一种热网加热器安全运行预警装置及运行控制方法 |
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| 申请号 | CN202410128423.5 | 申请日 | 2024-01-30 | 公开(公告)号 | CN117928016A | 公开(公告)日 | 2024-04-26 |
| 申请人 | 华电郑州机械设计研究院有限公司; | 发明人 | 梁新磊; 石天庆; 冯立生; 张金柱; 商永强; 刘亚伟; 贾天翔; 李娜; 于舸; 侯晓宁; 刘媛媛; 尹荣荣; 张斌; 关秀红; 陈启召; 崔强; 林晓晖; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种热网加热器安全运行预警装置及运行控制策略，包括热网加热器设备、供热 蒸汽 系统、加热器疏 水 系统、热网 循环水 系统和相关的压 力 、 温度 、流量、液位测点、调节装置、控制逻辑 修改 和运行控制策略。通过增加的供热 蒸汽压 力、温度和流量测点及 阀 门 调节改造，对进入热网加热器的蒸汽状态进行分析计算，并在控制系统中增加逻辑运算模 块 ，判断蒸汽管道和加热器设备的运行状态，将计算出的蒸汽流速实时显示在控制显示器中，同时给出设备及系统运行状况的报警提示和控制调整说明，通过量化的数据，便于运行人员调整供汽压力、加热器水位和进入热网加热器的热网水量，保证整个供热系统安全稳定运行。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种热网加热器安全运行预警装置，其特征在于：所述装置包括数据采集模块、数据计算模块、逻辑判断模块、调整修正模块和显示输出报警模块； |
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| 说明书全文 | 一种热网加热器安全运行预警装置及运行控制方法技术领域背景技术[0002] 随着经济的发展以及人民生活水平的提高，常规火电厂多通过联通管打孔抽汽、高低旁供热改造和切缸改造等技术增加机组供热能力，同时兼顾火电厂的实际电网调峰。但实际热用户根据环境温度，对供出的热网循环水温度需求变化较大，频繁出现需要机组在低供汽压力时需要供汽量较大的现象发生，与传统的火电机组高负荷压力高、蒸汽流量大，低负荷压力低、流量下降的运行模式完全不同，这就造成了传统仅考虑最大设计压力、温度和最大设计流量的设计理念与实际运行偏差较大，由于没有准确的不同电负荷下供热工况热网加热器允许的极限要求，造成许多供暖系统运行噪音振动大或调节困难，急需一种可以保证火电机组灵活调峰的同时，又能满足采暖用户需求的不同供暖蒸汽下的合理供汽量，保证热网加热器和系统安全运行的问题亟待本专业技术人员考虑解决。 发明内容[0003] 本发明要解决的技术问题是现有采暖热网加热器设备及相关系统实际运行中的噪音振动大、供热设备运行安全隐患，同时改进优化了控制策略，满足热用户对供热指标的精准要求，为解决上述问题，提供一种热网加热器安全运行预警装置及运行控制方法。 [0004] 本发明的目的是以下述方式实现的：一种热网加热器安全运行预警装置，所述装置包括数据采集模块、数据计算模块、逻辑判断模块、调整修正模块和显示输出报警模块； 所述数据采集模块用于采集热网加热器的蒸汽管道进汽流量数据、进汽温度数据和蒸汽管道调节阀前后压力数据、热网加热器出水口温度数据； 所述数据计算模块用于接收数据采集模块发送的热网加热器的蒸汽进汽温度数据和蒸汽进汽管道调节阀前后压力数据，通过内置水和蒸汽性质焓熵表，获取介质的比容，然后通过内置的系统管道数据，估算出进入热网加热器调节阀前后管道的蒸汽流速；根据数据采集模块获取的蒸汽进汽管道调节阀前后压力数据，计算进汽管道调节阀进出口压力比，根据蒸汽管道内置的减压级数n，将蒸汽管道调节阀进出口压力比与减压级数n相除获得比值； 所述逻辑判断模块将数据计算模块计算出的比值与进出口压比设定值进行比较，以及将蒸汽流速与流速设定值进行比较，确定蒸汽系统是否处于安全运行状态； 所述显示输出报警模块用于将数据计算模块计算出得蒸汽流速、进入热网加热器的管道压力实时显示于控制画面，当超出报警值时红色显示报警； 所述调整修正模块主要是给出了热网加热器安全运行的具体调节内容，主要包括热网加热器的壳侧液位调整、热网加热器的进汽压力、流量调整和热网加热器管侧的热网循环水量调整。 [0005] 所述调节阀采用多级降压调节阀。 [0007] 一种基于上述的热网加热器安全运行预警装置的运行控制方法，所述方法包括：S1:增设DAS测点，所述DAS测点包括设置在热网加热器的蒸汽管道的进汽管道上的流量变送器、温度传感器和设置在进汽管道上的调节阀前后的压力变送器、和设置在热网加热器出水口的管道上的温度传感器； S2:数据采集模块采集DAS测点的数据并将数据传送给数据计算模块； S3：所述数据计算模块接收数据采集模块发送的热网加热器的蒸汽进汽温度数据和蒸汽进汽管道调节阀前后压力数据，通过内置水和蒸汽性质焓熵表，获取介质的比容，然后通过内置的系统管道数据，估算出进入热网加热器调节阀前后管道的蒸汽流速；根据数据采集模块获取的蒸汽进汽管道调节阀前后压力数据，计算进汽管道调节阀进出口压力比，根据蒸汽管道内置的减压级数n，将蒸汽管道调节阀进出口压力比与减压级数n相除获得比值； S4：所述逻辑判断模块将数据计算模块计算出的比值与进出口压比设定值进行比较， 若比值大于进出口压比设定值，则调整热网加热器水侧流量调节阀或供热蒸汽压力； 若比值小于进出口压比设定值，则将数据计算模块计算出的进入热网加热器调节阀前后管道的蒸汽流速与流速设定值进行比较，若蒸汽流速大于流速设定值，则报警发出信号，减少蒸汽流量或提高蒸汽压力；若蒸汽流速小于流速设定值，则确定热网加热器处于安全运行状态； S5: 所述显示输出报警模块用于将数据计算模块计算出得蒸汽流速、进入热网加热器的管道压力实时显示于控制画面，当超出报警值时红色显示报警； S6：所述调整修正模块主要是给出了热网加热器安全运行的具体调节内容，主要包括热网加热器的壳侧液位调整、热网加热器的进汽压力、流量调整和热网加热器管侧的热网循环水量调整。 [0008] 所述调整修正模块，首先进行热网加热器的壳侧液位调整，当调整热网加热器壳侧液位达到高水位时；通过减少热网加热器换热面积仍不能满足安全运行时，继续调整热网加热器的进汽压力，根据流速显示保证蒸汽管道在合理范围运行；如还不能保证设备安全运行，则需要对热网加热器管侧的热网循环水量进行调整。 [0009] 本发明的有益效果：相对于现有技术，本发明在原有逻辑控制模块里面通过增设DAS测点采集更多的系统信息，通过增加供热蒸汽母管压力判断模块，保证进汽流速在合理范围内容运行；明确了可压缩流体设置的蒸汽调节阀需要根据实际运行参数范围，采用合理的不同级数降压调节阀，减少运行噪音和系统振动；通过增加的出口水侧温度测点，可以实现蒸汽侧调节阀通过该测点精准调节提供的蒸汽流量；通过增加并联加热器的水侧大旁路调节阀，可以实现热网加热器低负荷时通过调节进入热网加热器管侧的热网水量来保证加热器在正压以上安全运行。附图说明 [0010] 图1是图2原有及新增测点及阀门设置示意图的图例说明。 [0011] 图2是本发明的一种热网加热器安全运行预警装置及运行控制策略第一实施例需要必备的测点及系统新增调节阀门示意图。 [0012] 图3为新增控制判断装置模块逻辑开发示意图。 具体实施方式[0013] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。 [0014] 应该指出，以下详细说明都是例式性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的技术含义相同。 [0015] 如图1‑3所示，一种热网加热器安全运行预警装置，所述装置包括数据采集模块、数据计算模块、逻辑判断模块、调整修正模块和显示输出报警模块；所述数据采集模块用于采集热网加热器的蒸汽管道进汽流量数据、进汽温度数据和蒸汽管道调节阀前后压力数据、热网加热器出水口温度数据； 所述数据计算模块用于接收数据采集模块发送的热网加热器的蒸汽进汽温度数据和蒸汽进汽管道调节阀前后压力数据，通过内置水和蒸汽性质焓熵表，获取介质的比容，然后通过内置的系统管道数据，估算出进入热网加热器调节阀前后管道的蒸汽流速；根据数据采集模块获取的蒸汽进汽管道调节阀前后压力数据，计算进汽管道调节阀进出口压力比，根据蒸汽管道内置的减压级数n，将蒸汽管道调节阀进出口压力比与减压级数n相除获得比值； 所述逻辑判断模块将数据计算模块计算出的比值与进出口压比设定值进行比较，以及将蒸汽流速与流速设定值进行比较，确定蒸汽系统是否处于安全运行状态； 所述显示输出报警模块用于将数据计算模块计算出得蒸汽流速、进入热网加热器的管道压力实时显示于控制画面，当超出报警值时红色显示报警； 所述调整修正模块主要是给出了热网加热器安全运行的具体调节内容，主要包括热网加热器的壳侧液位调整、热网加热器的进汽压力、流量调整和热网加热器管侧的热网循环水量调整。 [0016] 所述调节阀采用多级降压调节阀。 [0017] 所述内置的减压级数同时适用于空气和天然气调整判断，根据实际运行介质及参数，内置调整修改合理的级数n值。 [0018] 一种热网加热器安全运行预警装置的运行控制方法，所述方法包括：S1:增设DAS测点，所述DAS测点包括设置在热网加热器的蒸汽管道的进汽管道上的流量变送器、温度传感器和设置在进汽管道上的调节阀前后的压力变送器、和设置在热网加热器出水口的管道上的温度传感器； S2:数据采集模块采集DAS测点的数据并将数据传送给数据计算模块； S3：所述数据计算模块接收数据采集模块发送的热网加热器的蒸汽进汽温度数据和蒸汽进汽管道调节阀前后压力数据，通过内置水和蒸汽性质焓熵表，获取介质的比容，然后通过内置的系统管道数据，估算出进入热网加热器调节阀前后管道的蒸汽流速；根据数据采集模块获取的蒸汽进汽管道调节阀前后压力数据，计算进汽管道调节阀进出口压力比，根据蒸汽管道内置的减压级数n，将蒸汽管道调节阀进出口压力比与减压级数n相除获得比值； S4：所述逻辑判断模块将数据计算模块计算出的比值与进出口压比设定值进行比较， 若比值大于进出口压比设定值，则调整热网加热器水侧流量调节阀或供热蒸汽压力； 若比值小于进出口压比设定值，则将数据计算模块计算出的进入热网加热器调节阀前后管道的蒸汽流速与流速设定值进行比较，若蒸汽流速大于流速设定值，则报警发出信号，减少蒸汽流量或提高蒸汽压力；若若蒸汽流速小于流速设定值，则确定热网加热器处于安全运行状态； S5: 所述显示输出报警模块用于将数据计算模块计算出得蒸汽流速、进入热网加热器的管道压力实时显示于控制画面，当超出报警值时红色显示报警； S6：所述调整修正模块主要是给出了热网加热器安全运行的具体调节内容，主要包括热网加热器的壳侧液位调整、热网加热器的进汽压力、流量调整和热网加热器管侧的热网循环水量调整。 [0019] 所述调整修正模块，首先进行热网加热器的壳侧液位调整，当调整热网加热器壳侧液位达到高水位时；通过减少热网加热器换热面积仍不能满足安全运行时，继续调整热网加热器的进汽压力，根据流速显示保证蒸汽管道在合理范围运行；如还不能保证设备安全运行，则需要对热网加热器管侧的热网循环水量进行调整。 [0020] 如图3所示，图3为新增控制判断装置模块逻辑开发示意图，其中图2为本发明第一实施例的一种热网加热器安全运行预警装置及运行控制策略的原有及新增测点及阀门设置示意图，图2包括数据采集模块DAS，数据计算模块、逻辑判断模块、调整修正模块和显示输出报警模块，以及利用原有的顺序控制系统模块SCS、模拟量控制系统模块MCS。 [0021] 数据采集模块DAS包括原有的数据以及根据系统设置，对每一台加热器有关的进汽压力温度流量，疏水温度、热网循环水流量和出水温度都可以进行数据采集，送至数据计算模块。图2中根据原有测点及调节阀示意，新增了#2热网加热器支管进汽流量测量装置，#1热网加热器流量可通过母管流量与新增的#2热网加热器支管进汽流量差值得到；每台热网加热器的出口热网循环水管道通过新增流量计进行数据采集送至新增的数据计算模块，满足对热网加热器设备的控制运行的数据需求。 [0022] 数据计算模块根据采集实际数据，利用内置的水蒸汽焓熵表以及不同工程的设定值，给出过热蒸汽进出口压力比以及蒸汽管道流速，将数据量化输出到逻辑判断模块或显示输出报警模块。 [0023] 逻辑判断模块根据数据计算模块的相关数据，对系统及设备安全运行给出逻辑判断。 [0024] 调整修正模块主要根据逻辑判断模块给出的信号，根据优化改造的图2示意图对系统进行系列调整，包括正常疏水阀根据修改后的热网加热器水位高低报警值及设定值进行自动调整；热网加热器进汽调节阀前压力根据阀后设备运行压力进行调整，热网加热器进水流量根据热网加热器壳侧运行压力是否进行热网循环水量调整，以及根据热网加热器出口热网循环水温度进行蒸汽阀门调节阀开度调整。 [0025] 显示输出报警模块主要是将采集计算数据和逻辑判断数据结果在操作员控制站实时显示系统及设备运行状态，给运行人员以量化指导调整控制。 [0026] 本发明的一种热网加热器安全运行预警装置及运行控制策略具有以下有益效果：（1）考虑实际热负荷的变化与实际供热机组电负荷的热电解耦，通过新增测点和调节阀门改造，减压后的采暖蒸汽，在任何蒸汽压力和热负荷需求的情况下均处于合理的流速，保证热网系统和管道能够安全稳定的运行； （2）对于热网加热器的实际运行，根据实际运行及现场布置，考虑实际设备的选型一般偏大，对于热网加热器水位调节给出了控制逻辑修改，可以在与厂家沟通确认的情况下，适当抬高水位运行，减少热网加热器实际换热面积，或提升供汽压力和热网循环水量，适应初期低热负荷的运行需求，同时保证系统处于正压运行，避免负压运行时系统不凝气体增加，热阻变大，影响设备换热效果； （3）通过热网加热器进汽调节阀改造，可以精准控制热网加热器出口热网循环水温处于1℃的控制范围，避免了两台或多台加热器通过混合换热满足用户需求温度，精准控制有利于减少热网循环水侧旁路水量和进加热器的热网循环水量，减少热网循环水泵电量的消耗，取得一定的供热效益。 [0028] 以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以做出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。 |
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