CN114718667B - 一种6mw抽凝式汽轮机快速启动控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种6MW抽凝式汽轮机快速启动控制方法，汽轮机以匀速升速率在4分钟内快速冲转至额定转速7500r/min，然后并网前自动根据汽缸法兰中壁温度来判断汽轮机的热状态，并网后快速带3％至6％最大功率的初负荷，初负荷稳定后再进入功率控制回路，根据汽轮机不同的热状态设定相应的功率给定值曲线及各种限制条件，利用汽轮机热应力最集中点的温差和汽轮机的功率偏差来控制汽轮机的暖机过程，在功率控制回路下自动按照设定的功率给定值曲线和限制条件，进行正确的快速暖机，在暖机完成后再快速升至满负荷，最大限度的提升汽轮机的暖机速度，缩短了汽轮机的启动时间，同时减少了人员操作负荷及误操作的几率。
Description
技术领域
本发明涉及小型汽轮机技术领域，尤其涉及一种6MW抽凝式汽轮机快速启动运行的控制方法。
背景技术
小型汽轮机广泛应用于供热电站、燃机联合循环机组、生物质发电、垃圾发电、化工、造纸、冶金、水泥、工业驱动等领域，是国民经济生产中必不可少的动力设备。
现阶段的小型汽轮机普遍存在启动时间长，冲转升速率低，启动过程中暖机时间长等特点，其中，冷态时长平均在90分钟以上，经济性较差。
以6MW抽凝式汽轮机为例，汽轮机的启动控制方法是：在冲转过程中设定两个暖机阶段，一般每个阶段30min左右，汽轮机的冲转升速率一般为200-300r/min2，只有在充分暖机且观察汽轮机的各项参数指标，如振动、轴位移、胀差和绝对膨胀等，综合考虑后在继续升速至额定转速，然后升负荷直至启动过程结束。
启动过程中的暖机阶段设定在冲转阶段，并且冲转阶段设定的汽轮机升速率低，影响了汽轮机的快速启动，不能快速并网发电，造成蒸汽浪费，经济性较差。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种6MW抽凝式汽轮机快速启动控制方法，汽轮机快速冲转至额定转速，将暖机阶段设定在并网后进行。利用汽轮机热应力最集中位置的温差控制汽轮机的暖机过程，设定相应的功率限制曲线及各种限制值，最大限度的提升汽轮机的暖机速度。实现汽轮机的快速启动，快速并网发电。
本发明公开的一种6MW抽凝式汽轮机快速启动控制方法，不仅适用于6MW抽凝式汽轮机，所适用的汽轮机为50MW等级以下的高转速反动式整撬安装式抽凝式或凝汽式中小型汽轮机，但是不适用于其它普通的3000转冲动式汽轮机等。功率等级50MW以下的高转速反动式整撬安装式抽凝式或凝汽式中小型汽轮机额定转速均在3000-15000转之间，以精确的稳态和瞬态热膨胀计算、转子动力学计算及金属热应力的计算等为依据，且经过大量实验运行及实际运行数据可知，其冲转时间设定为4分钟时，冲转升速率均在汽轮机产品最大热应力允许的取值范围内。
本发明适用于高温高压及以下进汽蒸汽参数。本方案所述汽轮机的额定功率为6MW，最大功率为8.5MW，额定转速为7500r/min，汽轮机进汽参数可以为：4.9MPa、470℃。所述汽轮机启动和控制均在额定进汽蒸汽参数下进行。
本发明中用于汽轮机快速启动的汽轮机数字电液控制***，包括有功率控制回路。汽轮机数字电液控制***电连并控制有进汽主汽阀、进汽联合调节阀和抽汽联合调节阀的阀门控制执行机构，所述阀门控制执行机构还通过供油管路联通有为其提供动力油源的油站，所述进汽联合调节阀和抽汽联合调节阀分别由三个阀门组成。汽轮机的下半汽缸法兰处设置有法兰内壁温度传感器和法兰中壁温度传感器，并且法兰内壁温度传感器和法兰中壁温度传感器也与汽轮机数字电液控制***电连接。上述汽轮机数字电液控制***及其连接、控制的各个部件，是目前汽轮机组普遍采用的控制装置。汽轮机数字电液控制***中的功率控制回路实现对汽轮机给定功率的控制过程。
汽轮机数字电液控制***通过法兰内壁温度传感器和法兰中壁温度传感器，在汽轮机汽缸热应力集中的下半法兰处设置两个金属温度监测点，汽轮机数字电液控制***采集法兰内壁温度和法兰中壁温度信息，对汽轮机启动过程进行控制。
本发明采用的技术方案是：一种6MW抽凝式汽轮机快速启动控制方法，包括如下控制步骤：
步骤一：汽轮机数字电液控制***控制汽轮机进行冲转过程，并设定其冲转时间为4分钟；冲转过程中，进汽蒸汽冲动转子，并调节转子转速以匀速升速率在4分钟内稳步升速至额定转速；
步骤二：汽轮机冲转至额定转速后，汽轮机数字电液控制***自动根据条件1判断汽轮机所处的热状态；
所述条件1为汽轮机热状态的定义条件，汽轮机的热状态根据汽轮机汽缸中分面下半法兰的中壁温度来定义，具体热状态的定义为，法兰中壁温度≤100℃为冷态，100℃＜法兰中壁温度≤365℃为温态，法兰中壁温＞365℃为热态；
步骤三：汽轮机数字电液控制***控制汽轮机进行同期并网操作，并网后进入功率控制回路，汽轮机数字电液控制***通过功率控制回路控制增大进汽量，汽轮机升至初负荷，初负荷值设定为汽轮机最大功率的3％至6％；
步骤四：汽轮机带初负荷稳定后，汽轮机数字电液控制***通过功率控制回路控制汽轮机升负荷至最大功率，汽轮机升负荷过程，按照以下细分步骤进行：
A、控制增大进汽量，使汽轮机的给定功率在步骤二所判定的热状态下，按照条件2中对应的功率给定值曲线随着计时时间增加而增大；
B、同时，升负荷过程中给定功率和计时时间随功率给定值曲线的变化，受到条件3、条件4和条件5中所述法兰温差、功率偏差值和功率限制值的三个条件影响，具体分为以下情况；
B1、当条件5未达到时，如果条件3和条件4中任一条件已满足，升负荷过程中给定功率保持不变，计时时间中断，直到条件3不再满足，且功率偏差值≤100kW时，升负荷过程继续，给定功率随计时时间继续按照功率给定值曲线变化增大；
B2、当条件5未达到时，如果条件3和条件4均不满足，升负荷过程正常进行，给定功率随计时时间按照功率给定值曲线正常变化；
B3、当条件5已达到时，升负荷过程不再受条件3和条件4中任一条件的限制，升负荷过程正常进行，给定功率随计时时间按照功率给定值曲线正常变化；
C、直到汽轮机的给定功率按照功率给定值曲线达到最大值时，升负荷过程完成，汽轮机的启动过程结束；
所述条件2为设定功率给定值曲线，所述功率给定值曲线表示汽轮机升负荷过程中给定功率随着计时时间变化而变化的对应关系，并且汽轮机在不同热状态下，分别设定不同的功率给定值曲线，不同热状态升负荷过程的功率给定值曲线以附图4中所示；
所述条件3为：法兰温差≥90℃，并设定条件3作为升负荷过程中给定功率和计时时间随功率给定值曲线变化停止的限制条件，所述法兰温差为汽缸法兰内壁温度减去法兰中壁温度的差值；
所述条件4为：功率偏差值＞200kW，并设定条件4作为升负荷过程中给定功率随计时时间按照功率给定值曲线变化停止的限制条件，所述功率偏差值为汽轮机实际功率与给定功率的差值的绝对值；
所述条件5为：实际功率≥功率限制值，并设定条件5作为条件3和条件4这两个限制条件的解除条件，同时设定不同热状态下的功率限制值，所述功率限制值在冷态时，设定为最大功率的60％，在温态时，设定为最大功率的50％，在热态时，设定为最大功率的40％。
作为对上述技术方案的进一步限定，所述步骤四中，汽轮机热态的升负荷过程为快速升负荷至汽轮机最大负荷的过程，汽轮机冷态和温态的升负荷过程分为两个阶段，分别为前期的暖机阶段和后期的快速升负荷阶段。
作为对上述技术方案的进一步限定，所述步骤一的冲转过程、所述步骤三的升至初负荷过程和所述步骤四的升负荷过程中，汽轮机数字电液控制***缓慢打开进汽联合调节阀，控制进汽流量，调节转速和负荷；同时，使抽汽联合调节阀在冲转过程和升至初负荷中保持全开，在升负荷过程中，满足抽汽条件后缓慢关小进行憋压抽汽，所述抽汽条件为汽轮机实际功率达到最大功率的19％至25％后，允许投入抽汽。
采用上述技术，本发明的优点在于：汽轮机暖机阶段设定在并网后进行，将冲转升速率提升至汽轮机允许的最大升速率，比常规转速的汽轮机升速率提高6倍以上，快速冲转至额定转速，冲转时间仅需要4分钟。而采用常规启动方法的同类汽轮机冲转时间至少要40分钟。汽轮机并网带初负荷稳定后再进入功率控制回路，并网前自动根据汽缸法兰中壁温度来判断汽轮机的热状态，设定相应的功率限制曲线及各种限制条件，利用汽轮机汽缸热应力最集中点的温差和汽轮机的功率偏差来控制汽轮机的暖机过程，在功率控制回路下自动按照设定的功率给定值曲线进行正确的快速暖机并升至满负荷，最大限度的提升汽轮机的暖机速度，同时减少了人员操作负荷及误操作的几率。本方法还通过设定功率限制值，在满足条件情况下，解除法兰温差和功率偏差的限制作用，进一步加快汽轮机的启动速度。
本发明实现了汽轮机的快速启动，快速并网发电。比传统的启动控制方法缩短近一个小时的启动并网时间。
附图说明
图1为本发明中汽轮机快速启动控制方法的控制原理图；
图2为本发明中汽轮机快速启动控制***的示意图；
图3为本发明中汽轮机冲转阶段的冲转升速曲线；
图4为本发明中汽轮机升负荷过程的功率给定值曲线；
图5为本发明中汽轮机转子的调节级直径处对应的允许最大温升率曲线；
图6为本发明中汽轮机转子的转速修正系数曲线；
图中：1-汽轮机；2-汽缸；3-进汽主汽阀；4-进汽联合调节阀；5-内壁温度传感器；6-中壁温度传感器；7-抽汽联合调节阀；8-阀门控制执行机构。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明所适用的汽轮机为50MW等级以下高转速反动式整撬安装式抽凝式或凝汽式中小型汽轮机，适用于高温高压以下进汽蒸汽参数。
本实施例中选用其中的NC06-4.9/1.27型汽轮机，其额定功率为6MW，最大功率为8.5MW，其额定转速7500r/min。本实施例中汽轮机进汽参数为：4.9MPa、470℃，抽汽压力为1.27MPa，汽轮机启动和控制均在额定进汽蒸汽参数下进行。
如图2所示，本发明中汽轮机1快速启动的控制***采用目前汽轮机组普遍采用的控制装置，包括汽轮机数字电液控制***和分别与汽轮机数字电液控制***电连的进汽主汽阀3、进汽联合调节阀4、抽汽联合调节阀7，还包括为各阀门的阀门控制执行机构8提供动力油源的油站，进汽联合调节阀4和抽汽联合调节阀7分别由三个阀门组成，汽轮机的下半汽缸2法兰处设置有法兰内壁温度传感器5和法兰中壁温度传感器6，并且法兰内壁温度传感器5和法兰中壁温度传感器6也与汽轮机数字电液控制***电连接。
汽轮机数字电液控制***通过法兰内壁温度传感器5和法兰中壁温度传感器6，在汽轮机汽缸2热应力集中的下半法兰处设置两个金属温度监测点，汽轮机数字电液控制***采集法兰内壁温度和法兰中壁温度信息，对汽轮机1启动过程进行控制。
该6MW抽凝式汽轮机快速启动控制方法，包括如下控制步骤：
步骤一：汽轮机数字电液控制***控制汽轮机进行汽轮机冲转过程，并设定其冲转升速率为1875r/min2，冲转时间为4分钟；冲转过程中，进汽蒸汽冲动转子，并调节转子转速以1875r/min2的升速率在4分钟内稳步升速至额定转速7500r/min；
冲转升速过程按照如图3所示的冲转升速曲线进行，冲转的升速率提高到1875r/min2，比常规转速的汽轮机升速率提高6倍以上，本发明的启动控制方法，设置1875r/min2的高升速率，仅适用于本实施例的NC06-4.9/1.27型6MW高转速反动式整撬安装式抽凝式小型汽轮机产品，是该汽轮机以精确的稳态和瞬态热膨胀计算、转子动力学计算及金属热应力的计算等为依据，通过该汽轮机产品在允许的最大热应力的限制下取的最大升速率值，并以大量的运行实践得到验证。保证汽轮机在安全稳定运行的前提下设定最大的升速率。
步骤二：汽轮机冲转至额定转速后，汽轮机数字电液控制***自动根据条件1判断汽轮机所处的热状态；
其中的条件1为汽轮机热状态的定义条件，汽轮机的热状态根据汽轮机汽缸中分面下半法兰的中壁温度来定义，具体热状态的定义为，法兰中壁温度≤100℃为冷态，100℃＜法兰中壁温度≤365℃为温态，法兰中壁温＞365℃为热态。
本方案中对于汽轮机热状态中冷态的温度划分，主要是依靠经验取值，即法兰中壁温≤100℃。对于汽轮机热态的温度划分，是根据调节级后蒸汽温度的最大值，经过计算而得到的温度数值。本发明的6MW抽凝式汽轮机，根据计算最大工况可知，其调节级后蒸汽温度的最大值为445℃，根据经验公式，法兰中壁温度为调节级后蒸汽温度的最大值445℃减80℃，所以汽轮机热态的温度划分为：法兰中壁温＞365℃。另外的汽轮机温态的划分，便可以直接取介于热态和冷态之间的温度数值，即100℃＜法兰中壁温度≤365℃。
步骤三：汽轮机数字电液控制***控制汽轮机进行同期并网操作，并网后快速带上初负荷，初负荷值设定为510kW；
根据经验和计算，初负荷值设定为最大功率的3％至6％最为合适，所以本实施例中的初负荷值设定为510kW。
步骤四：汽轮机带初负荷稳定后，汽轮机数字电液控制***通过功率控制回路控制汽轮机升负荷至最大功率，汽轮机升负荷过程，按照以下细分步骤进行：
A、控制增大进汽量，使汽轮机的给定功率在步骤二所判定的热状态下，按照条件2中对应的功率给定值曲线随着计时时间增加而增大；
B、同时，升负荷过程中给定功率和计时时间随功率给定值曲线的变化，受到条件3、条件4和条件5中所述法兰温差、功率偏差值和功率限制值的三个条件影响，具体分为以下情况；
B1、当条件5未达到时，如果条件3和条件4中任一条件已满足，升负荷过程中给定功率保持不变，计时时间中断，直到条件3不再满足，且功率偏差值≤100kW时，升负荷过程继续，给定功率随计时时间继续按照功率给定值曲线变化增大；
需要说明的是，汽轮机升负荷过程按照功率给定值曲线进行时，当功率偏差值逐渐从小于200kW增大到大于200kW时，给定功率从增大变为保持状态，也就是该过程中当100kW＜功率偏差值≤200kw时，给定功率还是变化增大的，不会变为保持状态；功率偏差值＞200kW后，给定功率保持，然后，在控制***作用下使实际功率慢慢逼近给定功率，功率偏差值逐渐缩小，直到功率偏差值缩小到100kW以下时，释放给定功率，给定功率从保持状态变为继续增大的状态，也就是该过程中当100kW＜功率偏差值≤200kw时，给定功率依然是保持状态。
B2、当条件5未达到时，如果条件3和条件4均不满足，升负荷过程正常进行，给定功率随计时时间按照功率给定值曲线正常变化；
B3、当条件5已达到时，升负荷过程不再受条件3和条件4中任一条件的限制，升负荷过程正常进行，给定功率随计时时间按照功率给定值曲线正常变化；
C、直到汽轮机的给定功率按照功率给定值曲线达到最大值时，升负荷过程完成，汽轮机的启动过程结束。
条件2为设定功率给定值曲线，功率给定值曲线表示汽轮机升负荷过程中给定功率随着计时时间变化而变化的对应关系，并且汽轮机在不同热状态下，分别设定不同的功率给定值曲线。
功率给定值曲线的横坐标为计时时间，代表并网带初负荷稳定后升至最大功率的计时时间，纵坐标为汽轮机给定功率，即限制功率，随计时时间变化。汽轮机在不同热状态下，表示给定功率与计时时间对应关系的功率给定值曲线不同，如图4所示。
条件3为：法兰温差≥90℃，并设定条件3作为升负荷过程中给定功率随计时时间按照功率给定值曲线变化停止的限制条件，法兰温差为汽缸法兰内壁温度减去法兰中壁温度的差值。
该限制条件是通过对汽轮机下半汽缸法兰内壁温度和中壁温度差值的控制和热应力计算来保障汽轮机在升负荷过程中正确快速暖机。给定功率，是控制***给出的指令，是希望汽轮机达到的功率值，也是对应功率给定值曲线的功率值。在给定功率随时间增加的同时，汽轮机进汽量增加，汽缸法兰的内壁温度和中壁温度随之升高。当法兰温差≥90℃时，汽轮机的升负荷过程会受到限制，计时时间暂时中断，给定功率变为保持状态；当法兰温差＜90℃时，升负荷过程才能正常进行，汽轮机处于正确的暖机状态。
为了保障正确合理的暖机，汽轮机还设置了温差报警和停机值。当法兰温差≥90℃时，汽轮机报警，升负荷时间暂停，对应的给定功率保持，不再增加，等报警信号消失后自动按照功率给定值曲线进行升负荷过程；当法兰温差≥100℃时，超过温差极限值，汽轮机自动打闸停机。这是保障汽轮机正确暖机的措施之一。
条件4为：功率偏差值＞200kW，并设定条件4作为升负荷过程中给定功率随计时时间按照功率给定值曲线变化停止的限制条件，功率偏差值为汽轮机实际功率与给定功率的差值的绝对值。
控制***对功率偏差值条件的基本控制原理为：稳态下，控制***中给定功率值和实际功率值相等。当给定功率值和实际功率值不相等时，即出现一个偏差值，这个偏差值经控制***运算，输出结果为控制***控制减少功率偏差，减少偏差的过程就是使得实际功率值趋近给定功率值的过程。
控制***通过对汽轮机功率偏差值的控制来保障汽轮机正确暖机。当功率偏差值增大至200kW以上，即出现功率偏差大报警时，减少偏差的具体过程为，控制***自动保持当前的给定功率值不变，在控制***的作用下，实际功率是慢慢接近给定功率的过程，所以给定功率和实际功率的偏差会慢慢变小，待到功率差值减小至100kW以下后，报警信号消失，控制***则解除给定功率保持功能，给定功率值自动按照功率给定值曲线继续增加，升负荷过程正常进行。
条件5为：实际功率≥功率限制值，并设定条件5作为条件3和条件4这两个限制条件的解除条件，同时设定不同热状态下的功率限制值，功率限制值在冷态时，设定为最大功率的60％，在温态时，设定为最大功率的50％，在热态时，设定为最大功率的40％。
根据上述计算，汽轮机在不同热状态设置不同的功率限制值，这还是一个合理暖机的过程，这样，无论汽轮机处于哪种热状态，在保证正确暖机的前提下，进一步提高了汽轮机的快速启动能力。实际功率，是现场的仪表测出的汽轮发电机的实际功率值，控制***直接读取该功率值。汽轮机实际功率达到限制值后，代表汽轮机已经充分暖机完成，法兰温差和功率偏差对升负荷过程的限制可以解除，可以快速升负荷。
汽轮机启动时，汽缸法兰的温度越高，所需暖机时间越短，可以越早的进入快速升负荷阶段，所以冷态、温态和热态下，所设置的功率限制值依次递减。
步骤四中，汽轮机在不同热状态下启动，其启动时间和升负荷过程也不相同，如图4所示。具体的，汽轮机热态启动的升负荷过程为匀速快速升负荷至汽轮机最大负荷的过程，其所用时间为5min，所以，热态启动中从带初负荷升至最大负荷的升负荷率为20％/min；
汽轮机冷态和温态启动的升负荷过程分为两个阶段，分别为前期的暖机阶段和后期的快速升负荷阶段。以其中的冷态启动为例，以“t”来表示汽轮机升负荷阶段的时间，汽轮机带初负荷稳定后进入暖机阶段，汽轮机到达升负荷阶段的t2/3，代表暖机阶段结束，之后汽轮机进入快速升负荷阶段，直到匀速升至最大负荷，代表快速升负荷阶段结束，也代表汽轮机的启动过程结束，如图1所示，即为汽轮机冷态的快速启动过程。快速带负荷阶段的起点为升负荷阶段的t2/3，该时间点也为升负荷至最大功率的10％的时间点，终点为最大功率的100％，快速带负荷阶段所用的时间为t/3。
冷态启动时间的计算过程，是针对转子热应力最集中的调节级和平衡活塞部位处进行有限元计算，并结合工程实践得出的对应的允许最大温升率曲线，如图5所示，选取保守值，得出最终转子的温升率值K(℃/min)。
根据工程实践得出的转速修正系数曲线，如图6所示，来确定转子的转速修正系数ψ。
进而通过经验公式：
t＝(主蒸汽温度-150℃)/K/ψ
t为机组的从带初负荷稳定到满负荷的启动时间。
来计算汽轮机升负荷过程的启动时间。且将冷态启动的升负荷过程，t2/3时间进行充分暖机，t/3时间进行快速升负荷。
温态启动的升负荷过程及所用时间，处于热态启动和冷态启动之间，升负荷过程及所用时间是根据热态和冷态启动的相关数据经过线性插值计算所得。
步骤一的冲转过程、所述步骤三的升至初负荷过程和所述步骤四的升负荷过程中，汽轮机数字电液控制***缓慢打开进汽联合调节阀，控制进汽流量，调节转速和负荷；同时，使抽汽联合调节阀在冲转过程和升至初负荷中保持全开，在升负荷过程中，满足抽汽条件后缓慢关小进行憋压抽汽，抽汽条件为汽轮机实际功率达到最大功率的19％-25％后。本实施例中，抽汽条件为汽轮机实际功率达到1600kW后，允许投入抽汽。
本实施例中，汽轮机数字电液控制***控制阀门调节和其它普通汽轮机启动时原理一样，进汽联合调节阀慢慢开大，进汽流量慢慢增大，功率随之升高，按照功率给定值曲线进行暖机和升负荷；无抽汽工况时，抽汽联合调节阀保持全开，投入抽汽功能后，抽汽联合调节阀缓慢关小进行憋压抽汽。当投入抽汽时，启动曲线变为限制曲线，任何情况下不得超过负荷的限制曲线运行。
工作原理：汽轮机以1875r/min2的升速率，在4分钟内快速冲转至额定转速，然后并网后快速带初负荷，初负荷稳定后再进入功率控制回路，进行充分暖机和快速升负荷，实现了汽轮机的快速启动，快速并网发电。比传统的启动控制方法缩短近一个小时的启动并网时间。
本发明将冲转升速率提升至1875r/min2，比常规转速的汽轮机升速率提高6倍以上，快速冲转至额定转速7500r/min，冲转时间仅需要4分钟，而采用常规启动方法的同类汽轮机冲转时间至少要40分钟。
本发明将汽轮机暖机阶段设定在并网后进行，汽轮机并网带初负荷稳定后再进入功率控制回路，并网前自动根据汽缸法兰中壁温度来判断汽轮机的热状态，利用汽轮机气缸热应力最集中点的温差和汽轮机的功率偏差来控制汽轮机的暖机过程，设定相应的功率给定值曲线及各种限制条件，在功率控制回路下自动按照设定的功率给定值进行正确的快速暖机，在暖机完成后再快速升至满负荷，最大限度的提升汽轮机的暖机速度，缩短了汽轮机的启动时间，同时减少了人员操作负荷及误操作的几率。本方法还通过设定功率限制值，在满足条件情况下，解除法兰温差和功率偏差的限制作用，进一步加快汽轮机的启动速度。
以上所述仅为本发明较佳实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术构思加以等同替换或改变所得的技术方案，都应涵盖于本发明的保护范围内。
Claims (3)
1.一种6MW抽凝式汽轮机快速启动控制方法，其特征在于：包括如下控制步骤：
步骤一：汽轮机数字电液控制***控制汽轮机进行冲转过程，并设定其冲转时间为4分钟；冲转过程中，进汽蒸汽冲动转子，并调节转子转速以匀速升速率在4分钟内稳步升速至额定转速；
步骤二：汽轮机冲转至额定转速后，汽轮机数字电液控制***自动根据条件1判断汽轮机所处的热状态；
所述条件1为汽轮机热状态的定义条件，汽轮机的热状态根据汽轮机汽缸中分面下半法兰的中壁温度来定义，具体热状态的定义为，法兰中壁温度≤100℃为冷态，100℃＜法兰中壁温度≤365℃为温态，法兰中壁温＞365℃为热态；
步骤三：汽轮机数字电液控制***控制汽轮机进行同期并网操作，并网后进入功率控制回路，汽轮机数字电液控制***通过功率控制回路控制增大进汽量，汽轮机升至初负荷，初负荷值设定为汽轮机最大功率的3％至6％；
步骤四：汽轮机带初负荷稳定后，汽轮机数字电液控制***通过功率控制回路控制汽轮机升负荷至最大功率，汽轮机升负荷过程，按照以下细分步骤进行：
A、控制增大进汽量，使汽轮机的给定功率在步骤二所判定的热状态下，按照条件2中对应的功率给定值曲线随着计时时间增加而增大；
B、同时，升负荷过程中给定功率和计时时间随功率给定值曲线的变化，受到条件3、条件4和条件5中所述法兰温差、功率偏差值和功率限制值的三个条件影响，具体分为以下情况；
B1、当条件5未达到时，如果条件3和条件4中任一条件已满足，升负荷过程中给定功率保持不变，计时时间中断，直到条件3不再满足，且功率偏差值≤100kW时，升负荷过程继续，给定功率随计时时间继续按照功率给定值曲线变化增大；
B2、当条件5未达到时，如果条件3和条件4均不满足，升负荷过程正常进行，给定功率随计时时间按照功率给定值曲线正常变化；
B3、当条件5已达到时，升负荷过程不再受条件3和条件4中任一条件的限制，升负荷过程正常进行，给定功率随计时时间按照功率给定值曲线正常变化；
C、直到汽轮机的给定功率按照功率给定值曲线达到最大值时，升负荷过程完成，汽轮机的启动过程结束；
所述条件2为设定功率给定值曲线，所述功率给定值曲线表示汽轮机升负荷过程中给定功率随着计时时间变化而变化的对应关系，并且汽轮机在不同热状态下，分别设定不同的功率给定值曲线；
所述条件3为：法兰温差≥90℃，并设定条件3作为升负荷过程中给定功率随计时时间按照功率给定值曲线变化停止的限制条件，所述法兰温差为汽缸法兰内壁温度减去法兰中壁温度的差值；
所述条件4为：功率偏差值＞200kW，并设定条件4作为升负荷过程中给定功率随计时时间按照功率给定值曲线变化停止的限制条件，所述功率偏差值为汽轮机实际功率与给定功率的差值的绝对值；
所述条件5为：实际功率≥功率限制值，并设定条件5作为条件3和条件4这两个限制条件的解除条件，同时设定不同热状态下的功率限制值，所述功率限制值在冷态时，设定为最大功率的60％，在温态时，设定为最大功率的50％，在热态时，设定为最大功率的40％。
2.根据权利要求1所述的一种6MW抽凝式汽轮机快速启动控制方法，其特征在于：所述步骤四中，汽轮机热态的升负荷过程为快速升负荷至汽轮机最大负荷的过程；汽轮机冷态和温态的升负荷过程分为两个阶段，分别为前期的暖机阶段和后期的快速升负荷阶段。
3.根据权利要求2所述的一种6MW抽凝式汽轮机快速启动控制方法，其特征在于：所述步骤一的冲转过程、所述步骤三的升至初负荷过程和所述步骤四的升负荷过程中，汽轮机数字电液控制***缓慢打开进汽联合调节阀，控制进汽流量，调节转速和负荷；同时，使抽汽联合调节阀在冲转过程和升至初负荷中保持全开，在升负荷过程中，满足抽汽条件后缓慢关小进行憋压抽汽，所述抽汽条件为汽轮机实际功率达到最大功率的19％至25％后，允许投入抽汽。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1132032A1 (ru) * | 1982-11-09 | 1984-12-30 | Предприятие П/Я А-3903 | Устройство дл управлени мощностью турбоагрегата |
| WO2005078403A2 (de) * | 2004-02-11 | 2005-08-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Vorrichtung zur leistungsbestimmung von betriebsmitteln |
| CN108868909A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-11-23 | 东方电气集团东方汽轮机有限公司 | 一种双机回热小汽轮机启动模式 |
| CN109296409A (zh) * | 2018-11-07 | 2019-02-01 | 浙江海洋大学 | 一种汽轮机快冷或快速启动的温差控制方法 |
| CN110847983A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-02-28 | 东方电气集团东方汽轮机有限公司 | 一种汽缸壁温控制方法 |
| CN211975088U (zh) * | 2020-04-14 | 2020-11-20 | 山鹰国际控股股份公司 | 一种抽凝汽轮发电机组倒暖冷态开机*** |
| CN212985302U (zh) * | 2020-03-13 | 2021-04-16 | 北京迪比爱新能源科技有限公司 | 一种汽轮机轴封***及汽轮机 |
| CN114109527A (zh) * | 2021-11-17 | 2022-03-01 | 北京国电电力有限公司大连开发区热电厂 | 一种实现高中压联合启动的无预启阀的汽轮调节方法 |
-
2022
- 2022-03-02 CN CN202210199765.7A patent/CN114718667B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1132032A1 (ru) * | 1982-11-09 | 1984-12-30 | Предприятие П/Я А-3903 | Устройство дл управлени мощностью турбоагрегата |
| WO2005078403A2 (de) * | 2004-02-11 | 2005-08-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Vorrichtung zur leistungsbestimmung von betriebsmitteln |
| CN108868909A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-11-23 | 东方电气集团东方汽轮机有限公司 | 一种双机回热小汽轮机启动模式 |
| CN109296409A (zh) * | 2018-11-07 | 2019-02-01 | 浙江海洋大学 | 一种汽轮机快冷或快速启动的温差控制方法 |
| CN110847983A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-02-28 | 东方电气集团东方汽轮机有限公司 | 一种汽缸壁温控制方法 |
| CN212985302U (zh) * | 2020-03-13 | 2021-04-16 | 北京迪比爱新能源科技有限公司 | 一种汽轮机轴封***及汽轮机 |
| CN211975088U (zh) * | 2020-04-14 | 2020-11-20 | 山鹰国际控股股份公司 | 一种抽凝汽轮发电机组倒暖冷态开机*** |
| CN114109527A (zh) * | 2021-11-17 | 2022-03-01 | 北京国电电力有限公司大连开发区热电厂 | 一种实现高中压联合启动的无预启阀的汽轮调节方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 东汽超临界600 MW抽汽机组冷态启动暖机方式优化;王永伟;;机电信息(第18期);全文 * |
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