CN112947609B - 一种滑压运行机组的主蒸汽压力设定控制策略和*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种滑压运行机组的主蒸汽压力设定控制***及方法，通过机组负荷指令变化判断机组处于升负荷阶段，当主蒸汽压力的下降速率超过第一设定值时，主蒸汽压力设定值变化速率切为零；通过机组负荷指令变化判断机组处于降负荷阶段，当主蒸汽压力的上升速率超过第二设定值时，主蒸汽压力设定值变化速率切为零。根据负荷变动的情况调整压力设定值的变化速率，从而减少压力控制过程中主蒸汽压力设定值和实际压力之间的差值，减少因锅炉燃烧响应延迟引发的的压力大幅波动，实现机组滑压运行的稳定。

Description

一种滑压运行机组的主蒸汽压力设定控制策略和***

技术领域

本发明涉及电力***技术领域，具体为一种滑压运行机组的主蒸汽压力设定控制策略和***。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

滑压运行时调节阀处于全开或者开度不变，根据负荷的波动调节进入锅炉的燃料量、给水量以及空气量，从而使锅炉出口处的蒸汽压力和流量随着负荷的变化而变化，这个过程中蒸汽温度不变，从而实现发电功率的调节。汽轮机滑压运行时，机组功率的变化是通过调节主蒸汽压力的大小来实现的，故主蒸汽压力与机组功率的变化同步。汽轮机滑压运行方式有纯滑压运行、节流滑压以及复合滑压三种方式。其中，纯滑压运行和节流滑压运行既可以采用节流配汽，也可以采用喷嘴配汽，而复合滑压运行方式一般采用喷嘴配汽。

机组在变负荷中采用复合滑压运行方式能够保持较好的热经济性，同时也能保证较好的负荷响应能力，故在实际应用中应用较多。

在现有的大容量机组中，特别是超超临界百万机组，已实现全程滑压运行，在满足机组效率及经济性的同时，还需要满足电网调度的需求。对于汽轮机而言，电网调度需求的改变意味着机组负荷的改变，而滑压运行是依靠锅炉输出的蒸汽压力和温度来控制汽轮机的输出功率，汽轮机的蒸汽压力设定值跟随负荷指令改变致使变负荷过程中蒸汽压力设定值与实际值存在控制偏差过大，导致锅炉主控***相关的控制参数(给水流量、燃料量、风量)过调而影响机组后续的参数稳定。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种滑压运行机组的主蒸汽压力设定控制策略及***，能够根据机组负荷变动的情况调整锅炉压力设定值的变化速率，从而减少锅炉燃烧响应延迟引发的的压力大幅波动，实现机组滑压运行的稳定。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供一种滑压运行机组的主蒸汽压力设定控制策略，包括以下步骤：

通过机组负荷指令变化判断机组的变负荷阶段；

当机组处于升负荷阶段，且主蒸汽压力的下降速率超过第一设定值时，主蒸汽压力设定值变化速率切为零；

当机组处于降负荷阶段，且主蒸汽压力的上升速率超过第二设定值时，主蒸汽压力设定值变化速率切为零。

机组负荷指令为依据电网调度形成的控制机组输出功率的指令。

主蒸汽压力设定值为依据机组输出功率目标值设定的满足机组负荷变化需求的蒸汽压力设定值。

主蒸汽压力设定值变化速率为升负荷阶段或降负荷阶段时，满足负荷变化需求的主蒸汽压力设定值单位时间内的变化量。

升负荷阶段，锅炉实际主蒸汽压力先下降，然后待锅炉燃烧响应一段时间后再回升跟随至压力设定值。

主蒸汽压力的下降速率为，升负荷阶段锅炉实际主蒸汽压力先下降部分的速率。

降负荷阶段，锅炉实际主蒸汽压力先升高，然后待锅炉燃烧响应一段时间后再回落跟随至压力设定值。

主蒸汽压力的上升速率为，降负荷阶段锅炉实际主蒸汽压力先升高部分的速率。

在机组滑压运行升负荷过程中，锅炉响应负荷变化的速率落后于汽机升负荷变化速率。

在机组滑压运行降负荷过程中，锅炉响应负荷变化的速率落后于汽机降负荷变化速率。

本发明的第二个方面提供一种滑压运行机组的主蒸汽压力设定控制***，包括：

负荷判断模块，用于依据机组负荷指令变化判断机组的负荷阶段；

主蒸汽压力设定模块，根据负荷判断模块给出的机组负荷阶段调整主蒸汽压力设定值变化速率，具体为：

当机组处于升负荷阶段，且主蒸汽压力的下降速率超过第一设定值时，主蒸汽压力设定值变化速率切为零；

当机组处于降负荷阶段，且主蒸汽压力的上升速率超过第二设定值时，主蒸汽压力设定值变化速率切为零。

与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

1、根据负荷变动的情况调整压力设定值的变化速率，从而减少压力控制过程中主蒸汽压力设定值和实际压力之间的差值，减少因锅炉燃烧响应延迟引发的的压力大幅波动，实现机组滑压运行的稳定。

2、避免升负荷过程中，主蒸汽压力设定值跟随负荷指令上涨，而锅炉提供的蒸汽不能立即上升至设定值，致使主蒸汽压力设定值与实际值偏差过大，导致锅炉主控相关控制参数(给水流量、燃料量、风量)过调而影响机组后续的参数稳定。

3、避免降负荷过程中，主蒸汽压力设定值跟随负荷指令下降，而锅炉提供的蒸汽不能立即下降至设定值，致使主蒸汽压力设定值与实际值偏差过大，导致锅炉主控相关控制参数(给水流量、燃料量、风量)过调而影响机组后续的参数稳定。

附图说明

构成本发明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。

图1是本发明一个或多个实施例提供的控制过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术中所描述的，汽轮机的运行与电网的调度密切相关，电网调度需求的改变意味着机组负荷的改变，而滑压运行是依靠锅炉输出的蒸汽压力和温度来控制汽轮机的输出功率。

通常情况下，汽轮机存在滑压运行和定压运行，定压运行在机组高负荷时经济性更好，对负荷反映速度更快，而机组低负荷时节流损失大，给泵电耗高。而在滑压运行时，对负荷反映速度慢，低负荷时损失更小，高负荷时效率低，所以目前的机组通常在低负荷时采用滑压运行，而高负荷时切换为定压运行。

而在已经实现全程滑压运行的大容量机组中，特别是超超临界百万机组，会依据负荷指令为汽轮机设置一个所需的蒸汽压力设定值，锅炉依靠这个蒸汽压力设定值为汽轮机提供更多或是更少的蒸汽，而锅炉存在燃烧响应延迟，单位时间内，锅炉响应负荷的速率与汽轮机改变负荷的速率并不匹配，这会导致蒸汽压力设定值与实际值偏差过大，使得锅炉主控***相关的控制参数(给水流量、燃料量、风量)过调而影响机组后续的参数稳定。

例如：当汽轮机升负荷时，机组需要锅炉提供更多的蒸汽来支持逐步升高的负荷，会设置一个满足升负荷需求的蒸汽压力设定值，这个设定值是不断升高的，设定值和锅炉输出的蒸汽压力实际值之间具有压力设定值变化速率这一参数，用来监测锅炉输出的实际蒸汽压力与所需的设定蒸汽压力之间的变化速率，从而防止蒸汽压力升压过快而出现事故，而锅炉则要依据这个不断升高的蒸汽压力设定值来为汽轮机提供更多的蒸汽，而锅炉需要加大风量、消耗更多燃料、补水等一系列动作才能满足汽轮机升负荷时所需的“更多的蒸汽量”，这个过程并不是立即响应的，存在燃烧响应延迟，会导致在机组升负荷时，锅炉响应负荷的速率落后于汽轮机的升负荷速率，如果体现在锅炉输出的蒸汽曲线上，则实际主蒸汽压力会先下降然后再回升至压力设定值，此种情况下，主蒸汽压力设定值与实际值偏差过大，会导致锅炉主控相关控制参数(给水流量、燃料量、风量)过度调节，或是触发某些连锁保护机制。而在回升至压力设定值之后，又会因为锅炉燃烧响应延迟的影响，使实际蒸汽压力超过汽轮机所需的蒸汽压设定值，这又会导致锅炉无法提供稳定且平衡的蒸汽压，使得后续机组无法完成升负荷的操作，从而影响机组后续的参数稳定。

而在汽轮机降负荷时，与上述过程同理，同样存在锅炉响应负荷的速率落后于汽轮机的升负荷速率的影响，导致锅炉主控相关参数过调使得机组失衡。

实施例一：

如图1所示，一种滑压运行机组的主蒸汽压力设定控制策略，包括以下步骤：

通过机组负荷指令变化判断机组的负荷阶段；

当机组处于升负荷阶段，且主蒸汽压力的下降速率超过第一设定值时，主蒸汽压力设定值变化速率切为零；

当机组处于降负荷阶段，且主蒸汽压力的上升速率超过第二设定值时，主蒸汽压力设定值变化速率切为零。

在机组滑压运行过程中，通过负荷指令变化判断机组处于升负荷阶段，根据正常运行工况，锅炉响应负荷变化的速率落后于汽机升负荷变化速率，实际主蒸汽压力先下降然后待锅炉燃烧响应一段时间后再回升跟随至压力设定值。

所以当主蒸汽压力的下降速率超过第一设定值时，主蒸汽压力设定变化速率切为零，目的是避免升负荷过程中，主蒸汽压力设定值跟随负荷指令上涨，而锅炉提供的蒸汽不能立即上升至设定值，致使主蒸汽压力设定值与实际值偏差过大，导致锅炉主控相关控制参数(给水流量、燃料量、风量)过调而影响机组后续的参数稳定。

在机组滑压运行过程中，通过负荷指令变化判断机组处于降负荷阶段，根据正常运行工况，锅炉响应负荷变化的速率落后于汽机降负荷变化速率，实际主蒸汽压力先升高然后待锅炉燃烧响应一段时间后再回落跟随至压力设定值。

所以当主蒸汽压力的上升速率超过第二设定值时，主蒸汽压力设定变化速率切为零，目的是避免降负荷过程中，主蒸汽压力设定值跟随负荷指令下降，而锅炉提供的蒸汽不能立即下降至设定值，致使主蒸汽压力设定值与实际值偏差过大，导致锅炉主控相关控制参数(给水流量、燃料量、风量)过调而影响机组后续的参数稳定。

关于“第一设定值”和“第二设定值”，这两个值依据不同型号的锅炉、汽轮机以及不同类型的燃料，结合锅炉与汽轮机实际的运行经验决定，在实际负荷变化过程中，主蒸汽压力被动跟随压力设定值变化，由于锅炉燃烧的响应速率相对于机组负荷变化速率更慢。

升负荷下，锅炉无法立即产生足够量的蒸汽来支持升负荷的机组需求，会在短时间内形成蒸汽的需求缺口，一段时间后这个蒸汽需求的缺口才能补充完毕，直观体现为升负荷过程中，主蒸汽压力先降再升。

降负荷下，锅炉同样无法立即减少产生的蒸汽量，会在短时间内出现多余的蒸汽富余，一段时间后多余的蒸汽被消耗完或是被分流至其他设备，因此在降负荷过程中，主蒸汽压力直观体现为先升再降。

此外，在某些负荷变化阶段，由于锅炉的蓄热能力无法满足负荷变化需求，会导致主蒸汽压力快速下降，此时的压力变化速率会快于锅炉燃烧响应延迟的变化量，会在变负荷过程的某一时间点下，压力设定值与实际压力值偏差过大，同样导致锅炉主控相关参数短时失衡，致使后续变负荷阶段结束后锅炉主要参数超调，不利于机组稳定控制。

而通过判断锅炉实际压力的变化速率，使压力设定值在快要触发锅炉主控参数超调时，人为的将压力的变化速率切为零，使其停止变化从而避免锅炉超调，待锅炉响应延迟结束实际压力回升稳定后，再进行升负荷过程中的变化速率监测。

相应的，降负荷阶段的机制与升负荷阶段类似。

根据负荷变动的情况调整压力设定值的变化速率，从而减少压力控制过程中主蒸汽压力设定值和实际压力之间的差值，减少因锅炉燃烧响应延迟引发的的压力大幅波动，实现机组滑压运行的稳定。

实施例二

本实施例提供了一种滑压运行机组的主蒸汽压力设定控制***，包括：

负荷判断模块，通过机组负荷指令变化判断机组的负荷阶段；

主蒸汽压力设定模块，根据负荷判断模块给出的机组负荷阶段调整主蒸汽压力设定值变化速率，具体为：

当机组处于升负荷阶段，且主蒸汽压力的下降速率超过第一设定值时，主蒸汽压力设定值变化速率切为零；

当机组处于降负荷阶段，且主蒸汽压力的上升速率超过第二设定值时，主蒸汽压力设定值变化速率切为零。

根据负荷变动的情况调整压力设定值的变化速率，从而减少压力控制过程中主蒸汽压力设定值和实际压力之间的差值，减少因锅炉燃烧响应延迟引发的的压力大幅波动，实现机组滑压运行的稳定。

实施例三

本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的一种滑压运行机组的主蒸汽压力设定控制策略中的步骤。

根据负荷变动的情况调整压力设定值的变化速率，从而减少压力控制过程中主蒸汽压力设定值和实际压力之间的差值，减少因锅炉燃烧响应延迟引发的的压力大幅波动，实现机组滑压运行的稳定。

实施例四

本实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的一种滑压运行机组的主蒸汽压力设定控制策略中的步骤。

根据负荷变动的情况调整压力设定值的变化速率，从而减少压力控制过程中主蒸汽压力设定值和实际压力之间的差值，减少因锅炉燃烧响应延迟引发的的压力大幅波动，实现机组滑压运行的稳定。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。

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 (6)

1.一种滑压运行机组的主蒸汽压力设定控制策略，其特征在于：包括以下步骤：

通过机组负荷指令变化判断机组的变负荷阶段；

当机组处于升负荷阶段，且主蒸汽压力的下降速率超过第一设定值时，主蒸汽压力设定值变化速率切为零；

当机组处于降负荷阶段，且主蒸汽压力的上升速率超过第二设定值时，主蒸汽压力设定值变化速率切为零；

所述升负荷阶段，锅炉正常运行时，实际主蒸汽压力先下降，然后待锅炉经过一段时间燃烧响应后再回升跟随至压力设定值；所述主蒸汽压力的下降速率为：升负荷阶段锅炉实际主蒸汽压力先下降部分的速率；

所述降负荷阶段，锅炉正常运行时，实际主蒸汽压力先升高，然后待锅炉经过一段时间燃烧响应后再回落跟随至压力设定值；所述主蒸汽压力的上升速率为，降负荷阶段锅炉实际主蒸汽压力先升高部分的速率。

2.如权利要求1所述的一种滑压运行机组的主蒸汽压力设定控制策略，其特征在于：所述机组负荷指令为，依据电网调度形成的控制机组输出功率的指令。

3.如权利要求1所述的一种滑压运行机组的主蒸汽压力设定控制策略，其特征在于：所述主蒸汽压力设定值为，依据机组输出功率目标值设定的满足机组需求的蒸汽压力设定值。

4.如权利要求1所述的一种滑压运行机组的主蒸汽压力设定控制策略，其特征在于：所述主蒸汽压力设定值变化速率为，升负荷阶段或降负荷阶段所需求的主蒸汽压力设定值单位时间内的变化量。

5.如权利要求1所述的一种滑压运行机组的主蒸汽压力设定控制策略，其特征在于：在机组滑压运行升负荷过程中，锅炉响应负荷变化的速率落后于汽机升负荷变化速率；在机组滑压运行降负荷过程中，锅炉响应负荷变化的速率落后于汽机降负荷变化速率。

6.一种滑压运行机组主蒸汽压力的设定控制***，其特征在于：包括：

负荷判断模块，用于依据机组负荷指令变化判断机组的负荷阶段；

主蒸汽压力设定模块，根据负荷判断模块给出的机组负荷阶段调整主蒸汽压力设定值变化速率，具体为：

当机组处于升负荷阶段，且主蒸汽压力的下降速率超过第一设定值时，主蒸汽压力设定值变化速率切为零；

当机组处于降负荷阶段，且主蒸汽压力的上升速率超过第二设定值时，主蒸汽压力设定值变化速率切为零；

所述升负荷阶段，锅炉正常运行时，实际主蒸汽压力先下降，然后待锅炉经过一段时间燃烧响应后再回升跟随至压力设定值；所述主蒸汽压力的下降速率为：升负荷阶段锅炉实际主蒸汽压力先下降部分的速率；

所述降负荷阶段，锅炉正常运行时，实际主蒸汽压力先升高，然后待锅炉经过一段时间燃烧响应后再回落跟随至压力设定值；所述主蒸汽压力的上升速率为，降负荷阶段锅炉实际主蒸汽压力先升高部分的速率。

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