CN110986024A - 660mw超临界机组给水***汽源切换控制装置及控制方法 - Google Patents

660mw超临界机组给水***汽源切换控制装置及控制方法 Download PDF

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CN110986024A CN201911064374.9A CN201911064374A CN110986024A CN 110986024 A CN110986024 A CN 110986024A CN 201911064374 A CN201911064374 A CN 201911064374A CN 110986024 A CN110986024 A CN 110986024A
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朱理强
李振
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郑黎明
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Abstract

本发明公开了660MW超临界机组给水***汽源切换控制装置及控制方法。属于超临界机组给水***技术领域。超临界机组给水***在FCB发生时汽源切换控制的易于操作，可靠性好。包括控制器、锅炉、一号管、二号管、三号管、四号管、给水泵汽轮机、呈T字型的三通管、辅助蒸汽联箱和主蒸汽轮机；在一号管上设有截止阀；在二号管上设有切换阀；在三号管上设有主力阀；在四号管上设有低压调节阀；主力阀包括抽汽逆止阀和电动阀；三通管的左端管口中心线与三通管的右端管口中心线落在同一条水平直线上，三通管的下端管口中心线与三通管的右端管口中心线互相垂直。

Description

660MW超临界机组给水***汽源切换控制装置及控制方法
技术领域
本发明涉及超临界机组给水***汽源切换控制技术领域，具体660MW超临界机组给水***汽源切换控制装置及控制方法。
背景技术
由于超临界机组甩负荷时候，给水***的给水泵汽轮机主要动力汽源失去，为了维持给水***的正常运行，避免锅炉的给水流量的大幅度波动，需要将动力汽源切换为辅助汽源。而辅助汽源的压力、温度与常规动力汽源存在不小的差异，辅助汽源压力过大时，给水***流量会波动，辅助汽源压力过小时，给水流量会大幅减小，可能会引起停炉风险。辅助汽源连接至动力汽源的阀门开启的时间与各个开度的时长也会影响到给水***汽源动力的供给，从而影响给水***给水流量的大小及稳定性。目前，超临界机组给水***在FCB发生时汽源切换控制的稳定性差。
发明内容
本发明是为了解决现有超临界机组给水***在FCB发生时汽源切换控制的稳定性差的不足，提供一种超临界机组给水***在FCB发生时汽源切换控制的易于操作，可靠性好的660MW超临界机组给水***汽源切换控制装置及控制方法。
以上技术问题是通过下列技术方案解决的：
660MW超临界机组给水***汽源切换控制装置,包括控制器、锅炉、调试用汽流经的一号管、中压进汽流经的二号管、主力汽源流经的三号管、汇集蒸汽流经的四号管、给水泵汽轮机、呈T字型的三通管、辅助蒸汽联箱和主蒸汽轮机；
在一号管上设有截止阀；在二号管上设有切换阀；在三号管上设有主力阀；在四号管上设有低压调节阀；主力阀包括抽汽逆止阀和电动阀；
三通管的左端管口中心线与三通管的右端管口中心线落在同一条水平直线上，三通管的下端管口中心线与三通管的右端管口中心线互相垂直；
一号管的一端管口以0度水平方式对接连接在三通管的左端管口上，一号管的另一端管口对接连接在辅助蒸汽联箱上；
二号管的一端管口连通连接在截止阀与三通管之间的一号管上，并且一号管与二号管以89度夹角连接；二号管的另一端管口对接连接在锅炉的蒸汽出口上；
三号管的一端管口以0度水平方式对接连接在三通管的右端管口上，三号管的另一端管口对接连接在主蒸汽轮机的抽汽口上；
四号管的上端管口以0度竖直方式对接连接在三通管的下端管口上，四号管的下端管口对接连接在给水泵汽轮机的进汽口上；
抽汽逆止阀设置在三通管和电动阀之间的三号管上；
四号管的下端管口对接连接在给水泵汽轮机的进汽口上；
一号管的另一端管口、二号管的另一端管口和三号管的另一端管口分别对接连接在锅炉的三个蒸汽出口上；
在一号管上设有流量计，在二号管上也设有流量计，在三号管上也设有流量计，在四号管上也设有流量计；
给水泵汽轮机的控制端、截止阀的控制端、切换阀的控制端、低压调节阀的控制端、抽汽逆止阀的控制端、电动阀的控制端和各个流量计都分别与控制器相连接。
抽汽逆止阀的作用是在中压进汽的汽源失去是用作时起快速隔离作用。通过调节低压调节阀的开度调整进汽流量，控制给水流量与实际工况相匹配。
本方案通过对FCB发生时，能通过精确算法对切换阀阶跃开启开度进行计算，最大程度的减少给水泵汽轮机蒸汽流量的波动，同时切换阀的阶跃开启后，对蒸汽压力设定值进行计算，与当时的锅炉负荷相匹配，为给水泵汽轮机提供了稳定的蒸汽压力，避免了蒸汽压力的波动。对低压调节阀控制的蒸汽流量设定值进行计算，与当时锅炉负荷进行精确的匹配，控制锅炉给水流量与锅炉负荷相匹配，保证了FCB发生时给水***的稳定。该FCB工况下的汽源切换控制方法安全性高，可靠性好，结构简单。超临界机组给水***在FCB发生时汽源切换控制的易于操作，可靠性好。本方案通过蒸汽流量平衡、辅助以压力控制，实现主力汽源与中压进汽蒸汽汽源的切换，保持给水***的稳定。
作为优选，三通管设置在给水泵汽轮机上方的4米高度处。三通管离给水泵汽轮机上表面4米高度处的高度，便于让汇聚的蒸汽流形成较好的驱动蒸汽流。
作为优选，四号管的管心线垂直布置。蒸汽流易在管内形成竖直向下的驱动蒸汽流，降低管壁对蒸汽流的阻挡，蒸汽流流速效果好。
用于660MW超临界机组给水***汽源切换控制装置的控制方法,控制方法包括切换阀的阶跃开启开度精准定位计算过程，其计算过程如下：
根据蒸汽流量平衡关系有如下公式（1）所示的关系：
Q4= Q1 +Q2 +Q3（1）
其中Q4为四号管内通过的蒸汽流量(t/h)，Q1为一号管内通过的蒸汽流量(t/h)，Q2为二号管内通过的蒸汽流量(t/h)，Q3为三号管内通过的蒸汽流量(t/h)；
Q1、Q3均可通过分别设置在一号管上的流量检测计和设置在三号管上的流量检测计读取实时蒸汽流量值；
Q2的实时蒸汽流量值与切换阀开启的开度kv（%）、二号管上的切换阀前蒸汽焓值H（J/kg）、切换阀前蒸汽压力P（MPa）、切换阀前后差压△P，则根据切换阀流量计算有如下公式（2）所示的关系：
（2）
机组正常运行期间由三号管上的主力汽源供汽，维持给水泵汽轮机的正常试运转，FCB（(FASTCUTBACK)是机组快速甩负荷至带厂用电运行,也就是我们常说的小岛运行）工况发生瞬间，主力汽源失去，根据公式（1），为保持给水流量的稳定，在FCB工况发生瞬间需要避免Q4大幅度波动，因此需要阶跃开启切换阀，增加Q2流量，Q2瞬间增加的流量等于失去的蒸汽流量Q3，用以维持Q4蒸汽流量平衡；
FCB工况发生瞬间，切换阀开启的开度kv值由公式（2）推算确定，如公式（3）所示：
(3)
切换阀前蒸汽压力P由锅炉负荷L（%）决定，呈一定线性关系；
当L≤30时，P=0.58；
当30<L≤40时，P=0.58+（L-30）*0.006；
当40<L≤50时，P=0.62+（L-40）*0.006；
当50<L≤60时，P=0.68+（L-50）*0.008；
当60<L≤70时，P=0.76+（L-60）*0.011；
当70<L≤80时，P=0.87+（L-70）*0.013；
当80<L≤90时，P=1.00+（L-80）*0.012；
当90<L≤95时，P=1.12+（L-90）*0.022；
当95<L≤100时，P=1.23+（L-95）*0.022；
当L＞100时，P=1.23；
FCB工况发生后，切换阀阶跃开启至上述开度，同时通过控制器来自动维持锅炉负荷L对应的四号管内的蒸汽压力，避免FCB工况发生时四号管内蒸汽压力大幅度波动，影响给水泵汽轮机的给水流量跳变。
作为优选，控制方法还包括给水流量的自动控制过程，其控制过程如下：
在切换阀阶跃开启后，通过控制器自动维持四号管内的蒸汽压力与当时的锅炉负荷相匹配；同时，低压调节阀对进入给水泵汽轮机的蒸汽流量进行控制，用以控制给水泵汽轮机转速，使给水流量与锅炉负荷相匹配；
低压调节阀控制的给水流量设定值T由锅炉负荷L（%）决定，呈一定线性关系；
当L≤30时，T=600；
当30<L≤40时，T=600+（L-30）*15.4；
当40<L≤50时，T=754+（L-40）*17.1；
当50<L≤60时，T=925+（L-50）*16.0；
当60<L≤70时，T=1085+（L-60）*21.8；
当70<L≤80时，T=1303+（L-70）*20.2；
当80<L≤85时，T=1505+（L-80）*23；
当85<L≤90时，T=1620+（L-85）*22；
当90<L≤100时，T=1730+（L-90）*22；
当L＞100时，T=1950；
上述给水流量设定值与实际给水流量进行比较，比较后的偏差进入PID控制模块进行运算，运算结果作用于低压调节阀，用以控制给水泵汽轮机的给水流量，以确保给水泵汽轮机的给水流量与锅炉负荷相匹配。
通过FCB发生时，切换阀阶跃开启开度的精确计算定位，精准开启切换阀以补偿因给水泵汽轮机的动力汽源丢的蒸汽失量。并按照锅炉负荷对应的给水泵汽轮机进汽压力，切换阀自动控制，实现给水泵汽轮机的进汽压力与负荷相匹配。同时，根据锅炉负荷，准确计算出对应的给水流量需求，作为低压调节阀的自动控制的设定值，自动调节给水流量，与FCB后的实际锅炉负荷相匹配。通过本方案，给水控制***自动适应FCB工况，避免了因为机组甩负荷给水流量大幅度波动，满足FCB工况要求，并且安全性高，可靠性好，结构简单。
本发明能够达到如下效果：
本发明通过对FCB发生时，能通过精确算法对切换阀阶跃开启开度进行计算，最大程度的减少给水泵汽轮机蒸汽流量的波动，同时切换阀的阶跃开启后，对蒸汽压力设定值进行计算，与当时的锅炉负荷相匹配，为给水泵汽轮机提供了稳定的蒸汽压力，避免了蒸汽压力的波动。对低压调节阀控制的蒸汽流量设定值进行计算，与当时锅炉负荷进行精确的匹配，控制锅炉给水流量与锅炉负荷相匹配，保证了FCB发生时给水***的稳定。该FCB工况下的汽源切换控制方法安全性高，可靠性好，超临界机组给水***在FCB发生时汽源切换控制的易于操作，可靠性好。安全性好，可靠性高。
附图说明
图1为本发明的一种管路连接结构示意图。
图2是本发明的一种电路原理连接结构示意框图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
实施例：660MW超临界机组给水***汽源切换控制装置,参见图1-2所示。包括控制器17、锅炉16、调试用汽流经的一号管7、中压进汽流经的二号管8、主力汽源流经的三号管9、汇集蒸汽流经的四号管2、给水泵汽轮机1、呈T字型的三通管6、辅助蒸汽联箱161和主蒸汽轮机162；
在一号管上设有截止阀10；在二号管上设有切换阀11；在三号管上设有主力阀21；在四号管上设有低压调节阀19；主力阀包括抽汽逆止阀12和电动阀15；
三通管的左端管口中心线与三通管的右端管口中心线落在同一条水平直线上，三通管的下端管口中心线与三通管的右端管口中心线互相垂直；
一号管的一端管口以0度水平方式对接连接在三通管的左端管口3上，一号管的另一端管口对接连接在辅助蒸汽联箱上；
二号管的一端管口连通连接在截止阀与三通管之间的一号管上，并且一号管与二号管以89度夹角连接；二号管的另一端管口对接连接在锅炉的蒸汽出口上；
三号管的一端管口以0度水平方式对接连接在三通管的右端管口4上，三号管的另一端管口对接连接在主蒸汽轮机的抽汽口上；
四号管的上端管口以0度竖直方式对接连接在三通管的下端管口5上，四号管的下端管口对接连接在给水泵汽轮机的进汽口上；
抽汽逆止阀设置在三通管和电动阀之间的三号管上；
四号管的下端管口对接连接在给水泵汽轮机的进汽口上；
一号管的另一端管口、二号管的另一端管口和三号管的另一端管口分别对接连接在锅炉的三个蒸汽出口上；
在一号管上设有流量计13，在二号管上也设有流量计14，在三号管上也设有流量计22，在四号管上也设有流量计20；
给水泵汽轮机的控制端、截止阀的控制端、切换阀的控制端、低压调节阀的控制端、抽汽逆止阀的控制端、电动阀的控制端和各个流量计都分别与控制器相连接。
三通管设置在给水泵汽轮机上方的4米高度处。四号管的管心线垂直布置。
用于660MW超临界机组给水***汽源切换控制装置的控制方法,控制方法包括切换阀的阶跃开启开度精准定位计算过程，其计算过程如下：
根据蒸汽流量平衡关系有如下公式（1）所示的关系：
Q4= Q1 +Q2 +Q3（1）
其中Q4为四号管内通过的蒸汽流量(t/h)，Q1为一号管内通过的蒸汽流量(t/h)，Q2为二号管内通过的蒸汽流量(t/h)，Q3为三号管内通过的蒸汽流量(t/h)；
Q1、Q3均可通过分别设置在一号管上的流量检测计和设置在三号管上的流量检测计读取实时蒸汽流量值；
Q2的实时蒸汽流量值与切换阀开启的开度kv（%）、二号管上的切换阀前蒸汽焓值H（J/kg）、切换阀前蒸汽压力P（MPa）、切换阀前后差压△P，则根据切换阀流量计算有如下公式（2）所示的关系：
（2）
机组正常运行期间由三号管上的主力汽源供汽，维持给水泵汽轮机的正常试运转，FCB（(FASTCUTBACK)是机组快速甩负荷至带厂用电运行,也就是我们常说的小岛运行）工况发生瞬间，主力汽源失去，根据公式（1），为保持给水流量的稳定，在FCB工况发生瞬间需要避免Q4大幅度波动，因此需要阶跃开启切换阀，增加Q2流量，Q2瞬间增加的流量等于失去的蒸汽流量Q3，用以维持Q4蒸汽流量平衡；
FCB工况发生瞬间，切换阀开启的开度kv值由公式（2）推算确定，如公式（3）所示：
(3)
切换阀前蒸汽压力P由锅炉负荷L（%）决定，呈一定线性关系；
当L≤30时，P=0.58；
当30<L≤40时，P=0.58+（L-30）*0.006；
当40<L≤50时，P=0.62+（L-40）*0.006；
当50<L≤60时，P=0.68+（L-50）*0.008；
当60<L≤70时，P=0.76+（L-60）*0.011；
当70<L≤80时，P=0.87+（L-70）*0.013；
当80<L≤90时，P=1.00+（L-80）*0.012；
当90<L≤95时，P=1.12+（L-90）*0.022；
当95<L≤100时，P=1.23+（L-95）*0.022；
当L＞100时，P=1.23；
FCB工况发生后，切换阀阶跃开启至上述开度，同时通过控制器来自动维持锅炉负荷L对应的四号管内的蒸汽压力，避免FCB工况发生时四号管内蒸汽压力大幅度波动，影响给水泵汽轮机的给水流量跳变。
控制方法还包括给水流量的自动控制过程，其控制过程如下：
在切换阀阶跃开启后，通过控制器自动维持四号管内的蒸汽压力与当时的锅炉负荷相匹配；同时，低压调节阀对进入给水泵汽轮机的蒸汽流量进行控制，用以控制给水泵汽轮机转速，使给水流量与锅炉负荷相匹配；
低压调节阀控制的给水流量设定值T由锅炉负荷L（%）决定，呈一定线性关系；
当L≤30时，T=600；
当30<L≤40时，T=600+（L-30）*15.4；
当40<L≤50时，T=754+（L-40）*17.1；
当50<L≤60时，T=925+（L-50）*16.0；
当60<L≤70时，T=1085+（L-60）*21.8；
当70<L≤80时，T=1303+（L-70）*20.2；
当80<L≤85时，T=1505+（L-80）*23；
当85<L≤90时，T=1620+（L-85）*22；
当90<L≤100时，T=1730+（L-90）*22；
当L＞100时，T=1950；
上述给水流量设定值与实际给水流量进行比较，比较后的偏差进入PID控制模块进行运算，运算结果作用于低压调节阀，用以控制给水泵汽轮机的给水流量，以确保给水泵汽轮机的给水流量与锅炉负荷相匹配。
本实施例通过对FCB发生时，通过精确算法对切换阀阶跃开启开度进行计算，最大程度得减少给水泵汽轮机蒸汽流量的波动，同时切换阀阶跃开启后，对蒸汽压力设定值进行计算，与当时的锅炉负荷相匹配，为给水泵汽轮机提供了稳定的蒸汽压力，避免了蒸汽压力的波动。对低压调节阀控制的蒸汽流量设定值进行计算，与当时锅炉负荷进行精确的匹配，控制锅炉给水流量与锅炉负荷相匹配，保证了FCB发生时给水***的稳定。该FCB工况下的汽源切换控制方法安全性高，可靠性好，结构简单。本实施例通过蒸汽流量平衡、辅助以压力控制，实现主力汽源与中压进汽蒸汽汽源的切换，保持给水***的稳定。

Claims (5)

1.660MW超临界机组给水***汽源切换控制装置,其特征在于，包括控制器（17）、锅炉（16）、调试用汽流经的一号管（7）、中压进汽流经的二号管（8）、主力汽源流经的三号管（9）、汇集蒸汽流经的四号管（2）、给水泵汽轮机（1）、呈T字型的三通管（6）、辅助蒸汽联箱（161）和主蒸汽轮机（162）；
在一号管上设有截止阀（10）；在二号管上设有切换阀（11）；在三号管上设有主力阀（21）；在四号管上设有低压调节阀（19）；主力阀包括抽汽逆止阀（12）和电动阀（15）；
三通管的左端管口中心线与三通管的右端管口中心线落在同一条水平直线上，三通管的下端管口中心线与三通管的右端管口中心线互相垂直；
一号管的一端管口以0度水平方式对接连接在三通管的左端管口（3）上，一号管的另一端管口对接连接在辅助蒸汽联箱上；
二号管的一端管口连通连接在截止阀与三通管之间的一号管上，并且一号管与二号管以89度夹角连接；二号管的另一端管口对接连接在锅炉的蒸汽出口上；
三号管的一端管口以0度水平方式对接连接在三通管的右端管口（4）上，三号管的另一端管口对接连接在主蒸汽轮机的抽汽口上；
四号管的上端管口以0度竖直方式对接连接在三通管的下端管口（5）上，四号管的下端管口对接连接在给水泵汽轮机的进汽口上；
抽汽逆止阀设置在三通管和电动阀之间的三号管上；
四号管的下端管口对接连接在给水泵汽轮机的进汽口上；
一号管的另一端管口、二号管的另一端管口和三号管的另一端管口分别对接连接在锅炉的三个蒸汽出口上；
在一号管上设有流量计（13），在二号管上也设有流量计（14），在三号管上也设有流量计（22），在四号管上也设有流量计（20）；
给水泵汽轮机的控制端、截止阀的控制端、切换阀的控制端、低压调节阀的控制端、抽汽逆止阀的控制端、电动阀的控制端和各个流量计都分别与控制器相连接。
2.根据权利要求1所述的660MW超临界机组给水***汽源切换控制装置,其特征在于，三通管设置在给水泵汽轮机上方的4米高度处。
3.根据权利要求1所述的660MW超临界机组给水***汽源切换控制装置,其特征在于，四号管的管心线垂直布置。
4.用于权利要求1所述的660MW超临界机组给水***汽源切换控制装置的控制方法,其特征在于，控制方法包括切换阀的阶跃开启开度精准定位计算过程，其计算过程如下：
根据蒸汽流量平衡关系有如下公式（1）所示的关系：
Q4= Q1 +Q2 +Q3（1）
其中Q4为四号管内通过的蒸汽流量(t/h)，Q1为一号管内通过的蒸汽流量(t/h)，Q2为二号管内通过的蒸汽流量(t/h)，Q3为三号管内通过的蒸汽流量(t/h)；
Q1、Q3均可通过分别设置在一号管上的流量检测计和设置在三号管上的流量检测计读取实时蒸汽流量值；
Q2的实时蒸汽流量值与切换阀开启的开度kv（%）、二号管上的切换阀前蒸汽焓值H（J/kg）、切换阀前蒸汽压力P（MPa）、切换阀前后差压△P，则根据切换阀流量计算有如下公式（2）所示的关系：
（2）
机组正常运行期间由三号管上的主力汽源供汽，维持给水泵汽轮机的正常试运转，工况发生瞬间，主力汽源失去，根据公式（1），为保持给水流量的稳定，在FCB工况发生瞬间需要避免Q4大幅度波动，因此需要阶跃开启切换阀，增加Q2流量，Q2瞬间增加的流量等于失去的蒸汽流量Q3，用以维持Q4蒸汽流量平衡；
FCB工况发生瞬间，切换阀开启的开度kv值由公式（2）推算确定，如公式（3）所示：
(3)
切换阀前蒸汽压力P由锅炉负荷L（%）决定，呈一定线性关系；
当L≤30时，P=0.58；
当30<L≤40时，P=0.58+（L-30）*0.006；
当40<L≤50时，P=0.62+（L-40）*0.006；
当50<L≤60时，P=0.68+（L-50）*0.008；
当60<L≤70时，P=0.76+（L-60）*0.011；
当70<L≤80时，P=0.87+（L-70）*0.013；
当80<L≤90时，P=1.00+（L-80）*0.012；
当90<L≤95时，P=1.12+（L-90）*0.022；
当95<L≤100时，P=1.23+（L-95）*0.022；
当L＞100时，P=1.23；
FCB工况发生后，切换阀阶跃开启至上述开度，同时通过控制器来自动维持锅炉负荷L对应的四号管内的蒸汽压力，避免FCB工况发生时四号管内蒸汽压力大幅度波动，影响给水泵汽轮机的给水流量跳变。
5.根据权利要求4所述的660MW超临界机组给水***汽源切换控制装置的控制方法,其特征在于，控制方法还包括给水流量的自动控制过程，其控制过程如下：
在切换阀阶跃开启后，通过控制器自动维持四号管内的蒸汽压力与当时的锅炉负荷相匹配；同时，低压调节阀对进入给水泵汽轮机的蒸汽流量进行控制，用以控制给水泵汽轮机转速，使给水流量与锅炉负荷相匹配；
低压调节阀控制的给水流量设定值T由锅炉负荷L（%）决定，呈一定线性关系；
当L≤30时，T=600；
当30<L≤40时，T=600+（L-30）*15.4；
当40<L≤50时，T=754+（L-40）*17.1；
当50<L≤60时，T=925+（L-50）*16.0；
当60<L≤70时，T=1085+（L-60）*21.8；
当70<L≤80时，T=1303+（L-70）*20.2；
当80<L≤85时，T=1505+（L-80）*23；
当85<L≤90时，T=1620+（L-85）*22；
当90<L≤100时，T=1730+（L-90）*22；
当L＞100时，T=1950；
上述给水流量设定值与实际给水流量进行比较，比较后的偏差进入PID控制模块进行运算，运算结果作用于低压调节阀，用以控制给水泵汽轮机的给水流量，以确保给水泵汽轮机的给水流量与锅炉负荷相匹配。
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