CN104153830B - 一种给水泵汽轮机的控制方法及控制*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种给水泵汽轮机的控制方法及控制***，高背压工况时将管道阀重新增加单独的手操器，并去掉低压调门全开才能开管道阀的逻辑，小汽轮机冲转时使用辅汽汽源，当发电机组负荷带至冷再压力满足要求后，则由运行人员手动切换小汽轮机汽源，高背压运行工况下小汽轮机单纯使用冷再汽源，四抽及辅汽汽源隔离，将管道阀开度全开或开至一固定开度后，仍由小汽轮机机主调门控制小汽轮机转速。本发明的这种用于供热和纯凝双模式的给水泵汽轮机控制方法及控制***，可以实现供热期和非供热期热力过程的前提下给水泵汽轮机运行的安全性和经济性要求。

Description

一种给水泵汽轮机的控制方法及控制***

技术领域

本发明涉及给水泵汽轮机技术领域，具体涉及一种用于电厂设备供热和纯凝双模式的给水泵汽轮机的控制方法及控制***。

背景技术

给水泵汽轮机是电站热力循环***的主要部件之一，特别是在高参数大容量的超超临界机组中占有重要地位，其安全可靠的运行，直接影响着整个电站设备运行。给水泵汽轮机的工作任务是驱动给水泵，必须满足锅炉所需的供水要求，给水泵汽轮机蒸汽由高压汽源或低压汽源供汽，高压汽源来自主汽轮机的高压缸排汽（即再热冷段的蒸汽），低压汽源来自主机第四段抽汽，蒸汽做功后排入主机凝汽器，给水泵汽轮机与给水泵通过齿形联轴器连接，驱动给水泵向锅炉供水。华电山东青岛公司#2电力机组高背压供热改造后，机组凝汽器背压提高，高背压运行时小汽轮机排汽压力升高，因而小汽轮机出力无法满足要求。

鉴于此，实现供热期和非供热期热力过程的前提下给水泵汽轮机运行的安全性和经济性，可以采用供热期（即高背压工况）使用冷再作为小汽轮机汽源、非供热期（即纯凝工况）使用四抽作为小汽轮机汽源的给水泵汽轮机操作模式。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种给水泵汽轮机的控制方法及控制***，高背压工况时将管道阀重新增加单独的手操器，并去掉低压调门全开才能开管道阀的逻辑，小汽轮机冲转时使用辅汽汽源，当发电机组负荷带至冷再压力满足要求后，则由运行人员手动切换小汽轮机汽源，高背压运行工况下小汽轮机单纯使用冷再汽源，四抽及辅汽汽源隔离，将管道阀开度全开或开至一固定开度后，仍由小汽轮机机主调门控制小汽轮机转速。这种用于供热和纯凝双模式的给水泵汽轮机控制方法及控制***，可以实现供热期和非供热期热力过程的前提下给水泵汽轮机运行的安全性和经济性要求。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种给水泵汽轮机的控制方法，适用于供热和纯凝双模式的给水泵汽轮机，该方法包括如下步骤：S1，更换现有电力机组的小汽轮机的转子和气缸，以满足高背压和纯凝两个工况下电力机组的给水泵汽轮机的运行要求；S2，在高背压工况时对小汽轮机进行控制操作，将管道阀重新增加单独的手操器，并去掉低压调门全开才能开管道阀的逻辑；S3，在小汽轮机冲转时采用辅汽汽源；S4，在高背压运行工况下对小汽轮机单纯使用冷再汽源。

优选的是，所述步骤S3中，小汽轮机冲转时使用辅汽汽源，当电力机组负荷带至冷再压力满足要求后，由运行人员手动切换小汽轮机气源。

在上述任一技术方案中优选的是，所述电力机组负荷带要求为±70MW，且避免负荷过高而导致冷再压力过高，使得气源切换时小汽轮机转速不便控制。

在上述任一技术方案中优选的是，所述运行人员手动切换小汽轮机气源的操作是在DCS分布式控制***上手动打开管道阀、就地关闭辅汽手动门。

在上述任一技术方案中优选的是，所述步骤S4中，高背压运行工况下对小汽轮机单纯使用冷再汽源，四抽及辅汽气源隔离，将管道阀开度全开或开至某一固定开度后，仍由小汽轮机主调门控制小汽轮机转速。

在上述任一技术方案中优选的是，采用该控制方法，当电力机组启动，启动阶段随负荷高冷再压力变化较大，使用辅汽作为小汽轮机冲转汽源，并在电力机组启动冲转前将两台小汽轮机冲转、升速至2800rpm备用。

在上述任一技术方案中优选的是，采用该控制方法，当高背压供热机组负荷带至70MW时，稳定一段时间，进行两台小汽轮机的汽源切换工作。

在上述任一技术方案中优选的是，所述小汽轮机汽源的切换操作应在2800rpm备用状态下进行，此时机组负荷70MW，由电泵维持汽包水位，两台小汽轮机出口电动门全关。

在上述任一技术方案中优选的是，采用该控制方法，在高背压供热工况运行时，将管道阀控制在一定开度，以保证小汽轮机主调门前压力<1.8MPa。

在上述任一技术方案中优选的是，采用该控制方法，控制小汽轮机主调门开度在调节特性的45%~70%范围内，当管道阀后汽源压力不足，小汽轮机主调门开度偏高时，可手动缓慢开大管道阀，使得小汽轮机仍由主调门控制转速稳定并自动降低主调门开度来保证小汽轮机出力稳定。

在上述任一技术方案中优选的是，采用该操作方法，当管道阀后汽源压力偏高，小汽轮机主调门开度偏低时，可手动缓慢关小管道阀，主调门控制转速稳定并自动增大调门开度来保证小汽轮机出力稳定。

本发明还公开了一种给水泵汽轮机的控制***，包括如上所述的给水泵汽轮机的控制方法，用于供热和纯凝双模式下的给水泵汽轮机的工况切换及平稳运行，该控制***包括小汽轮机供气控制***和小汽轮机调节控制***。

在上述任一技术方案中优选的是，所述小汽轮机供气控制***包括四段抽汽***、辅助蒸汽汽源***、冷再来汽源***，所述四段抽汽***、辅助蒸汽汽源***、冷再来汽源***通过管道和阀门与给水泵汽轮机连接，用于工况切换时的***调节。

在上述任一技术方案中优选的是，所述四段抽汽***包括流量测量装置、进汽逆止阀门、进汽电动阀门、进汽手动阀门、速关阀门、疏水阀门、凝汽器，所述流量测量装置、进汽逆止阀门、进汽电动阀门、进汽手动阀门、速关阀门、疏水阀门、凝汽器通过管道相连接，调节纯凝工况下的***压力。

在上述任一技术方案中优选的是，所述辅助蒸汽汽源***包括来汽手动阀门、前后疏水阀门、调节汽门，所述来汽手动阀门、前后疏水阀门、调节汽门通过管道相连接，调节高背工况下的***供热运行。

在上述任一技术方案中优选的是，所述冷再来汽源***包括进汽阀门、冷再供小机疏水阀门、冷再供小机逆止阀门、高压油动机、管道阀后疏水阀门，所述进汽阀门、冷再供小机疏水阀门、冷再供小机逆止阀门、高压油动机、管道阀后疏水阀门通过管道连接，控制调节汽源交换运行。

在上述任一技术方案中优选的是，所述小汽轮机调节控制***包括工作气源***、调试汽源***、备用汽源***、管道阀、阻尼器，所述工作气源***、调试汽源***、备用汽源***、管道阀、阻尼器通过管道、控制阀门、***监控操作装置与给水泵汽轮机连接，保障***正常运转。

在上述任一技术方案中优选的是，所述***监控操作装置包括转速器、显示屏、键盘、操作台，所述转速器、显示屏、键盘、操作台通过线缆连接给水泵汽轮机及小汽轮机调节控制***。

在上述任一技术方案中优选的是，所述控制阀门包括速关阀、危急遮断阀、放大器。

本发明的用于电厂设备供热和纯凝双模式的给水泵汽轮机的控制方法，在现有操作模式的基础上进行改进，操作过程简单，可解决现有电力机组高背压供热改造后机组凝汽器背压提高、高背压运行时小汽轮机排汽压力升高、小汽轮机出力无法满足要求的问题。

本发明的给水泵汽轮机的控制方法，更换现有电力机组的小汽轮机的转子和气缸，以满足高背压和纯凝两个工况下电力机组的给水泵汽轮机的运行要求，采用供热期（即高背压工况）使用冷再作为小汽轮机汽源、非供热期（即纯凝工况）使用四抽作为小汽轮机汽源的给水泵汽轮机操作模式；采用该控制方法的给水泵汽轮机的控制***，包括小汽轮机供气控制***和小汽轮机调节控制***，小汽轮机供气控制***包括四段抽汽***、辅助蒸汽汽源***、冷再来汽源***，小汽轮机调节控制***包括工作气源***、调试汽源***、备用汽源***、管道阀、阻尼器，该***用于供热和纯凝双模式下的给水泵汽轮机的工况切换及平稳运行。本发明的给水泵汽轮机的控制方法，及采用该控制方法的控制***，可实现供热期和非供热期热力过程的前提下给水泵汽轮机运行的安全性和经济性。

附图说明

图1为按照本发明的给水泵汽轮机的控制方法及控制***的一优选实施例的控制方法示意图；

图2为按照本发明的给水泵汽轮机的控制方法及控制***的一优选实施例的小汽轮机供气控制***结构示意图；

图3为按照本发明的给水泵汽轮机的控制方法及控制***的一优选实施例的小汽轮机调节控制***结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明，以下描述仅作为示范和解释，并不对本发明作任何形式上的限制。

为了实现供热期和非供热期热力过程的前提下给水泵汽轮机运行的安全性和经济性，供热期（即高背压工况）使用冷再作为小机汽源，非供热期（即纯凝工况）使用四抽作为小机汽源，如图1所示，这种适用于供热和纯凝双模式的给水泵汽轮机的操作方法包括如下步骤：S1，更换现有电力机组的小汽轮机的转子和气缸，以满足高背压和纯凝两个工况下电力机组的给水泵汽轮机的运行要求；S2，在高背压工况时对小汽轮机进行控制操作，将管道阀重新增加单独的手操器，并去掉低压调门全开才能开管道阀的逻辑；S3，在小汽轮机冲转时采用辅汽汽源；S4，在高背压运行工况下对小汽轮机单纯使用冷再汽源。

其中，在步骤S3中，小汽轮机冲转时使用辅汽汽源，当电力机组负荷带至冷再压力满足要求后，由运行人员手动切换小汽轮机气源。电力机组负荷带要求为±70MW，且避免负荷过高而导致冷再压力过高，使得气源切换时小汽轮机转速不便控制。运行人员手动切换小汽轮机气源的操作是在DCS分布式控制***上手动打开管道阀、就地关闭辅汽手动门。

另外，在步骤S4中，高背压运行工况下对小汽轮机单纯使用冷再汽源，四抽及辅汽气源隔离，将管道阀开度全开或开至某一固定开度后，仍由小汽轮机主调门控制小汽轮机转速。

在实施中，采用这种适用于供热和纯凝双模式的给水泵汽轮机的控制方法，当电力机组启动，启动阶段随负荷高冷再压力变化较大，使用辅汽作为小汽轮机冲转汽源，并在电力机组启动冲转前将两台小汽轮机冲转、升速至2800rpm备用。辅汽汽源压力稳定，便于小汽轮机冲转、升速时更好的进行转速控制。

在实施中，采用这种适用于供热和纯凝双模式的给水泵汽轮机的控制方法，当当高背压供热机组负荷带至70MW时，应当稳定一段时间，进行两台小汽轮机的汽源切换工作。此时冷再压力在0.85MPa左右与辅汽压力相近，进行汽源切换时，对小汽轮机转速扰动小。

在实施中，采用这种适用于供热和纯凝双模式的给水泵汽轮机的控制方法，对小汽轮机汽源的切换操作，应在2800rpm备用状态下进行，此时机组负荷70MW，由电泵维持汽包水位，两台小汽轮机出口电动门全关。小汽轮机汽源切换时可能产生转速扰动，这样可以不影响汽包水位控制。

在实施中，采用这种适用于供热和纯凝双模式的给水泵汽轮机的控制方法，当在高背压供热工况运行时，将管道阀控制在一定开度，以保证小汽轮机主调门前压力<1.8MPa。另外，可以控制小汽轮机主调门开度在调节特性的45%~70%的最佳范围内，当管道阀后汽源压力不足，小汽轮机主调门开度偏高时，可手动缓慢开大管道阀，使得小汽轮机仍由主调门控制转速稳定并自动降低主调门开度来保证小汽轮机出力稳定。当管道阀后汽源压力偏高，小汽轮机主调门开度偏低时，可手动缓慢关小管道阀，主调门控制转速稳定并自动增大调门开度来保证小汽轮机出力稳定。

采用了这种用于电厂设备供热和纯凝双模式的给水泵汽轮机的控制方法的控制***，该控制***包括小汽轮机供气控制***和小汽轮机调节控制***，该***可用于供热和纯凝双模式下的给水泵汽轮机的工况切换及平稳运行。

其中，小汽轮机供气控制***包括四段抽汽***、辅助蒸汽汽源***、冷再来汽源***，四段抽汽***、辅助蒸汽汽源***、冷再来汽源***通过管道和阀门与给水泵汽轮机连接，用于工况切换时的***调节。四段抽汽***包括流量测量装置、进汽逆止阀门、进汽电动阀门、进汽手动阀门、速关阀门、疏水阀门、凝汽器，流量测量装置、进汽逆止阀门、进汽电动阀门、进汽手动阀门、速关阀门、疏水阀门、凝汽器通过管道相连接，调节纯凝工况下的***压力。辅助蒸汽汽源***包括来汽手动阀门、前后疏水阀门、调节汽门，来汽手动阀门、前后疏水阀门、调节汽门通过管道相连接，调节高背工况下的***供热运行。冷再来汽源***包括进汽阀门、冷再供小机疏水阀门、冷再供小机逆止阀门、高压油动机、管道阀后疏水阀门，进汽阀门、冷再供小机疏水阀门、冷再供小机逆止阀门、高压油动机、管道阀后疏水阀门通过管道连接，控制调节汽源交换运行。小汽轮机调节控制***包括工作气源***、调试汽源***、备用汽源***、管道阀、阻尼器，工作气源***、调试汽源***、备用汽源***、管道阀、阻尼器通过管道、控制阀门、***监控操作装置与给水泵汽轮机连接，保障***正常运转。***监控操作装置包括转速器、显示屏、键盘、操作台，转速器、显示屏、键盘、操作台通过线缆连接给水泵汽轮机及小汽轮机调节控制***。另外，控制阀门还包括速关阀、危急遮断阀、放大器。

如图2所示，在实施中，小汽轮机给水泵改进设计后，因给水泵功率增大，小汽轮机在高背压运行时使用冷再来汽源驱动而带来汽压强度变化，需要在小汽轮机进汽前控制流量和压力，以便于小汽轮机安全平稳的运行，同时确保小汽轮机在纯凝和高背压两个工况下切换运行的方便操作，而设计小汽轮机供气控制***，其实施过程如下：

（1）该***在纯凝工况操作时，使用四段抽汽***来汽，经过流量测量装置、进汽逆止阀、进汽电动阀门，进入速关阀门，然后分别进入A、B小机，使A、B小机开始纯凝工况下的运行。纯凝工况进汽***有进汽电动阀门和进汽手动阀门、疏水阀门及凝汽器来调节***压力，保障***安全；

（2）该***在高背压工况操作时，首先打开辅助蒸汽汽源***的来汽手动阀门，再打开小机进汽阀门前的逆止阀门和前后疏水阀门，使辅助汽源***来汽经过速关阀门和小机前调节汽门，进入A、B小机，使A、B小机分别开始在高背压工况下的供热运行；

（3）而当辅助蒸汽汽源***驱动A、B小机运行正常后，再打开（手动）冷再来汽源***的进气阀门，和冷再供小机疏水阀门，使冷再来汽经过冷再供小机逆止阀门和高压油动机的压力调节，经过管道阀后的疏水阀门调节，经过速关阀门和小机前调节汽门，使冷再来汽进入A、B小机，投入高背压工况运行。此时，手动关闭辅助蒸汽汽源手动阀门，切断辅助来汽，完成冷再来汽和辅助来汽的运行交换。

小汽轮机供气控制***为保障安全平稳运行，设计使用了冷再来汽和辅助蒸汽汽源的手动进汽阀门、高压油动机、速关阀门、管道阀门和前后疏水阀及凝汽器装置，以及压力开关排污阀门和小机前调节汽门。以上安全装置，可以确保小汽轮机使用冷再来汽源超强汽压的安全平稳运行。一旦小汽轮机供汽***某一方面发生偶然故障，高压油动机、速关阀门都可自动关闭***，停止小汽轮机运转。当电液器件控制失灵时，还可以手动关闭进汽阀门，停止小汽轮机运转，以保障小汽轮机***运行的生产安全。

如图3所示，在实施中，还采用了小汽轮机调节控制***，小汽轮机调节控制***设计有***监控操作装置，该装置的操作台可以根据***控制需要发出对***的液、电操控指令，以及***安全保障控制指令。

在实施例中，小汽轮机调节控制***设计有三个汽源：工作汽源、调试汽源、备用汽源。小汽轮机调节控制***启动时，首先启动调试汽源，调试汽源的汽动力经过管道阀、阻尼器进入小汽轮机调节控制***，调试汽源经过低速调试，即电调试和机械调试，打开启动阀，经过加速器、速关阀和调速汽门，到达小汽轮机的汽轮，推动汽轮旋转，带动小汽轮机启动。当小汽轮机调节控制***运转正常后，打开工作汽源，关闭调试汽源，小汽轮机进入正常运转状态。

小汽轮机调节控制***设计有安全保障控制装置，速关阀可以在***遭遇水锤等不测事故危害时紧急切断汽源，自动关闭***，停止小机的运转；危急遮断阀是在当小汽轮机调节控制***非正常突发停机状态时，有危急遮断阀作用于***，减小蒸汽压力对小机***的破坏；而放大器可对伺服阀等液电***进行保护。

以上所述仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非是对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (11)

1.一种给水泵汽轮机的控制方法，适用于供热和纯凝双模式的给水泵汽轮机，其特征在于：该方法包括如下步骤：

S1，更换现有电力机组的小汽轮机的转子和气缸，以满足高背压和纯凝两个工况下电力机组的给水泵汽轮机的运行要求；

S2，在高背压工况时对小汽轮机进行控制操作，将管道阀重新增加单独的手操器，并去掉低压调门全开才能开管道阀的逻辑；

S3，当电力机组启动，启动阶段随负荷高冷再压力变化较大，使用辅汽作为小汽轮机冲转汽源，并在电力机组启动冲转前将两台小汽轮机冲转、升速至2800rpm备用；在小汽轮机冲转时采用辅汽汽源，当电力机组负荷带至冷再压力满足要求后，则由运行人员手动切换小汽轮机汽源；

S4，在高背压工况下对小汽轮机单纯使用冷再汽源，四抽及辅汽汽源隔离，将管道阀开度全开或开至一固定开度后，仍由小汽轮机机主调门控制小汽轮机转速，用于供热和纯凝双模式的给水泵汽轮机控制方法实现供热期和非供热期热力过程的前提下给水泵汽轮机运行的安全性和经济性要求；

当高背压供热电力机组负荷带至70MW时，稳定一段时间，进行两台小汽轮机的汽源切换工作；小汽轮机汽源的切换操作应在2800rpm备用状态下进行，此时机组负荷70MW，由电泵维持汽包水位，两台小汽轮机出口电动门全关；

在高背压工况运行时，将管道阀控制在一定开度，以保证小汽轮机主调门前压力<1.8MPa；控制小汽轮机主调门开度在调节特性的45％～70％范围内，当管道阀后汽源压力不足，小汽轮机主调门开度偏高时，可手动缓慢开大管道阀，使得小汽轮机仍由主调门控制转速稳定并自动降低主调门开度来保证小汽轮机出力稳定；当管道阀后汽源压力偏高，小汽轮机主调门开度偏低时，可手动缓慢关小管道阀，主调门控制转速稳定并自动增大调门开度来保证小汽轮机出力稳定。

2.如权利要求1所述的给水泵汽轮机的控制方法，其特征在于：所述电力机组负荷带至70MW，且避免负荷过高而导致冷再压力过高，使得气源切换时小汽轮机转速不便控制。

3.如权利要求1所述的给水泵汽轮机的控制方法，其特征在于：所述运行人员手动切换小汽轮机气源的操作是在DCS分布式控制***上手动打开管道阀、就地关闭辅汽手动门。

4.一种给水泵汽轮机的控制***，包括如权利要求1至3中任一项所述的给水泵汽轮机的控制方法，用于供热和纯凝双模式下的给水泵汽轮机的工况切换及平稳运行，其特征在于：该控制***包括小汽轮机供气控制***和小汽轮机调节控制***。

5.如权利要求4所述的给水泵汽轮机的控制***，其特征在于：所述小汽轮机供气控制***包括四段抽汽***、辅助蒸汽汽源***、冷再来汽源***，所述四段抽汽***、辅助蒸汽汽源***、冷再来汽源***通过管道和阀门与给水泵汽轮机连接，用于工况切换时的***调节。

6.如权利要求5所述的给水泵汽轮机的控制***，其特征在于：所述四段抽汽***包括流量测量装置、进汽逆止阀门、进汽电动阀门、进汽手动阀门、速关阀门、疏水阀门、凝汽器，所述流量测量装置、进汽逆止阀门、进汽电动阀门、进汽手动阀门、速关阀门、疏水阀门、凝汽器通过管道相连接，调节纯凝工况下的***压力。

7.如权利要求5所述的给水泵汽轮机的控制***，其特征在于：所述辅助蒸汽汽源***包括来汽手动阀门、前后疏水阀门、调节汽门，所述来汽手动阀门、前后疏水阀门、调节汽门通过管道相连接，调节高背工况下的***供热运行。

8.如权利要求5所述的给水泵汽轮机的控制***，其特征在于：所述冷再来汽源***包括进汽阀门、冷再供小机疏水阀门、冷再供小机逆止阀门、高压油动机、管道阀后疏水阀门，所述进汽阀门、冷再供小机疏水阀门、冷再供小机逆止阀门、高压油动机、管道阀后疏水阀门通过管道连接，控制调节汽源交换运行。

9.如权利要求4所述的给水泵汽轮机的控制***，其特征在于：所述小汽轮机调节控制***包括工作气源***、调试汽源***、备用汽源***、管道阀、阻尼器，所述工作气源***、调试汽源***、备用汽源***、管道阀、阻尼器通过管道、控制阀门、***监控操作装置与给水泵汽轮机连接，保障***正常运转。

10.如权利要求9所述的给水泵汽轮机的控制***，其特征在于：所述***监控操作装置包括转速器、显示屏、键盘、操作台，所述转速器、显示屏、键盘、操作台通过线缆连接给水泵汽轮机及小汽轮机调节控制***。

11.如权利要求9所述的给水泵汽轮机的控制***，其特征在于：所述控制阀门包括速关阀、危急遮断阀、放大器。