CN110219768B - 循环水***余压能回收利用发电过流量控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种循环水***余压能回收利用发电过流量控制方法及装置，该方法包括：通过所述压力传感器监测水轮机的压力参数；根据所述压力参数，控制所述主管道调节阀的开度和/或所述旁通管道调节阀的开度，以调节所述水轮机的流量。针对循环水***余压回水发电***，提供了以水轮机入口压力为主要调节依据的控制方法，通过分析水轮机入口压力，结合水轮机特性曲线，判断旁通管道实际过流量，分别控制主管路调节阀的开度和旁通管路调节阀的开度，保证各个冷却塔过流量合理分配和水轮机发电机组的正常运行。

Description

循环水***余压能回收利用发电过流量控制方法及装置
技术领域
本发明涉及工业循环水贯流式水轮机发电机组领域，具体而言，涉及一种循环水***余压能回收利用发电过流量控制方法及装置。
背景技术
目前的循环水***余压能回收利用发电技术，***包括主管道和旁通管路，其中旁通管道安装贯流式水轮机组。在回水余压能的驱使下，贯流式水轮机旋转并带动发电机输出电能。
由于装置负荷、外界环境等因素影响，循环水***供回水压力处于变工况状态，每间冷却塔回水可利用的余压能较不稳定。同时，循环水***冷却塔往往较多，冷却塔数量一般达到3-10间，由于各塔风机、塔内件等性能参数差异性较大，虽然各塔设计处理量一样，但实际运行过程中各塔实际可处理量呈现差异性，因此必须对各水轮发电机组进水量进行合理分配，避免由于个别塔处理量过高导致循环水温度过高现象。
因此，采用贯流式机组发电时，必须考虑以下问题：
(1)解决循环水量过高时，如何利用主管路***释放压力能。
(2)防止水轮机组过流量失衡，导致水轮机偏离设计处理量；
(3)保证水轮机过流量均衡，避免冷却塔水平衡失衡；
(4)解决循环水量过低时，水轮机出力不足问题。
为利于水轮机发电机组和循环水***安全可靠有效运行，需要一种冷却塔主管道和旁通管道过流量控制方法，确保水轮发电机组处于较为稳定的工作状态。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种循环水***余压能回收利用发电过流量控制方法及装置，以解决现有技术中水轮机组过流量失衡的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种循环水***余压能回收利用发电过流量控制方法，冷却塔的主管道设置有主管道调节阀，旁通管道设置有旁通管道调节阀和压力传感器，所述方法包括：通过所述压力传感器监测水轮机的压力参数；根据所述压力参数，控制所述主管道调节阀的开度和/或所述旁通管道调节阀的开度，以调节所述水轮机的流量。
可选地，所述方法还包括：对所述冷却塔的水平衡进行调整，确定所述旁通管道调节阀的初始开度；获取所述冷却塔在水平衡时所述水轮机的入口压力及压力最大值，以确定水平衡修正系数，其中，所述水平衡修正系数等于所述入口压力与所述压力最大值的比值。
可选地，所述通过所述压力传感器监测水轮机的压力参数之前，所述方法还包括：设置所述水轮机的最大允许压力及最小允许压力，以及将所述主管道调节阀的初始开度设为0。
可选地，所述根据所述压力参数，控制所述主管道调节阀的开度和/或所述旁通管道调节阀的开度，以调节所述水轮机的流量包括：判断所述压力参数与所述最大允许压力之间的关系；若所述压力参数大于所述最大允许压力，确定所述水轮机的流量过量；将所述旁通管道调节阀的开度下调第一预设值；判断所述压力参数与所述最小允许压力之间的关系；若所述压力参数小于所述最小允许压力，将所述旁通管道调节阀的开度上调第二预设值。
可选地，当前实际运行的冷却塔的数量为N，所述根据所述压力参数，控制所述主管道调节阀的开度和/或所述旁通管道调节阀的开度，以调节所述水轮机的流量包括：判断N间冷却塔中mi×Pi值的大小，其中，mi为所述水平衡修正系数，Pi为所述压力参数；若mi×Pi的最大值与mi×Pi的最小值之间的差值大于等于预设差值，将所述最大值对应的冷却塔的旁通管道调节阀的开度下调第三预设值，将所述最小值对应的冷却塔的旁通管道调节阀的开度上调第四预设值。
可选地，当前实际运行的冷却塔的数量为N，所述根据所述压力参数，控制所述主管道调节阀的开度和/或所述旁通管道调节阀的开度，以调节所述水轮机的流量包括：若N间冷却塔的旁通管道调节阀的开度均为100％，且压力参数均大于所述最大允许压力，选取N间冷却塔中mi×Pi的最小值对应的冷却塔，将所述最小值对应的冷却塔的主管道调节阀的开度上调第五预设值；否则，将主管道调节阀的开度设置为0。
可选地，所述方法还包括：若N间冷却塔的旁通管道调节阀的开度均为100％，且压力参数均小于所述最小允许压力，发出报警信息，以提示停一间冷却塔，其中，当前实际运行的冷却塔的数量调整为N-1。
本发明还提供了一种循环水***余压能回收利用发电过流量控制装置，包括主管道调节阀、旁通管道调节阀、压力传感器以及与所述主管道调节阀、所述旁通管道调节阀、所述压力传感器连接的控制器，其中，所述主管道调节阀设置于主管道的中部，所述旁通管道调节阀设置于旁通管道的入口处，所述压力传感器设置于所述旁通管道调节阀后，所述控制器用于执行上述的循环水***余压能回收利用发电过流量控制方法。
可选地，所述压力传感器精度为±0.1级，采集频率为1HZ。
可选地，所述主管道调节阀及所述旁通管道调节阀均为电动调节阀。
应用本发明技术方案的循环水***余压能回收利用发电过流量控制方法及装置，通过在冷却塔的主管道设置主管道调节阀，旁通管道设置旁通管道调节阀和压力传感器；进而通过所述压力传感器监测水轮机的压力参数；根据所述压力参数，控制所述主管道调节阀的开度和/或所述旁通管道调节阀的开度，以调节所述水轮机的流量。本实施例针对循环水***余压回水发电***，提供了以水轮机入口压力为主要调节依据的控制方法，通过分析水轮机入口压力，结合水轮机特性曲线，判断旁通管道实际过流量，分别控制主管路调节阀的开度和旁通管路调节阀的开度，保证各个冷却塔过流量合理分配和水轮机发电机组的正常运行。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例一种可选的循环水***余压能回收利用发电过流量控制方法的流程示意图；
图2是根据本发明实施例一种可选的冷却塔主管道和旁通管道设备布置示意图；
图3是根据本发明实施例另一种可选的循环水***余压能回收利用发电过流量控制方法的流程示意图；
图4是根据本发明实施例一种可选的循环水***余压能回收利用发电过流量控制装置的结构示意图；
图5是根据本发明实施例一种可选的冷却塔各塔布置安装示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
1、主管道入口端；2、上塔阀门；3、旁通管道；4、压力传感器；5、水轮机；6、旁通管道出口阀门；7、冷却塔及塔内件；8、主管道调节阀；9、旁通管道调节阀；10、1#冷却塔；11、2#冷却塔；12、3#冷却塔；13、回水母管；14、控制器。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
根据本发明实施例的循环水***余压能回收利用发电过流量控制方法，冷却塔的主管道设置有主管道调节阀，旁通管道设置有旁通管道调节阀和压力传感器，如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤S101，通过所述压力传感器监测水轮机的压力参数。
其中，本实施例的压力传感器可以为高精度压力表，水轮机可以为贯流式水轮机组。
步骤S102，根据所述压力参数，控制所述主管道调节阀的开度和/或所述旁通管道调节阀的开度，以调节所述水轮机的流量。
如图2所示，本实施例的冷却塔主管道和旁通管道设备布置示意图中，包括主管道入口端1，上塔阀门2，旁通管道3，压力传感器4，水轮机5，旁通管道出口阀门6，冷却塔及塔内件7，主管道调节阀8以及旁通管道调节阀9。本实施例通过分析水轮机入口压力，结合水轮机特性曲线，判断旁通管道实际过流量，分别控制主管路调节阀的开度和旁通管路调节阀的开度，保证各个冷却塔过流量合理分配和水轮机发电机组的正常运行。
本实施例中，在主管道和旁通管道布置自动调节阀，旁通管道调节阀后安装高精度压力仪表。通过监测压力参数，判断水轮机过流量，实现水轮机的过流保护和保证冷却塔的水平衡，同时在异常工况时能够提醒操作人员及时处理，确保发电效益的最大化。
其中，本实施例的循环水***余压能回收利用发电过流量控制方法还包括：对所述冷却塔的水平衡进行调整，确定所述旁通管道调节阀的初始开度；获取所述冷却塔在水平衡时所述水轮机的入口压力及压力最大值，以确定水平衡修正系数，其中，所述水平衡修正系数等于所述入口压力与所述压力最大值的比值。
本实施例中，设置水平衡初始参数，引入水轮机入口压力的修正系数(即上述的水平衡修正系数)，可以保证水轮机组运行时冷却塔水平衡不产生破坏，最大限度保障安装水轮机发电设备后，循环水***供水温度不会产生变化。
可选地，所述通过所述压力传感器监测水轮机的压力参数之前，所述方法还包括：设置所述水轮机的最大允许压力及最小允许压力，以及将所述主管道调节阀的初始开度设为0。
本实施例中，设置最高限，当水轮机入口压力操作设定值，表明水轮机过流量过大，通过调整水轮机入口阀门开度，能够实现降低水轮机过流量，保障水轮机组安全可靠运行。
具体地，所述根据所述压力参数，控制所述主管道调节阀的开度和/或所述旁通管道调节阀的开度，以调节所述水轮机的流量包括：判断所述压力参数与所述最大允许压力之间的关系；若所述压力参数大于所述最大允许压力，确定所述水轮机的流量过量；将所述旁通管道调节阀的开度下调第一预设值；判断所述压力参数与所述最小允许压力之间的关系；若所述压力参数小于所述最小允许压力，将所述旁通管道调节阀的开度上调第二预设值。
可选地，当前实际运行的冷却塔的数量为N，所述根据所述压力参数，控制所述主管道调节阀的开度和/或所述旁通管道调节阀的开度，以调节所述水轮机的流量包括：判断N间冷却塔中mi×Pi值的大小，其中，mi为所述水平衡修正系数，Pi为所述压力参数；若mi×Pi的最大值与mi×Pi的最小值之间的差值大于等于预设差值，将所述最大值对应的冷却塔的旁通管道调节阀的开度下调第三预设值，将所述最小值对应的冷却塔的旁通管道调节阀的开度上调第四预设值。
可选地，当前实际运行的冷却塔的数量为N，所述根据所述压力参数，控制所述主管道调节阀的开度和/或所述旁通管道调节阀的开度，以调节所述水轮机的流量包括：若N间冷却塔的旁通管道调节阀的开度均为100％，且压力参数均大于所述最大允许压力，选取N间冷却塔中mi×Pi的最小值对应的冷却塔，将所述最小值对应的冷却塔的主管道调节阀的开度上调第五预设值；否则，将主管道调节阀的开度设置为0。
进一步地，所述方法还包括：若N间冷却塔的旁通管道调节阀的开度均为100％，且压力参数均小于所述最小允许压力，发出报警信息，以提示停一间冷却塔，其中，当前实际运行的冷却塔的数量调整为N-1。
本实施例中，当水量下降10％时，每间塔的处理量下降，水轮机的出力大幅下降，在保证冷却塔正常负荷下，通过停塔或启塔操作，可提升整体发电量。
本实施例提供的循环水***余压能回收利用发电过流量控制方法，通过在冷却塔的主管道设置主管道调节阀，旁通管道设置旁通管道调节阀和压力传感器；进而通过所述压力传感器监测水轮机的压力参数；根据所述压力参数，控制所述主管道调节阀的开度和/或所述旁通管道调节阀的开度，以调节所述水轮机的流量。本实施例针对循环水***余压回水发电***，提供了以水轮机入口压力为主要调节依据的控制方法，通过分析水轮机入口压力，结合水轮机特性曲线，判断旁通管道实际过流量，分别控制主管路调节阀的开度和旁通管路调节阀的开度，保证各个冷却塔过流量合理分配和水轮机发电机组的正常运行。
下面，如图3所示，对本实施例的循环水***余压能回收利用发电过流量控制方法进行详细说明：
图3中，Pmax为水轮机入口最大允许压力；Pmin为水轮机入口最小允许压力；Pgi为初始水平衡时各压力值；mi为水平衡修正系数；Nmax为冷却塔总数量；αi为各水轮机前自动调节阀开度；βi为各塔主管道自动调节阀开度；Pi为各水轮机入口压力实时监控值；N为当前实际运行塔数量；t为运行时间。
(1)首先对各塔水平衡进行调整，确定水轮机入口初始阀门开度(即上述的旁通管道调节阀的初始开度)αi0，统计塔平衡良好时水轮机入口压力Pgi及压力最大值Pgimax，获取水平衡修正系数mi：
Figure BDA0002091167470000061
(2)根据前期测试数据和水轮机选型数据，设置水轮机的Pmax、Pmin，其中，Pmax为水轮机入口最大允许压力(即上述的最大允许压力)，Pmin为水轮机入口最小允许压力(即上述的最小允许压力)。统计目前冷却塔水轮机运行数量(即上述的当前实际运行塔数量)，设置为N，设置初始主路管道自动调节阀开度(即上述的主管道调节阀的初始开度)为0。
(3)压力仪表(即上述的压力传感器)每间隔1s统计当前各台水轮机进口压力Pi(即上述的压力参数)，水轮机入口自动调节阀开度αi(即上述的旁通管道调节阀的开度)，主管道自动调节阀开度βi(即上述的主管道调节阀的开度)；
(4)判断Pi与设定值Pmax关系，如果Pi超过Pmax，则表明水轮机流量过量，此时，水轮机入口自动调节阀开度αi下调5％(即上述的第一预设值)，对水轮机发电装置起到保护作用。
(5)判断Pi与设定值Pgi关系，如果Pi小于Pgi，水轮机入口自动调节阀开度αi调大1％(即上述的第二预设值)；
(6)判断N间塔中mi×Pi值大小，取mi×Pi最大值编号为a，mi×Pi最小值编号为b，如果ma×Pa与mb×Pb差异性较大，则m#塔阀门开度αm减小1％(即上述的将最大值对应的冷却塔的旁通管道调节阀的开度下调第三预设值)，n#塔阀门开度αn上调1％(即上述的将最小值对应的冷却塔的旁通管道调节阀的开度上调第四预设值)，否则不做调整。
(7)如果αi全部为100％开度，且所有Pi均大于Pmax：冷却塔全开时，则选取mi×Pi最小值b号塔的主管道阀门开度βb开度增加2％(即上述的将最小值对应的冷却塔的主管道调节阀的开度上调第五预设值)。如果不满足该条件，则βb重新设置为0。有停运冷却塔时，报警提醒现场操作人员，开启未启用冷却塔和水轮机组。
(8)如果αi全部为100％开度，且所有Pi均小于Pmin，则表明***水量过小，则提示报警，建议现场操作人员停一间塔，水轮机组和塔运行数量调整为N-1。
实施例2
根据本发明实施例的循环水***余压能回收利用发电过流量控制装置，如图2及图4所示，包括：
主管道调节阀8、旁通管道调节阀9、压力传感器4以及与所述主管道调节阀8、所述旁通管道调节阀9、所述压力传感器4连接的控制器14，其中，所述主管道调节阀8设置于主管道的中部，所述旁通管道调节阀9设置于旁通管道3的入口处，所述压力传感器4设置于所述旁通管道调节阀9后，所述控制器14用于执行上述的循环水***余压能回收利用发电过流量控制方法。
应用本发明技术方案的循环水***余压能回收利用发电过流量控制装置，通过在冷却塔的主管道设置主管道调节阀，旁通管道设置旁通管道调节阀和压力传感器；进而通过所述压力传感器监测水轮机的压力参数；根据所述压力参数，控制所述主管道调节阀的开度和/或所述旁通管道调节阀的开度，以调节所述水轮机的流量。本实施例针对循环水***余压回水发电***，提供了以水轮机入口压力为主要调节依据的控制方法，通过分析水轮机入口压力，结合水轮机特性曲线，判断旁通管道实际过流量，分别控制主管路调节阀的开度和旁通管路调节阀的开度，保证各个冷却塔过流量合理分配和水轮机发电机组的正常运行。
如图2及5所示，以***包含1#冷却塔10、2#冷却塔11、3#冷却塔12，各个冷却塔通过回水母管13连接为例，本发明提供的一种循环水***余压能回收利用发电过流量控制装置包括自动调节阀(包括主管道调节阀8和旁通管道调节阀9)、压力传感器4，每间冷却塔(即1#冷却塔10、2#冷却塔11、3#冷却塔12)各1套；所述自动调节阀设于主管道中部位置和旁通管道入口位置，高精度压力传感器设于所述旁通管道自动调节阀后。
上述装置中，所述自动调节阀为电动调节阀，用于控制主管路和旁通管道过流量。
上述装置中，所述压力传感器，精度为±0.1级，采集频率为1HZ，用于实时监测旁通管道电动调节阀后参数，即水轮机入口处压力。
本实施例针对循环水***余压回水发电***，开发了以水轮机入口压力为主要调节依据的控制程序。通过分析各塔水轮机入口压力，结合水轮机特性曲线，判断旁通管道实际过流量，分别控制各间塔主管路自动调节阀开度和旁通管路自动调节阀开度，保证各塔过流量合理分配和水轮机发电机组的正常运行。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种循环水***余压能回收利用发电过流量控制方法，其特征在于，冷却塔的主管道设置有主管道调节阀，旁通管道设置有旁通管道调节阀和压力传感器，所述方法包括：通过所述压力传感器监测水轮机的压力参数；根据所述压力参数，控制所述主管道调节阀的开度和/或所述旁通管道调节阀的开度，以调节所述水轮机的流量；
具体步骤如下：
（1） 首先对各塔水平衡进行调整，确定水轮机入口初始阀门开度αi0，其中i代表每间塔位号，统计塔平衡良好时水轮机入口压力Pgi及最大值Pgimax，获取水平衡调整系数mi；
Figure DEST_PATH_IMAGE002
；
（2）根据前期测试数据和水轮机选型数据，设置水轮机的Pmax、Pmin，其中，Pmax为水轮机入口最大允许压力，Pmin为水轮机入口最小允许压力，统计目前冷却塔水轮机运行数量，设置为N，设置初值主路管道自动调节阀开度为0；
（3）压力仪表间每间隔1s统计当前各台水轮机进口压力Pi，水轮机入口自动调节阀开度αi，主管道自动调节阀开度βi；
（4）判断Pi与设定值Pmax关系，如果Pi超过Pmax，则表明水轮机流量过量，此时，水轮机入口阀门开度αi下调5%，对水轮机发电装置起到保护作用；
（5）判断Pi与设定值Pgi关系，如果Pi小于Pgi，阀门开度调大1%；
（6）判断N间塔中mi×Pi值大小，取mi×Pi最大值编号i为a，mi×Pi最小值编号i为b，如果ma×Pa与mb×Pb差异性较大，则a塔阀门开度αa减小1%，b塔阀门开度αb减小1%，否则不做调整；
（7）如果αi全部为100%开度，且所有Pi均大于Pmax：冷却塔全开时，则选取mi×Pi最小值b号塔的主管道阀门开度βb开度增加2%，如果不满足该条件，则βb重新设置为0，有停运冷却塔时，报警提醒现场操作人员，开启未启用冷却塔和水轮机组；
（8）如果αi全部为100%开度，且所有Pi均小于Pmin，则表明***水量过小，则提示报警，建议现场操作人员停一间塔，水轮机组和塔运行数量调整为N-1。
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