CN110985139A - 一种基于应用备用汽源的小机进汽控制装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于应用备用汽源的小机进汽控制装置及方法，包括：备用汽源、进汽电动门、供气压力调整门、四抽、供汽母管压力测量装置、小机速关阀、小机调门、小汽轮机、给水泵和相应的管道；备用汽源通过管道与进汽电动门的入口相连；进汽电动门的出口与供气压力调整门通过管道相连。本发明的有益效果是：本发明可应用于各类具有汽动给水泵***的大型火电机组上。本发明可在特殊及事故工况下，如给泵RB发生时，保证汽动给水***的供汽品质，维持给水泵的出力正常，避免给水流量过低，达到保证机组安全运行，提高机组运行可靠性的目的。
Description
技术领域
本发明涉及锅炉给水领域，尤其包括一种基于应用备用汽源的小机进汽控制装置及方法。
背景技术
汽动给水泵作为火电机组的重要辅机，承担着保证锅炉给水的任务，其正常运行对于机组运行的安全性具有重要意义。汽动给水泵***的主要功能是将水泵入锅炉内进行换热，最终生成过热蒸汽推动汽轮机做功。汽动给水泵***一般由汽源、小机速关阀、小机调门、小汽轮机、给水泵及相关管道构成，其总体结构如图1所示。汽动给水泵主要工作原理及流程如下：汽动给水泵采用汽轮机的第四段抽汽作为汽源，蒸汽通过小机速关阀和小机调门后进入小汽轮机膨胀做功，将蒸汽的热能转化为小汽轮机的旋转机械能，并进一步带动给水泵旋转，向锅炉供水。在该***中，小机速关阀的主要作用是在给泵***异常及事故情况下快速切断小汽轮机进汽，保证***及设备的安全。小机调门则用于调节小机的转速，其根据指令对小机的进汽流量进行控制，进而调整小机的转速和出力，达到控制给水流量、满足锅炉给水需求的目的。而蒸汽在小机内膨胀做功后将通过排汽管路排至凝汽器。
目前汽动给水泵的汽源多取自汽轮机第四段抽汽，其供汽量及供汽主要参数在正常情况下能够保证小汽轮机的正常运行。但当机组发生RB时，特别是给泵发生RB时，负荷快速下降，仅仅采用四段抽汽将无法满足给水出力需求，可能严重威胁给水***的运行安全。从目前掌握的情况看，当亚临界机组发生给水泵RB时，在不启动电动给水泵的前提下，仅靠单侧汽泵运行将很难保证机组给水***的运行安全，极易造成机组非停。而造成的该情况的主要原因就在于RB工况下小汽轮机汽源供汽品质的快速下降。当发生RB时，机组为保证机组的运行安全，控制***往往发出指令直接停运若干台制粉***，因而使得锅炉炉膛内燃烧强度的迅速下降。随着燃烧的迅速减弱，锅炉的产汽量和机组负荷也将不可避免地下降，而且RB过程中汽轮机的调门也会关小，多种因素的共同作用，使得机组四段抽汽的压力、温度及抽汽量等关键参数在RB过程中不断降低，小汽轮机供汽的能量品质和供汽量将在此情况下迅速下降，并最终威胁到汽动给水泵的正常出水和锅炉给水流量，进而影响机组的运行安全。因此，RB过程中抽汽能量的下降是造成运行给泵出力受限、影响给水***和机组运行安全的主要原因，而这也是当前单汽源供汽的汽动给水***中一项威胁机组安全运行的重要缺陷和短板。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种基于应用备用汽源的小机进汽控制装置及方法。
这种基于应用备用汽源的小机进汽控制装置，包括：备用汽源、进汽电动门、供气压力调整门、四抽、供汽母管压力测量装置、小机速关阀、小机调门、小汽轮机、给水泵和相应的管道；
备用汽源通过管道与进汽电动门的入口相连；进汽电动门的出口与供气压力调整门通过管道相连；四抽与小机速关阀的入口间的管道上按四抽、供气压力调整门、供汽母管压力测量装置、小机速关阀的顺序依次设有供气压力调整门和供汽母管压力测量装置；小机速关阀的出口与小机调门的入口通过管道相连；小机调门的出口与小汽轮机的入口通过管道相连；小汽轮机与给水泵相连接。
作为优选，所述备用汽源取自机组的冷再或辅汽，能够供给品质稳定且参数满足要求的蒸汽。
作为优选，在正常工况下，进汽电动门及供气压力调整门均关闭。
这种基于应用备用汽源的小机进汽控制装置的控制方法，包括步骤：
1)、在原有汽动给水泵的供汽***上，额外增加一套备用汽源供汽及调整装置；额外增加的备用汽源供汽及调整装置包括备用汽源、进汽电动门、供气压力调整门、供汽母管压力测量装置和相应的管道；
2)、在正常工况下，利用四抽对小机进行正常供汽；
3)、当发生异常情况时，给水泵跳闸，给水泵触发RB工况，进汽电动门将连锁开启，将备用汽源投入热备用状态；
4)、控制***根据供汽母管压力测量装置的测量结果对小汽轮机的进汽压力进行实时监测，得到压力测量结果；
5)当发生RB减负荷，根据步骤4)所述的压力测量结果判断四抽的供汽压力变化，若四抽的供汽压力降低，供汽母管的压力不断下降，供气压力调整门将根据压力控制算法逐步开启，根据步骤4)的压力测量结果对供汽母管的压力进行调节；维持小机出力，保证给水流量；
6)当机组正常运行或该小机发生跳闸时，进汽电动门与供气压力调整门将通过联锁逻辑关闭。
作为优选，步骤5)所述压力控制算法将供气压力设定值和实际供气压力作为两个输入，计算实际供气压力与供气压力设定值的偏差；下行设置死区函数f(x)，当输入小于或等于设置的死区时，f(x)的下行PID调节器输入偏差为0，不进行运算；下行PID调节器后还设有切换功能块，当给泵RB信号和本侧给泵运行信号同时触发的情况下，供气压力调整门采用PID运算来控制调节阀指令，否则调节阀指令为0，关闭供气压力调整门。
本发明的有益效果是：本发明可应用于各类具有汽动给水泵***的大型火电机组上。本发明可在特殊及事故工况下，如给泵RB发生时，保证汽动给水***的供汽品质，维持给水泵的出力正常，避免给水流量过低，达到保证机组安全运行，提高机组运行可靠性的目的。
附图说明
图1为汽动给水泵的结构图；
图2为基于应用备用汽源的小机进汽控制装置的结构图；
图3为备用汽源压力调节阀控制逻辑图；
图4为给水泵RB工况下小机进汽控制流程图。
附图标记说明：小机气源1、小机速关阀2、小机调门3、小汽轮机4、给水泵5、进汽电动门6、供气压力调整门7、备用汽源8、四抽9、供汽母管压力测量装置10。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
为了提高发电机组运行的可靠性，提升RB工况下机组运行的安全性，特别是给泵RB单汽泵运行时机组运行的安全性，本发明提出一种基于应用备用汽源的小机进汽控制装置及方法，在主要汽源的供汽品质和流量无法满足需求时，利用备用汽源进行补充，维持供汽的主要参数正常，保证小机的出力及给水***的正常运行，提高在事故工况下火电机组整体运行的安全性与可靠性。
本发明的主要结构如图2所示。该控制装置包括备用汽源8、进汽电动门6、供气压力调整门7、四抽9、供汽母管压力测量装置10、小机速关阀2、小机调门3、小汽轮机4、给水泵5和相应的管道；其备用汽源8可选用冷再、辅汽等供汽品质稳定的汽源。供汽母管压力测量装置10则位于小机速关阀2前，用于监视小机供汽母管压力。机组正常运行时，小机由四抽9供汽，小机调门3根据转速指令正常调节小机进汽流量，带动给水泵5出水，满足给水需求。而当发生给水泵5泵RB时，由于主机负荷快速下降，四抽9抽汽量减少，供汽压力将不断降低，并最终导致小机出力下降，并进一步影响给水流量稳定。此时，就必须尽快投入备用汽源8，以保证小机出力的正常(此处的转速指令即为小机的控制指令，小机指令的来源为：电网调度发送AGC指令(自动发电控制指令)给发电机组，即为机组的发电负荷指令，负荷指令生成锅炉指令，锅炉指令生成燃料指令、送风指令和给水指令，其中给水指令生成小机调门的转速指令)。
当发生给水泵5的RB后，首先通过连锁逻辑直接开启进汽电动门6，将备用汽源8投入热备用状态。随着负荷的下降，当四抽9供汽压力降低到一定程度时，备用汽源8的供气压力调整门7将逐步开启，对供汽母管的压力进行调节。供气压力调整门7的压力设定值参数应根据小机的进汽参数需求确定。为防止小机调门3调节与进汽电动门6的压力调节发生耦合震荡，压力控制器应设置一定死区。这样，就可保证小机的供汽压力始终处于较为合适的水平，进而保证了事故工况下汽动给水泵的出力。
当小机跳闸或处于非汽泵RB工况时，为避免备用供汽对小机的安全产生影响，备用供汽管路上的进汽电动门6应连锁关闭，调整门阀位指令应为0。
这种基于应用备用汽源的小机进汽控制装置的控制方法，其流程如图4所示，包括步骤：
1)、在原有汽动给水泵的供汽***上，额外增加一套备用汽源供汽及调整装置；额外增加的备用汽源供汽及调整装置包括备用汽源8、进汽电动门6、供气压力调整门7、供汽母管压力测量装置10和相应的管道；
2)、在正常工况下，利用四抽9对小机进行正常供汽；
3)、当发生异常情况时，给水泵5跳闸，给水泵5触发RB工况，进汽电动门6将连锁开启，将备用汽源8投入热备用状态；
4)、控制***根据供汽母管压力测量装置10的测量结果对小汽轮机4的进汽压力进行实时监测，得到压力测量结果；
5)当发生RB减负荷，根据步骤4)所述的压力测量结果判断四抽9的供汽压力变化，若四抽9的供汽压力降低，供汽母管的压力不断下降，供气压力调整门7将根据压力控制算法逐步开启，根据步骤4)的压力测量结果对供汽母管的压力进行调节；维持小机出力，保证给水流量；
6)当机组正常运行或该小机发生跳闸时，进汽电动门6与供气压力调整门7将通过联锁逻辑关闭。
步骤5)所述压力控制算法如图3所示，压力控制算法将供气压力设定值和实际供气压力作为两个输入，计算实际供气压力与供气压力设定值的偏差；下行设置死区函数f(x)，下行设置f(x)是为了增加控制死区，f(x)为自定义折线函数，X为输入，Y为输出，各大DCS控制***软件均有该功能，功能块内部设置多个端点，两个端点独立形成一段线性函数，各段线性函数相连接作为f(x)整体函数，举例说明，若设置两个端点为(x，y)对应(0,0)～(100,100)，则函数方程为Y＝X。将两个端点设置为(a，0)～(100,100)，函数方程为Y＝100*(x-a)/(100-a)，a为设置的死区，即当输入等于或小于a时，输出Y为0，即输入小于或等于设置的死区时，f(x)的下行PID调节器输入偏差为0，不进行运算；下行PID调节器后还设有切换功能块，为给水泵5的RB信号和本侧给水泵5运行信号相与，即两个信号都满足时判断条件成立，输出为TRUE，代表数字量“1”；切换块NO端输入，为数字0，切换块YES端为PID调节器输出，当判断条件成立，切换块输出为YES端，否则为NO端，图中的逻辑意思为当给水泵5的RB信号和本侧给水泵5运行信号同时触发的情况下，供气压力调整门7采用PID运算来控制调节阀指令，否则调节阀指令为0，关闭供气压力调整门7。
Claims (5)
1.一种基于应用备用汽源的小机进汽控制装置，其特征在于，包括：备用汽源(8)、进汽电动门(6)、供气压力调整门(7)、四抽(9)、供汽母管压力测量装置(10)、小机速关阀(2)、小机调门(3)、小汽轮机(4)、给水泵(5)和相应的管道；
备用汽源(8)通过管道与进汽电动门(6)的入口相连；进汽电动门(6)的出口与供气压力调整门(7)通过管道相连；四抽(9)与小机速关阀(2)的入口间的管道上按四抽(9)、供气压力调整门(7)、供汽母管压力测量装置(10)、小机速关阀(2)的顺序依次设有供气压力调整门(7)和供汽母管压力测量装置(10)；小机速关阀(2)的出口与小机调门(3)的入口通过管道相连；小机调门(3)的出口与小汽轮机(4)的入口通过管道相连；小汽轮机(4)与给水泵(5)相连接。
2.根据权利要求1所述的基于应用备用汽源的小机进汽控制装置，其特征在于：所述备用汽源(8)取自机组的冷再或辅汽。
3.根据权利要求1所述的基于应用备用汽源的小机进汽控制装置，其特征在于：在正常工况下，进汽电动门(6)及供气压力调整门(7)均关闭。
4.一种如权利要求1所述的基于应用备用汽源的小机进汽控制装置的控制方法，其特征在于，包括步骤：
1)、在原有汽动给水泵的供汽***上，额外增加一套备用汽源供汽及调整装置；额外增加的备用汽源供汽及调整装置包括备用汽源(8)、进汽电动门(6)、供气压力调整门(7)、供汽母管压力测量装置(10)和相应的管道；
2)、在正常工况下，利用四抽(9)对小机进行正常供汽；
3)、当发生异常情况时，给水泵(5)跳闸，给水泵(5)触发RB工况，进汽电动门(6)将连锁开启，将备用汽源(8)投入热备用状态；
4)、控制***根据供汽母管压力测量装置(10)的测量结果对小汽轮机(4)的进汽压力进行实时监测，得到压力测量结果；
5)当发生RB减负荷，根据步骤4)所述的压力测量结果判断四抽(9)的供汽压力变化，若四抽(9)的供汽压力降低，供汽母管的压力不断下降，供气压力调整门(7)将根据压力控制算法逐步开启，根据步骤4)的压力测量结果对供汽母管的压力进行调节；维持小机出力，保证给水流量；
6)当机组正常运行或该小机发生跳闸时，进汽电动门(6)与供气压力调整门(7)将通过联锁逻辑关闭。
5.根据权利要求4所述的基于应用备用汽源的小机进汽控制装置的控制方法，其特征在于：步骤5)所述压力控制算法将供气压力设定值和实际供气压力作为两个输入，计算实际供气压力与供气压力设定值的偏差；下行设置死区函数f(x)，当输入小于或等于设置的死区时，f(x)的下行PID调节器输入偏差为0，不进行运算；下行PID调节器后还设有切换功能块，当给泵RB信号和本侧给泵运行信号同时触发的情况下，供气压力调整门(7)采用PID运算来控制调节阀指令，否则调节阀指令为0，关闭供气压力调整门(7)。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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