节流控制策略，不仅能够大大提高机组负荷的响应速率，还能在机组高加解列事故工况中，快速调节机组负荷，防止负荷超限危机机组安全的风险，保证机组长期稳定运行。
发明内容
[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种在大型火电机组深度调峰下的回热系统汽水优化控制方法，解决了机组在一次调频和AGC中负荷响应速率的问题以及高加解列后机组负荷飞升的问题，保证了机组长期高效、经济、安全、稳定的运行。
[0004] 本发明采用如下技术方案：
[0005] 一种大型火电机组深度调峰下的回热系统汽水优化控制方法，其包括回热系统节流投退逻辑、回热系统节流除氧器水位控制、回热系统节流凝汽器水位控制以及回热系统节流凝结水流量控制；回热系统节流投退逻辑为在机组负荷大于60%额定机组负荷时触发回热系统节流控制；当除氧器水位、凝汽器水位、凝结水流量越限，则退出回热系统节流控制；所述回热系统节流控制动作退出后，等待除氧器水位恢复到正常设定值后才能触发下一次动作。
[0006] 进一步的，所述回热系统节流控制包括正回热系统节流控制或反回热系统节流控制。
[0007] 进一步的，所述正回热系统节流控制包括一次调频回热系统节流控制和AGC回热系统节流控制；所述反回热系统节流控制为高加解列回热系统节流控制；所述反回热系统节流控制与正回热系统节流控制相比，具有更高的权限。
[0008] 进一步的，所述回热系统节流除氧器水位控制为：在投入回热系统节流控制之前，除氧器水位设定值为固定值；投入回热系统节流控制之后，除氧器水位设定值等于原除氧器水位设定值与除氧器水位设定偏置值之和；所述除氧器水位设定偏置值等于除氧器水位实际值与原除氧器水位设定值之差。
[0009] 进一步的，所述回热系统节流除氧器水位控制的除氧器水位安全运行区间为1500mm-2900mm，超过该范围，闭锁回热系统节流控制。
[0010] 进一步的，所述回热系统节流凝汽器水位控制的凝汽器水位安全运行区间400mm-1100mm，超过该范围，闭锁回热系统节流控制。
[0011] 进一步的，所述回热系统节流凝结水流量控制的结水流量的变化区间为180kg/s-580kg/s。
[0012] 进一步的，所述一次调频回热系统节流控制和AGC回热系统节流控制，升降负荷时必须满足负荷指令与实际负荷之间的偏差超出所设定的节流启动死区范围；必须保证除氧器水位高于安全最低限；凝结水流量必须高于安全最低限。
[0013] 进一步的，所述高加解列回热系统流量控制是在高加解列事故状态下的反回热系统节流控制，通过机组高加解列后机组负荷的升高量来折算出需要增加的回热系统流量，通过快速增加低加抽汽量来快速降低机组负荷。
[0014] 所述回热系统节流技术是指利用某种手段快速改变回热系统的水流量，从而自发地改变低加抽汽量，使得进入汽轮机低压缸做功的蒸汽量发生变化，引起机组负荷变化，实现回热系统节流控制机组负荷调节的功能。
[0015] 所述大型火电机组深度调峰下的回热系统汽水优化控制方法，是通过回热系统节流来改变机组负荷，其负荷变化量主要和回热系统流量的变化量和机组当前负荷有关，且分别和两者成正相关关系。在回热系统流量允许的变化幅度内，当机组负荷相同时，回热系统流量的变化幅度越大，引起的负荷变化量越大；当回热系统流量变化幅度相同时，机组负荷越高，引起的负荷变化量越大。
[0017] 所述一次调频回热系统节流控制是通过凝结水主调门来响应一次调频要求，同时改变锅炉主控 BM，调整锅炉煤量和给水，实现后续的负荷变化。为了更好地实现一次调频功能，预留了一定的凝汽器热井水位和除氧器水位的变化空间给一次调频。如果一次调频回热系统节流控制功能不满足要求时，系统自动按原一次调频控制方式进行控制。
[0018] 所述AGC回热系统节流控制是通过快速改变回热系统的流量来改变低加抽汽量，使得进入汽轮机低压缸做功的蒸汽量发生变化，从而快速增减机组负荷，使得实际机组负荷快速脱离变负荷的死区，提高两个细则的考核指标。
[0019] 所述高加解列回热系统节流控制是通过改变回热系统水流量来抑制负荷的快速上升，防止高负荷发生高加解列时负荷超限危机机组安全，高加解列回热系统节流控制和一次调频回热系统节流控制、AGC回热系统节流控制所采用的回热系统节流截然相反，是回热系统节流技术的反向引用。在某一时刻，二者只能投入一种控制方式，由于高加解列涉及机组的安全运行，所以给予高加解列回热系统节流控制最高的权限。
[0020] 本发明的有益效果：利用本发明的技术方案，可提高机组的一次调频和AGC的响应时间，提高机组两个细则的考核指标，以及提高机组运行的经济性；当机组发生高加解列时，可以快速抑制机组负荷的飞升，保证机组安全运行，减少高加解列对机组设备的冲击，提高设备运行寿命，保障机组长期安全稳定运行。附图说明
[0021] 图1为回热系统节流投退逻辑。
[0022] 图2为回热系统节流除氧器水位控制策略。
[0023] 图3为回热系统节流凝汽器水位控制策略。
[0024] 图4为回热系统节流凝结水流量控制策略。
具体实施方式
[0025] 本发明提供了在大型火电机组深度调峰下的回热系统汽水优化控制方法，通过该方法能够在不影响机组经济性的基础上提高两个细则考核指标，机组在高负荷发生高加解列时，通过回热系统节流反向调节来快速降低机组负荷，避免机组超限运行，提高机组的安全性。下面结合附图和具体实施方式对本申请做进一步的详细说明。
[0026] 图1为回热系统节流功能投退控制逻辑，所述回热系统汽水优化控制方法，均是在除氧器水位、凝汽器热井水位、凝结水流量等参数的合理安全区间进行的负荷控制。为确保相关主要参数控制在安全区间，在设计回热系统节流功能投退逻辑中对回热系统节流控制的触发和持续时间做了一定的限制，回热系统节流控制只在机组负荷大于60%额定机组负荷才会触发。 在负荷调节过程中， 汽机调门的动作与回热系统节流都会对机组的实际功率产生影响，升降负荷的前期主要是回热系统节流来控制机组负荷，后期通过汽机调门来精确控制机组负荷。在回热系统节流动作中， 一旦除氧器水位、低压加热器水位、凝汽器水位、凝结水流量等越限， 则回热系统节流动作立即停止。为了避免连续的回热系统节流动作导致除氧器液位大幅度下降， 回热系统节流动作后等除氧器水位恢复到正常设定值后才能出发下一次。协调控制通过锅炉的燃烧调整来弥补之前回热系统节流透支的加热器蓄热。
[0027] 所述的回热系统节流控制存在正回热系统节流和反回热系统节流两种控制方式。所述的一次调频和AGC回热系统节流控制是为了满足机组需求来协助汽机调门来升降负荷，是正回热系统节流控制；所述的高加解列回热系统节流控制是通过改变凝结水流量来抑制负荷的快速上升，是反回热系统节流控制。高加解列回热系统节流控制和一次调频、AGC回热系统节流控制所采用的回热系统节流特性截然相反，是回热系统节流技术的反向应用。在某一时刻，二者只能投入一种控制方式，由于高加解列涉及机组的安全运行，所以给予高加解列回热系统节流控制较一次调频回热系统节流控制和AGC回热系统节流控制的权限高。
[0028] 如图2所示，所述回热系统节流除氧器水位控制策略，在投入回热系统节流之前，除氧器水位设定值为一固定值；投入回热系统节流之后，我们会对除氧器水位设定值进行修改，为其添加一除氧器水位设定值偏置，此时的除氧器水位设定值等于原除氧器水位设定值与除氧器水位设定偏置之和，即屏蔽除氧器水位的调节作用，只调节凝结水流量。所述除氧器水位设定值偏置等于除氧器水位实际值与原设定值之差，投入回热系统节流时，通过逻辑运算，加入此偏置，此时的除氧器水位设定值等于除氧器水位实际值，当退出回热系统节流时，使除氧器水位偏置以一定的速率趋于0，除氧器水位设定值会慢慢趋向于原除氧器水位设定值，减缓由此带来的凝结水流量的大幅度波动。
[0029] 所述在大型火电机组深度调峰下的回热系统汽水优化控制方法在实际投入中会引起除氧器水位、凝汽器水位以及凝结水流量的大幅波动，需要设计安全的区间以及应急预防措施。所述回热系统节流除氧器水位控制的除氧器水位安全运行区间为1500mm-2900mm, 超过该范围，发出声光报警，自动闭锁回热系统节流控制，凝结水调门恢复水位控制。除氧器正常水位设置为 2200mm，水位高于3100mm 溢流调门开启，水位低于1300mm 开启两台凝补水泵。
[0030] 如图3所示，所述回热系统节流凝汽器水位控制采用传统的单回路PID调节，在实际水位低于凝汽器水位设定值时，系统会对凝汽器采取自动补水的动作；当水位过高乃至超过报警水位时，凝汽器的溢止阀会自动打开进行放水动作，防止水位过高对机组的安全运行造成不利影响。回热系统节流主要是针对凝结水流量进行调节，而凝结水流量增大时，直接导致凝汽器水位下降，如果凝汽器水位设定不变，将会进行补水使水位维持在设定值附近，当系统处于非节流状态时，需要降低凝结水流量以恢复除氧器水位，此时凝汽器水位会相应升高，并且凝结水变化量和节流量基本相当，若不采取相应的控制措施，可能会导致凝汽器水位升高引起报警等动作。
[0031] 所述回热系统节流凝汽器水位控制的凝汽器水位安全运行区间400mm-1100mm，超过该范围，发出声光报警，逻辑自动闭锁回热系统节流控制，凝水调门恢复水位控制：凝汽器正常水位设置为 750mm，水位高于1200mm关闭常补、危补、清洁疏水箱疏凝门，高于1580mm跳汽轮机，水位低于250mm延时10s低于200mm延时2s跳凝结水泵。
[0032] 如图4所示，所述回热系统节流凝结水流量控制的作用为快速调节负荷，减少汽机调门动作裕量，从而减少节流损失，达到节能减排的目的；保证除氧器水位及凝汽器水位始终在其安全范围之内运行，当系统处于非节流状态下时，使水位保持在设定值附近，为节流的投入留出较好的空间。
[0033] 所述回热系统节流凝结水流量控制的结水流量的变化区间为180kg/s-580kg/s，避免流量过高启动备用凝泵和流量过低开启凝结水再循环调门，当流量低于130kg/s延时10s 跳凝结水泵。
[0034] 所述一次调频回热系统节流控制是通过改变回热系统流量来响应一次调频要求，同时改变锅炉主控 BM，调整锅炉煤量和给水，实现后续的负荷变化。为了更好地实现一次调频功能，预留了一定的凝汽器热井水位和除氧器水位的变化空间给一次调频。如果一次调频回热系统节流控制功能不满足要求时，系统自动按原一次调频控制方式进行控制。
[0035] 所述AGC回热系统节流控制是通过快速改变回热系统的流量来改变低加抽汽量，使得进入汽轮机低压缸做功的蒸汽量发生变化，从而快速增减机组负荷，使得实际机组负荷快速脱离变负荷的死区，提高两个细则的考核指标。火电机组回热系统节流提高 AGC 调节速率是依靠回热系统加热器的自平衡能力，当回热系统流量减少时，水侧温度上升，汽侧饱和温度及压力也上升，使得抽汽压差减少从而抽汽量下降， 则减少的抽汽量流经汽轮机致使输出电功率增加；当回热系统流量增加时，情况正好相反，输出的电功率减少，实现回热系统节流对机组功率的调整。
[0036] 所述一次调频回热系统节流控制和AGC回热系统节流控制升降负荷时必须满足以下条件：升负荷时，负荷指令与实际负荷之间的偏差超出所设定的节流启动死区范围；由于升负荷时需减小回热系统流量，因此导致除氧器水位降低，因此应保证除氧器水位允许进行降低的动作，保障它高于安全最低限；由于升负荷时需减小回热系统流量，此时需对回热系统流量进行减小的动作，因此保证它必须高于安全最低限；机组LDC指令导数为正；由于升负荷时需减小回热系统流量，此时需对凝泵变频进行减小的动作，因此保证它必须高于安全最低限，可以进行减小的动作；距上次节流投入时间符合要求。降负荷时，负荷指令与实际负荷之间的偏差超出设定的节流启动死区范围；由于降负荷时需增大回热系统水流量，因此导致除氧器水位上升，因此应保证除氧器水位允许进行上升的动作，保障它低于安全最高限，可以执行上升的动作；由于降负荷时需增大回热系统水流量，因此应保证回热系统水流量允许进行增大的动作，保障它低于安全最高限；机组LDC指令导数为负；由于降负荷时需增大回热系统水流量，此时需对凝泵变频进行增大的动作，因此保证它必须低于安全最高限，可以进行增大的动作；距上次节流投入时间符合要求。
[0037] 所述高加解列回热系统流量控制是在高加解列事故状态下的反回热系统节流控制。通过机组高加解列后机组负荷的升高量来折算出需要增加的回热系统水流量，快速降低机组负荷。
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