CN107448249A - 燃机透平冷却控制方法及装置、存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种燃机透平冷却控制方法及装置、存储介质，属于工业***控制领域。该方法包括：将燃机冷却水供给装置的出口压力控制为比该燃机的高压汽包压力高预定压力，所述冷却水供给装置用于向燃机透平冷却装置供给冷却水；以及将所述燃机透平冷却装置出口的冷却水温度控制为低于预定温度。该方法及装置即能使燃机透平冷却控制过程节能，又能避免管道冲击，从而保证燃机机组稳定运行。

Description

燃机透平冷却控制方法及装置、存储介质

技术领域

本发明涉及工业***控制领域，具体地涉及燃机透平冷却控制方法及装置、存储介质。

背景技术

如图5所示，是某型号燃机的透平冷却***(TCA)的工作示意图。燃机压气机出口气体进入TCA，并且由高压给水泵向TCA供给冷却水，冷却水在TCA内部循环，从而对压气机供给的空气进行冷却，冷却后的空气被供给至燃机透平，以达到对燃机透平内部进行冷却的目的。

供给冷却水的高压给水泵的压力是有要求的，某型燃机投入工业控制后高压给水泵出口压力不得低于9MPa，并且随着燃机负荷越来越高，高压给水泵出口压力也越来越高，而当燃机负荷150MW以上时即要求高压给水泵出口压力不得低于14MPa，高压给水泵勺管投入自动控制后压力不得低于14MPa。

现有技术在冷却控制过程中存在以下问题：高压给水泵出口压力过高，造成给水泵耗电量高，消耗能源；TCA高压给水泵进口压力与高压汽包压力差值太大，导致调节过程中TCA中冷却水流量波动大，不利于机组安全运行；TCA冷却水流量偏大，造成高压省煤器侧通过流量过低，易造成高压省煤器过热，出口汽化，影响锅炉运行安全；TCA冷却水流量过大，导致TCA高压汽包给水温度与省煤器出口温差大，易发生管道振动，介质流动紊乱的现象，影响***安全运行；TCA冷却水压力过高，流量偏大，造成燃机冷却空气温度RCA波动大，不利于燃机安全运行。

因此，亟需一种即节能又能保证燃机机组稳定运行的燃机透平冷却控制方案。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种燃机透平冷却控制方法及装置、存储介质，该方法及装置即能使燃机透平冷却控制过程节能，又能避免管道冲击，从而保证燃机机组稳定运行。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种燃机透平冷却控制方法，该方法包括：将燃机冷却水供给装置的出口压力控制为比该燃机的高压汽包压力高预定压力，所述冷却水供给装置用于向燃机透平冷却装置供给冷却水；以及将所述燃机透平冷却装置出口的冷却水温度控制为低于预定温度。

其中，所述将燃机透平冷却装置出口温度控制为低于预定温度可以包括：根据所述燃机透平冷却装置的出口温度控制所述冷却装置的冷却水流量。

其中，所述预定压力可以优选为2MPa。

其中，所述预定温度可以优选为200℃以下。

其中，所述燃机透平冷却装置冷却水流量可以控制为不低于流量阈值。

根据本发明的另一方面，还提供一种燃机透平冷却控制装置，该装置包括：压力控制模块，用于将燃机冷却水供给装置的出口压力控制为比该燃机的高压汽包压力高预定压力，所述冷却水供给装置用于向燃机透平冷却装置供给冷却水；以及温度控制模块，用于将所述冷却装置出口的冷却水温度控制为低于预定温度。

其中，所述温度控制模块可以包括：温度检测模块，用于检测所述冷却装置的出口温度；以及流量控制模块，用于根据所述冷却装置的出口温度控制所述冷却装置的冷却水流量。

其中，所述预定压力可以优选为2MPa。

其中，所述预定温度可以优选为200℃以下。

其中，所述冷却水流量可以控制为不低于流量阈值。

另一方面，本发明提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行本申请上述内容所述的燃机透平冷却控制方法。

通过上述技术方案，通过将燃机冷却水供给装置的出口压力控制为比该燃机的高压汽包压力高预定压力，并将所述燃机透平冷却装置出口的冷却水温度控制为低于预定温度，从而保证冷却水在进入汽包前不出现汽化，并且不需要高压给水装置出口有过高的压力，既减少了冷却水的消耗量和高压给水泵的耗电量，又能避免因冷却水温度过高发现汽化而导致管道冲击。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是根据本发明一实施例的燃机透平冷却控制方法的流程图；

图2是根据本发明另一实施例的燃机透平冷却控制方法的流程图；

图3根据本发明一实施例的燃机透平冷却控制装置的结构框图；

图4根据本发明一实施例的燃机透平冷却控制装置的结构框图；

图5是某型号燃机的透平冷却***(TCA)的工作示意图；

图6是表示应用本发明的燃机透平冷却控制方法和装置调整前和调整后给水泵对应负荷下的功率和电流下降情况的图表；

图7表示应用本发明的燃机透平冷却控制方法和装置调整前和调整后燃机RCA出口温度变化情况的图表；

图8表示应用本发明的燃机透平冷却控制方法和装置调整前和调整后燃机TCA回汽包调门前压力变化情况的图表；

图9表示应用本发明的燃机透平冷却控制方法和装置调整前和调整后燃机高压给水泵调门前压力变化情况的图表；

图10表示应用本发明的燃机透平冷却控制方法和装置调整前和调整后燃机TCA冷却水进口流量变化情况的图表；

图11表示应用本发明的燃机透平冷却控制方法和装置调整前和调整后燃机TCA回高压汽包调门开度变化情况的图表；以及

图12表示应用本发明的燃机透平冷却控制方法和装置调整前和调整后燃机高压给水泵调门开度变化情况的图表。

附图标记说明

10：压力控制模块 20：温度控制模块

21：温度检测模块 22：流量控制模块

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

图1是根据本发明一实施例的燃机透平冷却控制方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤：

在步骤S110中，将燃机冷却水供给装置的出口压力控制为比该燃机的高压汽包压力高预定压力，所述冷却水供给装置用于向燃机透平冷却装置供给冷却水。燃机透平冷却装置例如可以是燃机透平准却***(TCA)。

高压汽包是锅炉的存水或存汽工具，在冷却水对从压气机出口供给来的空气进行冷却时，冷却水的水温会逐渐升高，因此，从燃机透平冷却装置出口排出的冷却水可能会因为温度过高而产生汽化，由此产生的水汽进入高压汽包，水汽的余热进入余热锅炉，从而进行热量回收并再利用。

在步骤S120中，将所述燃机透平冷却装置出口的冷却水温度控制为低于预定温度。如果燃机透平冷却装置出口排出的冷却水温度过高，将导致冷却水过度汽化，生成的水汽将会对管道造成冲击，通过将燃机透平冷却装置出口的冷却水温度控制为预定值，可避免过度汽化产生的水汽对管道的冲击。

通过本实施例，使燃机透平冷却装置的冷却水与高压汽包压差降低，从从而在燃机变负荷运行时，汽包水位平缓稳定，保证了燃机机组安全稳定运行。

图2是根据本发明另一实施例的燃机透平冷却控制方法的流程图。在图2中，步骤S210同步骤S110，如图2所示，该方法还可以包括以下步骤：

在步骤S220中，根据所述燃机透平冷却装置的出口温度控制所述冷却装置的冷却水流量。

其中，所述预定压力可以优选为2MPa。此外，为了在保证高压给水装置的压力和高压汽包之间压差稳定的同时，保证对燃机透平的冷却效果，可将高压给水装置的出口压力控制为不低于压力阈值，例如11Mpa。

其中，所述预定温度可以优选为200℃以下。通过根据所述出口温度来控制冷却水流量，将燃机透平准却装置出口的冷却水温度控制为低于200℃，可有效避免过度汽化对管道带来的冲击。同时，还能够实时调节冷却水流量，从而不仅能保证冷却效果，还能节约冷却水用量，进而还能节约高压给水装置消耗的电量。例如，当所述出口温度临近预定温度(例如200℃)时，可控制高压给水装置增大压力，增大向燃机透平冷却装置供给的冷却水的量，从而增大冷却水流量，使所述出口温度降低。而当所述出口温度远远低于预定温度时，可降低高压给水装置的压力，以减小冷却水供给量。

其中，所述燃机透平冷却装置冷却水流量可以控制为不低于流量阈值。为了保证燃机运行过程燃机本身的安全，使其不因机身发热而出现故障，可设定冷却水流量阈值，该流量阈值可优选为比正常运行时的冷却水流量低20t/h。

图3根据本发明一实施例的燃机透平冷却控制装置的结构框图。如图3所示，该装置包括：压力控制模块10，用于将燃机冷却水供给装置的出口压力控制为比该燃机的高压汽包压力高预定压力，所述冷却水供给装置用于向燃机透平冷却装置供给冷却水；以及温度控制模块20，用于将所述冷却装置出口的冷却水温度控制为低于预定温度。

图4根据本发明一实施例的燃机透平冷却控制装置的结构框图。

如图4所示，所述温度控制模块20可以包括：温度检测模块21，用于检测所述冷却装置的出口温度；以及流量控制模块22，用于根据所述冷却装置的出口温度控制所述冷却装置的冷却水流量。

其中，所述预定压力可以优选为2MPa。

其中，所述预定温度可以优选为200℃以下。本领域技术人员也可以根据燃机的实际运行情况将预定温度设置为其它温度。

其中，所述冷却水流量可以控制为不低于流量阈值。该流量阈值可优选为比正常运行时的冷却水流量低20t/h。如在以下表1中，1号机组负荷为150MW时，优化后冷却水流量为50t/h，则可以设置流量阈值为30t/h。

以三菱M701F4型燃机为例，验证了本发明的燃机透平冷却控制方法和装置在工业应用中达到的实际效果。

表1和表2分别是一号燃机和二号燃机在部分负荷下，燃机透平冷却装置的冷却水流量变化，表中，优化前流量是指应用本发明的方案进行优化前的流量值，优化后流量是指应用本发明的方案进行优化后的流量值。

表1

表2

从表1和表2中可以看出，应用本发明的燃机透平冷却方法和装置后，在燃机正常运行情况下，相同负荷时冷却水流量明显降低。

实践证明，应用本发明的燃机透平冷却方法和装置后，一号余热锅炉高压给水泵在相同运行工况下每小时节电约290KW，二号余热锅炉高压给水泵每小时节电240KW。根据燃机EOH自动统计的数据，一号机组一年中运行7181小时，二号机组一年中运行5954小时，总共节省电能为：311×7181+228×5954＝3590803KWh，每KWh电价按照0.65元，全年总共节省(3590803×0.65)/10000＝233.4万元。由此可见，本发明的经济效益显著。

图6-12分别是表示应用本发明调整前和调整后的燃机透平冷却相关参数的变化情况的图表。其中，横坐标均表示数据组的编号，无实际意义。

图6示出的是二号余热锅炉高压给水泵电流及功率的变化情况，如图6所示，上述二号余热锅炉高压给水泵电流及功率改造后均有明显的下降。如图7所示，项目优化前后，燃机关键指标RCA温度无明显波动，燃机运行平稳。图8-10直观反映了项目改造后对TCA高压给水的优化情况，可以看到高压给水泵出口、TCA进口压力及TCA进口冷却水流量在不同负荷段均有不同幅度降低，经济性、安全性效果明显。图11-12可反映出在项目改造实施后，TCA回高压汽包调门开度变化明显，而高压给水调门开度无明显变化，这表明项目实施后，既对TCA冷却水流量进行了节能优化，又能保证高压汽包水位调整特性无明显变化，***平稳运行。

TCA冷却水压力优化调整后，TCA冷却水流量温度运行中变化平稳，相应燃机透平冷却空气RCA(Root Cause Analysis，根本原因分析)的变化平稳，有效解决了燃机变负荷过程中由于TCA冷却水流量变化造成的RCA变化剧烈的问题，保证了燃机核心热部件的运行安全。

高压给水压力不同负荷工况进行优化调整后，运行中给水泵勺管开度较之前降低，备用给水泵泵联启后偏差减小，降低了给水泵运行风险。运行高压给水泵勺管开度一般在50-56％开度范围(50％-100％负荷段)，而备用高压给水泵勺管开度默认为30％，如运行泵跳闸、备用泵联启且跟踪压力定值，因开度相差大、给水泵母管压力不能迅速提升到跳闸前状态，有可能造成TCA流量低跳闸。本项目实施后50％负荷段运行高压给水泵勺管开度降至43％，大大降低运行泵和备用泵勺管开度偏差。

本发明的其它实施例提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行本申请上述内容所述的燃机透平冷却控制方法。

以上结合附图详细描述了本发明例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (11)

1.一种燃机透平冷却控制方法，其特征在于，该方法包括：

将燃机冷却水供给装置的出口压力控制为比该燃机的高压汽包压力高预定压力，所述冷却水供给装置用于向燃机透平冷却装置供给冷却水；以及

将所述燃机透平冷却装置出口的冷却水温度控制为低于预定温度。

2.根据权利要求1所述的燃机透平冷却控制方法，其特征在于，所述将燃机透平冷却装置出口温度控制为低于预定温度包括：

根据所述燃机透平冷却装置的出口温度控制所述冷却装置的冷却水流量。

3.根据权利要求1或2所述的燃机透平冷却控制方法，其特征在于，所述预定压力为2MPa。

4.根据权利要求1或2所述的燃机透平冷却控制方法，其特征在于，所述预定温度为200℃以下。

5.根据权利要求1或2所述的燃机透平冷却控制方法，其特征在于，所述燃机透平冷却装置冷却水流量不低于流量阈值。

6.一种燃机透平冷却控制装置，其特征在于，该装置包括：

压力控制模块，用于将燃机冷却水供给装置的出口压力控制为比该燃机的高压汽包压力高预定压力，所述冷却水供给装置用于向燃机透平冷却装置供给冷却水；以及

温度控制模块，用于将所述冷却装置出口的冷却水温度控制为低于预定温度。

7.根据权利要求6所述的燃机透平冷却控制装置，其特征在于，所述温度控制模块包括：

温度检测模块，用于检测所述冷却装置的出口温度；以及

流量控制模块，用于根据所述冷却装置的出口温度控制所述冷却装置的冷却水流量。

8.根据权利要求6或7所述的燃机透平冷却控制装置，其特征在于，所述预定压力为2MPa。

9.根据权利要求6或7所述的燃机透平冷却控制装置，其特征在于，所述预定温度为200℃以下。

10.根据权利要求6或7所述的燃机透平冷却控制装置，其特征在于，所述冷却水流量不低于流量阈值。

11.一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行权利要求1-5中任一项所述的燃机透平冷却控制方法。