專利名稱：用于在瞬時(shí)升高的背壓力下操作蒸汽渦輪的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及蒸汽渦輪，且更具體地涉及用于在瞬時(shí)升高的背壓力下操作蒸汽 渦輪的方法。
背景技術(shù)：
冷凝式蒸汽渦輪提供有可容許的排氣壓力操作指引(guideline)，其旨在保護(hù)蒸 汽渦輪免受在排氣(冷凝器)壓力過(guò)高的情況下可能發(fā)生的潛在破壞。該指引包括排氣壓 力報(bào)警和跳閘極限，該跳閘極限通常表現(xiàn)為隨末級(jí)輪葉(LSB)的環(huán)空速率(VAN)而變化。環(huán) 空速率是在輪葉出口處測(cè)得的蒸汽速率，且為穿過(guò)末級(jí)的流量(flow)、其面積以及冷凝器 壓力倒數(shù)的正函數(shù)。渦輪級(jí)壓力隨流量大致線性地變化。為了表示蒸汽速率(流量)，可在各點(diǎn)處監(jiān)測(cè) 級(jí)壓力，以便由渦輪控制系統(tǒng)用作末級(jí)輪葉流量的指示。通常，再加熱或中壓(IP)渦輪排 氣或低壓(LP)渦輪入口壓力用于確定LP渦輪中的流量。利用低壓抽取的蒸汽渦輪可將LP 抽取壓力用作末級(jí)流量的指標(biāo)。如果實(shí)際的渦輪排氣壓力超過(guò)對(duì)于給定計(jì)算環(huán)空速率的報(bào) 警設(shè)定(setting)，則渦輪控制系統(tǒng)可向操作人員提供實(shí)際排氣壓力超過(guò)極限的告警，以便 操作人員能夠采取備選動(dòng)作(如果可能的話)。渦輪控制系統(tǒng)可允許單元在可容許排氣壓 力操作曲線的報(bào)警區(qū)域中繼續(xù)操作，而不會(huì)使該單元跳閘。然而，如果測(cè)得的排氣壓力超過(guò) 對(duì)于給定計(jì)算環(huán)空速率的跳閘設(shè)定，則渦輪控制系統(tǒng)將立即通過(guò)關(guān)閉蒸汽控制閥而使單元 跳間。提供快速關(guān)閉類型操作的這些閥可稱之為各種名稱，例如進(jìn)入閥、截止閥、控制閥、跳 閘閥、渦輪跳閘和控制閥等。在制定可容許排氣壓力操作指引中，已認(rèn)識(shí)到的是，末級(jí)輪葉破壞的潛在可能在 環(huán)空速率較低時(shí)增大，且在低流量和較高排氣壓力的組合情況下最高。結(jié)果，可變的操作極 限在VAN很低時(shí)適用較低的可容許壓力，而在VAN較高時(shí)適用較高的可容許排氣壓力，且壓 力在其間變化。蒸汽渦輪操作中的排氣壓力極限對(duì)VAN的現(xiàn)有報(bào)警和跳閘曲線在VAN值較 低時(shí)賦予更受限制的排氣壓力要求。在甩負(fù)載(或甩負(fù)荷)期間，蒸汽渦輪流量通過(guò)主蒸汽渦輪控制閥和用于再加熱 和LP進(jìn)入的控制閥(如果適用的話)而快速地減小，以便防止渦輪超速。渦輪負(fù)載減小至 空載或廠用負(fù)載(house load)，以及由于這些負(fù)載都很小，故VAN由于流量很低而幾乎為零。對(duì)于具有水冷式冷凝器的單元以及沒(méi)有渦輪旁通系統(tǒng)的單元而言，與甩負(fù)載相關(guān) 的排氣壓力瞬變通常不成為問(wèn)題，因?yàn)榕艢鈮毫λ沧儽３衷诳扇菰S的排氣壓力極限內(nèi)。然 而，對(duì)于具有空氣冷卻式冷凝器和/或旁通系統(tǒng)的單元而言，所產(chǎn)生的壓力瞬變則是更成 問(wèn)題的，且在甩負(fù)載期間由于高排氣壓力而會(huì)增大跳間的潛在可能。對(duì)于具有可變排氣壓 力操作極限的單元，這已成為很大的問(wèn)題，因?yàn)樵赩AN較低時(shí)容許的排氣壓力相比于滿負(fù) 載(或全負(fù)荷)時(shí)所容許的容許排氣更低。即使渦輪蒸汽流量減少，旁通系統(tǒng)也會(huì)將鍋爐蒸汽轉(zhuǎn)移至冷凝器，從而增大冷凝器壓力。該轉(zhuǎn)移的流量導(dǎo)致冷凝器的熱損耗增大以及更高的排氣壓力。熱源的回流(例如， 對(duì)于聯(lián)合循環(huán)單元的補(bǔ)充燃燒或燃?xì)鉁u輪回流，或?qū)τ诨瘑卧娜紵?可導(dǎo)致排氣壓力 尖峰。圖1示出了甩負(fù)載之后的模擬排氣壓力和VAN。在t = 0時(shí)，VAN 10下降至接近于 0，而排氣壓力達(dá)到尖峰20。在數(shù)分鐘內(nèi)，排氣壓力瞬變衰減30。如果壓力超過(guò)極限(未示 出)，則當(dāng)前的蒸汽渦輪控制系統(tǒng)邏輯(logic)將使該單元跳閘，即使該尖峰可能持續(xù)時(shí)間 很短。用于控制蒸汽渦輪的一個(gè)所需要素在于避免在甩滿負(fù)載的情況下超速跳閘。該要 求在IEEE-122，"用于蒸汽渦輪發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)功用性能特征的IEEE建議操作規(guī)程"，或 類似管制文件中規(guī)定。按照規(guī)定，該要求通常擴(kuò)展至指定蒸汽渦輪在不會(huì)引起渦輪跳閘的 情況下能夠甩滿負(fù)載。因此，期望的是將蒸汽渦輪保持在安全狀態(tài)下，且同時(shí)避免伴隨排氣壓力瞬時(shí)升 高的渦輪流量大幅減少所造成的短持續(xù)時(shí)間的冷凝器壓力瞬變而導(dǎo)致渦輪排氣真空跳閘， 這特別是發(fā)生在甩滿負(fù)載期間。

發(fā)明內(nèi)容
簡(jiǎn)言之，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種控制系統(tǒng)提供為用于避免蒸汽渦輪在甩負(fù) 載狀態(tài)下的瞬變渦輪排氣跳閘。蒸汽渦輪控制系統(tǒng)適于在瞬時(shí)升高的排氣背壓力下進(jìn)行操 作。該蒸汽渦輪控制系統(tǒng)包括跳閘功能，該跳閘功能適于根據(jù)渦輪排氣壓力的正常操作極 限來(lái)啟動(dòng)用于關(guān)閉主蒸汽關(guān)閉閥(MSCV)的跳閘裝置。功率負(fù)載不平衡(PLU)功能提供為 用于確定甩負(fù)載。瞬變保護(hù)邏輯提供為用于在限定的甩負(fù)載狀態(tài)下，阻止在瞬變壓力操作 帶(band)中啟動(dòng)對(duì)于MSCV的跳閘功能，直至達(dá)到延遲周期(或延遲時(shí)間)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種在瞬時(shí)升高的排氣壓力下操作蒸汽渦輪的方 法。該方法包括根據(jù)隨末級(jí)輪葉環(huán)空速率(VAN)而變化的渦輪排氣壓力的正常報(bào)警設(shè)定和 正常跳間設(shè)定來(lái)操作蒸汽渦輪。該方法監(jiān)測(cè)指定的負(fù)載損失狀態(tài)。在指定的負(fù)載損失狀態(tài) 下，實(shí)現(xiàn)瞬變排氣壓力報(bào)警和跳閘的操作區(qū)域。在正常報(bào)警設(shè)定和跳閘設(shè)定恢復(fù)之前，操作 可根據(jù)瞬變排氣壓力操作區(qū)域持續(xù)預(yù)定的時(shí)間周期(或時(shí)限)。


當(dāng)參照附圖研讀如下詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的這些及其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得 更好理解，所有附圖中的相似標(biāo)號(hào)表示相似的零件，在附圖中圖1示出了在甩負(fù)載之后的排氣壓力和VAN的模擬圖；圖2示出了結(jié)合瞬變排氣壓力操作的排氣壓力對(duì)末級(jí)輪葉環(huán)空速率的操作和跳 閘極限；圖3示出了在負(fù)載損失狀態(tài)期間提供擴(kuò)大的渦輪排氣壓力極限的示例性蒸汽渦 輪和蒸汽渦輪控制系統(tǒng)；圖4示出了用于在甩負(fù)載狀態(tài)下排氣壓力跳閘延遲的邏輯的實(shí)施例；以及圖5示出了蒸汽渦輪在擴(kuò)大的瞬變排氣壓力保護(hù)極限下操作的流程圖。零件清單5渦輪排氣壓力
6通向van計(jì)算和van跳閘的排氣壓力信號(hào)7通向max/min瞬變排氣壓力的排氣壓力信號(hào)IOLP 入 口壓力15van 計(jì)算16計(jì)算出的van17van計(jì)算信號(hào)20渦輪排氣跳閘功能21排氣壓力跳閘信號(hào)/跳閘狀態(tài)22跳閘延遲信號(hào)25 與門26跳閘邏輯信號(hào)30通向跳閘裝置的跳閘信號(hào)35MSCV跳閘裝置40小于廠用負(fù)載41廠用負(fù)載確認(rèn)信號(hào)45負(fù)載檢查46 起動(dòng)準(zhǔn)備(arming)49電負(fù)載輸出50PLU55 與門56與門55輸出60大于最大可容許瞬變排氣壓力極限65最小可容許排氣壓力極限70 速度71渦輪速度框75 或門76或門75輸出80 或門81或門75輸出90 與門95TDPU105蒸汽渦輪106高壓蒸汽渦輪107再加熱蒸汽渦輪108低壓蒸氣渦輪109公共軸110渦輪控制系統(tǒng)111 負(fù)載115主蒸汽控制閥
116再加熱控制閥117冷凝器120渦輪跳閘裝置125渦輪級(jí)壓力變送器127低壓入口壓力128渦輪排氣壓力130VAN131計(jì)算出的VAN135渦輪排氣跳閘140時(shí)間延遲150功率負(fù)載不平衡功能15IPLU 信號(hào)160電流變壓器165發(fā)電機(jī)輸出210報(bào)警曲線220跳閘曲線230與時(shí)間相關(guān)的瞬變排氣壓力操作區(qū)域400瞬變保護(hù)邏輯算法
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的以下實(shí)施例具有許多優(yōu)點(diǎn)，包括容許渦輪在升高的瞬變排氣壓力狀態(tài)下 安全地持續(xù)操作，在此之前，這將需要使渦輪停機(jī)。該方法和系統(tǒng)避免了特別是在甩滿負(fù)載 期間發(fā)生的渦輪排氣真空跳閘，其中，渦輪排氣真空跳閘由伴隨排氣壓力瞬時(shí)增大的渦輪 流量大幅減小所導(dǎo)致的短持續(xù)時(shí)間的冷凝器壓力瞬變而造成。在此瞬變排氣壓力狀態(tài)期間 的繼續(xù)操作避免了對(duì)于自渦輪停機(jī)恢復(fù)的延長(zhǎng)停機(jī)時(shí)間和隨后對(duì)設(shè)備(Plant)運(yùn)營(yíng)者的 經(jīng)濟(jì)損失。為了適應(yīng)有關(guān)蒸汽渦輪排氣真空跳閘的這種擴(kuò)展的要求，故將瞬變排氣壓力保護(hù) 邏輯加裝到蒸汽渦輪控制系統(tǒng)。新的保護(hù)邏輯認(rèn)可處于較高排氣壓力的末級(jí)輪葉操作在有 限時(shí)間內(nèi)是可接受的。將瞬變排氣壓力保護(hù)邏輯包括在控制系統(tǒng)中的意圖在于避免特別是發(fā)生在甩滿 負(fù)載期間的渦輪排氣真空跳閘，其中，渦輪排氣真空跳閘是由伴隨排氣壓力瞬時(shí)增大的渦 輪流量大幅減少所導(dǎo)致的短持續(xù)時(shí)間的冷凝器壓力瞬變而造成的。該邏輯并非意圖解決 (或適應(yīng))由"正常預(yù)期"事件所造成的瞬變，例如，應(yīng)當(dāng)在設(shè)備設(shè)計(jì)或其操作中解決的冷 凝器清潔、冷凝泵切換、回流和逆轉(zhuǎn)(setback)。這些事件可在正常報(bào)警和跳閘極限內(nèi)適應(yīng)。瞬變排氣壓力保護(hù)邏輯將增補(bǔ)當(dāng)前提供的常規(guī)絕對(duì)壓力水平報(bào)警和跳閘功能。圖2示出了在負(fù)載損失狀態(tài)期間提供擴(kuò)大的渦輪排氣極限的示例性蒸汽渦輪105 和蒸汽渦輪控制系統(tǒng)110。應(yīng)當(dāng)理解的是，本控制方案的適用性并不限制于包括具有和不具 有再加熱的單元的示例性渦輪構(gòu)造。在其它渦輪布置中，壓力監(jiān)測(cè)可在其它位置執(zhí)行，且可 提供在末級(jí)輪葉處的蒸汽流量和蒸汽速率的其它測(cè)量結(jié)果和表征。
蒸汽渦輪105包括高壓(HP)蒸汽渦輪106、跨越至低壓(LP)蒸汽渦輪108的再加 熱(RH)蒸汽渦輪107。蒸汽渦輪可通過(guò)公共軸109聯(lián)接到發(fā)電機(jī)110上，且還可聯(lián)接到燃 氣渦輪(未示出)上。發(fā)電機(jī)110輸出至負(fù)載111，負(fù)載111可為本地系統(tǒng)或傳輸系統(tǒng)。主 蒸汽控制閥(MSCV) 115提供對(duì)輸入至高壓渦輪106的蒸汽進(jìn)行快速隔離。再加熱蒸汽控制 閥(RSCV) 116提供對(duì)通向再加熱蒸汽渦輪的蒸汽進(jìn)行快速隔離。低壓渦輪108排氣至蒸汽 冷凝器117。渦輪跳間裝置120提供成用以快速地關(guān)閉對(duì)高壓渦輪106和再加熱渦輪107 的蒸汽供送。渦輪跳閘裝置120可從渦輪控制系統(tǒng)(未示出)的各種其它功能中接收跳閘 信號(hào)，用于保護(hù)該渦輪系統(tǒng)。渦輪系統(tǒng)中的器具(instrument)提供對(duì)用于監(jiān)測(cè)和保護(hù)渦輪和其它構(gòu)件的渦輪 控制系統(tǒng)的已知輸入。具體而言，用于RH渦輪107與LP蒸汽渦輪108之間的渦輪級(jí)壓力 的壓力變送器125和用于渦輪排氣壓力的壓力變送器126提供對(duì)渦輪控制系統(tǒng)110的輸 入。LP入口壓力(LPIP) 127和渦輪排氣壓力128提供為用于計(jì)算VAN 130。計(jì)算出的VAN 131和渦輪排氣壓力128提供為用于渦輪排氣跳閘計(jì)算(也稱為真空跳閘)135。在現(xiàn)有系 統(tǒng)中，渦輪排氣壓力跳閘直接提供給渦輪跳閘裝置用于關(guān)閉MSCV 115/RSCV 116。然而，關(guān) 閉MSCV/RSCV會(huì)導(dǎo)致延長(zhǎng)和不合需要的渦輪恢復(fù)時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明，時(shí)間延遲140可提供給排氣壓力跳閘，用以容許在升高的瞬變排氣 壓力狀態(tài)下繼續(xù)操作，否則該升高的瞬變排氣壓力狀態(tài)將導(dǎo)致排氣壓力報(bào)警和MSCV/RHCV 的跳閘。時(shí)間延遲140容許在甩負(fù)載狀態(tài)期間瞬變保護(hù)邏輯擴(kuò)大可容許的排氣壓力。甩負(fù) 載狀態(tài)可通過(guò)功率負(fù)載不平衡(PLU)功能150來(lái)確定。電流變壓器(CT) 160感測(cè)來(lái)自于發(fā) 電機(jī)110的電輸出。PLU功能150將發(fā)電機(jī)電輸出165與由VAN 131所確定的渦輪負(fù)載進(jìn) 行比較。如果由LPIP 127確定的渦輪負(fù)載與電負(fù)載161之間的不平衡超過(guò)指示甩負(fù)載的 預(yù)定值、比例(rate)和持續(xù)時(shí)間，則發(fā)送PLU信號(hào)151給時(shí)間延遲電路140。如果確認(rèn)低 負(fù)載的單獨(dú)VAN信號(hào)132發(fā)送給時(shí)間延遲電路，則時(shí)間延遲便施加到排氣壓力報(bào)警和跳閘 上。在高渦輪排氣狀態(tài)下，當(dāng)不支持延遲狀態(tài)時(shí)，則渦輪排氣跳閘信號(hào)便傳遞至渦輪跳閘裝 置120而不會(huì)延遲。關(guān)于圖4將描述對(duì)于擴(kuò)大的瞬變排氣壓力保護(hù)邏輯的更為詳細(xì)的說(shuō)明。圖3示出了排氣壓力對(duì)末級(jí)輪葉環(huán)空速率的操作和跳閘極限，其結(jié)合了正常排氣 壓力操作和瞬變排氣壓力操作兩者。報(bào)警曲線210表示排氣壓力隨VAN變化的穩(wěn)態(tài)操作報(bào) 警極限。跳閘曲線220表示隨VAN變化的排氣壓力的穩(wěn)態(tài)排氣壓力跳閘極限。陰影區(qū)域230 表示與時(shí)間相關(guān)(或時(shí)變)的瞬變排氣壓力操作區(qū)域。瞬變排氣壓力操作區(qū)域落在VAN為 0與VAN為Z之間，表示在全速空載(FSNL)與廠用負(fù)載之間的操作，也即在甩負(fù)載之后的預(yù) 期操作狀態(tài)。聯(lián)合循環(huán)單元預(yù)期處于FSNL，因?yàn)槿細(xì)鉁u輪通常將供給設(shè)備輔助負(fù)載。而在 常規(guī)設(shè)備中，蒸汽渦輪將承載設(shè)備輔助負(fù)載，通常為滿負(fù)載的4%至6%。在計(jì)算出的VAN 大于Z設(shè)定(或設(shè)定值)時(shí)，穩(wěn)態(tài)保護(hù)邏輯將根據(jù)需要，基于實(shí)際排氣壓力和容許的極限提 供報(bào)警和/或跳閘。在計(jì)算出的VAN小于Z設(shè)定時(shí)，除非瞬變保護(hù)邏輯啟用，否則穩(wěn)態(tài)保護(hù) 邏輯將提供報(bào)警和跳閘。當(dāng)PLU功能由大于PLU設(shè)定的負(fù)載減低所促動(dòng)且計(jì)算出的VAN落 在陰影區(qū)域230內(nèi)時(shí)，則根據(jù)瞬變保護(hù)方案的操作便起作用。點(diǎn)1表示單元以滿負(fù)載或接近滿負(fù)載操作。如果處于由點(diǎn)1所示的滿負(fù)載的單元 經(jīng)歷過(guò)甩負(fù)載，則系統(tǒng)響應(yīng)將取決于結(jié)果產(chǎn)生的設(shè)備狀態(tài)。在點(diǎn)1的起始點(diǎn)，單元在正常的 報(bào)警設(shè)定和跳閘設(shè)定以下正常操作。在點(diǎn)2，單元以高于正常報(bào)警設(shè)定210、低于正常跳閘設(shè)定220且處在瞬變排氣壓力操作區(qū)域230之外操作。對(duì)于在點(diǎn)2處的繼續(xù)操作并不需要 瞬變排氣壓力瞬變保護(hù)邏輯。在點(diǎn)3，當(dāng)排氣壓力超過(guò)最大跳閘設(shè)定，且甚至高于瞬變排氣 壓力操作區(qū)域230的排氣壓力時(shí)，則起動(dòng)立即跳閘。在點(diǎn)4，操作處在瞬變排氣壓力操作區(qū) 域230內(nèi)，則立即起動(dòng)報(bào)警，表示啟用瞬變跳閘延遲，從而容許在該區(qū)域中操作而不會(huì)跳閘 直至達(dá)到跳閘延遲周期的持續(xù)時(shí)間。在確定操作負(fù)載VAN中，渦輪控制系統(tǒng)將繼續(xù)使用渦輪級(jí)壓力作為蒸汽渦輪末級(jí) 質(zhì)量流量的指示。質(zhì)量流量將認(rèn)定為與測(cè)得的壓力成線性關(guān)系。實(shí)際操作排氣壓力可用于 確定VAN?？刂葡到y(tǒng)將操作VAN與基于特定單元的VAN極限相比較?？刂葡到y(tǒng)將在常規(guī)穩(wěn) 態(tài)和瞬變邏輯兩者啟用的情況下監(jiān)測(cè)排氣壓力。Z英尺/秒(ft/sec)表示對(duì)于瞬變排氣壓 力保護(hù)邏輯可啟用的VAN區(qū)域。如果PLU功能由大于PLU設(shè)定的負(fù)載減低所促動(dòng)且計(jì)算出的VAN變?yōu)槠渲敌∮赯 值，則將啟動(dòng)瞬變保護(hù)邏輯。PLU提供所需的負(fù)載大小和對(duì)于確定甩負(fù)載所需的比例變化 靈敏度。作為備選的輸入?yún)?shù)，發(fā)電機(jī)負(fù)載(例如，發(fā)電機(jī)負(fù)載安培)可用于確定單元處于 FSNL或廠用負(fù)載(即，小于Z值)，而代替使用低于實(shí)際Z值的VAN。如果瞬變排氣壓力邏輯已啟動(dòng)，則渦輪控制系統(tǒng)將根據(jù)在操作圖(map)上的位置 提供必要的保護(hù)。如果所產(chǎn)生的操作點(diǎn)處在與時(shí)間相關(guān)的瞬變排氣壓力操作區(qū)域230中， 則渦輪控制系統(tǒng)將監(jiān)測(cè)操作時(shí)間，且如果該操作時(shí)間超過(guò)預(yù)定值，則渦輪將跳閘。如果排氣壓力在分配的時(shí)間周期內(nèi)下降至低于瞬變排氣壓力操作區(qū)域230的下 端240，則該單元不會(huì)跳閘，且瞬變保護(hù)邏輯停用(不起作用)以防止漂移進(jìn)出該與時(shí)間相 關(guān)的區(qū)域(或時(shí)變區(qū))。當(dāng)單元停機(jī)時(shí)，(控制閥關(guān)閉、跳閘等)則瞬變排氣壓力保護(hù)停用。在示例性實(shí)施 例中，這發(fā)生在速度衰減至額定速度的75 %時(shí)，且不會(huì)重新啟動(dòng)直到單元上的負(fù)載達(dá)到啟 動(dòng)負(fù)載。當(dāng)操作點(diǎn)進(jìn)入與時(shí)間相關(guān)的瞬變排氣壓力操作區(qū)域230且瞬變保護(hù)邏輯已啟動(dòng) 時(shí)，則控制系統(tǒng)可將偏移(excursion)算作一次事件，且監(jiān)測(cè)該單元在該時(shí)變區(qū)中操作的 時(shí)間周期。事件的數(shù)目可記錄下來(lái)，且對(duì)于各事件以及總數(shù)累積次數(shù)，并存檔?？刂葡到y(tǒng)可 提供向操作人員的顯示、該單元的可容許排氣壓力指引VAN曲線，以及實(shí)時(shí)操作點(diǎn)。警報(bào)可 進(jìn)行通告和顯示。圖4示出了排氣壓力跳閘在甩負(fù)載狀態(tài)下延遲的瞬變保護(hù)邏輯400的實(shí)施例。感 測(cè)渦輪排氣壓力5和LP入口壓力(LPIP) 10并將其提供給VAN計(jì)算15。計(jì)算出的VAN 16 和渦輪排氣壓力6提供至對(duì)于正常跳閘范圍的渦輪排氣壓力跳閘功能20。如果渦輪排氣壓 力6高于對(duì)于計(jì)算出的VAN 6的跳閘水平，則產(chǎn)生跳閘狀態(tài)21。如果跳閘狀態(tài)21存在且產(chǎn) 生對(duì)于延遲信號(hào)22的低值，則與(AND)門25便阻止跳閘邏輯信號(hào)26傳遞至MSCV跳閘裝 置35上的跳閘輸出30。如果跳閘延遲信號(hào)22未產(chǎn)生或超時(shí)，則MSCV跳閘裝置便可啟動(dòng)。對(duì)于跳閘延遲信號(hào)22的確認(rèn)邏輯可如下文那樣提供。甩負(fù)載的確定在與門55處 提供。VAN計(jì)算信號(hào)17提供至廠用負(fù)載檢查40，以確定蒸汽負(fù)載是否已下降至廠用負(fù)載 水平，該負(fù)載水平將存在于渦輪跳閘之后。廠用負(fù)載確認(rèn)信號(hào)41傳遞至與門55。負(fù)載檢 查45可對(duì)于最低的負(fù)載水平予以執(zhí)行，以便建立對(duì)于PLU事件信號(hào)的與門55的起動(dòng)準(zhǔn)備 (arming)46。PLU 50建立對(duì)與門55的最終輸入。PLU事件50由電負(fù)載輸出49中的預(yù)定
9值相對(duì)于由LPIP 10所確定的蒸汽負(fù)載的下降來(lái)確定?；?OR)門75可結(jié)合用于對(duì)擴(kuò)大的 瞬變排氣壓力極限的邊界限制的邏輯。排氣壓力信號(hào)7與最大可容許瞬變排氣壓力極限60 和最小可容許瞬變排氣壓力極限65進(jìn)行比較。如果超過(guò)最大或最小的可容許瞬變排氣壓 力，則將觸發(fā)或門75。同樣，如果渦輪速度框71由渦輪速度測(cè)量結(jié)果70確定渦輪速度已減 慢至小于全速的預(yù)定幾分之一(或分?jǐn)?shù))時(shí)，表明渦輪可能已跳閘，則不需要防止MSCV的 跳閘。與門90輸出22確定與門25是否延遲排氣壓力跳閘信號(hào)21。與門90的低態(tài)將 導(dǎo)致與門22響應(yīng)于跳閘輸出條件立即輸出跳閘信號(hào)。與門90的高態(tài)將導(dǎo)致與門22延遲 跳閘信號(hào)。對(duì)于與門90輸出高態(tài)而言來(lái)自于或門75的輸入81必須為低(輸入60，65或 71均未啟用)，來(lái)自于TDPU 95的輸入96必須為低(時(shí)間延遲不可超期)，且來(lái)自于或門 75的輸出56必須為高(以瞬變壓力邊界和高于指定值的渦輪速度操作)。如果與門90輸 出22不為低且與門55輸出也不為低，則或門80輸出為低。圖5示出了使蒸汽渦輪以擴(kuò)大的瞬變排氣壓力保護(hù)極限操作的流程圖。在步驟 510，持續(xù)地監(jiān)測(cè)渦輪操作參數(shù)，包括渦輪排氣壓力、渦輪垂直接頭壓力、電負(fù)載、渦輪速度。 在步驟520，計(jì)算VAN。在步驟530，確定渦輪排氣壓力是否超過(guò)正常狀態(tài)的渦輪排氣壓力極 限，然后在步驟535形成渦輪裝置跳閘信號(hào)。接下來(lái)，確定是否任何情況都將保證在擴(kuò)大的瞬變渦輪排氣壓力操作下操作，從 而容許阻止跳閘信號(hào)通向用于MSCV的跳閘裝置。在步驟540，確定是否已發(fā)生PLU事件。 如前文所述，當(dāng)PLU功能通過(guò)高于預(yù)定水平的發(fā)電機(jī)負(fù)載而起動(dòng)準(zhǔn)備時(shí)，則發(fā)生該事件，且 發(fā)電機(jī)負(fù)載相對(duì)于渦輪負(fù)載發(fā)生預(yù)定量的下降，如由VAN所確定。在步驟550，確定計(jì)算出 的VAN是否低于確認(rèn)渦輪處于廠用負(fù)載的預(yù)定水平。在步驟560，確定渦輪排氣壓力是否超過(guò)瞬變操作帶。在步驟565，確定渦輪排氣 壓力是否低于瞬變操作帶。在步驟570，確定是否渦輪速度低于全速的75% (表明渦輪已 跳閘)。如果發(fā)生這些異常中的任何一個(gè)，則在瞬變渦輪排氣極限下的操作便不應(yīng)繼續(xù)，且 將傳遞任何主動(dòng)跳閘信號(hào)。否則，對(duì)于步驟560，565和570的情況，建議主動(dòng)跳閘信號(hào)可在 瞬變排氣壓力操作區(qū)域中的操作期間延遲預(yù)定時(shí)間。用于預(yù)定時(shí)間延遲的延遲計(jì)時(shí)器在步 驟575起動(dòng)。如果計(jì)時(shí)器并未超時(shí)，則并不傳遞主動(dòng)跳閘信號(hào)。如果計(jì)時(shí)器在步驟580中 超時(shí)，則步驟585確定是否傳遞跳閘信號(hào)。主動(dòng)跳閘信號(hào)傳遞590至渦輪跳閘裝置，致使在 步驟595關(guān)閉MSCV。盡管本文描述了各種實(shí)施例，但根據(jù)說(shuō)明書將會(huì)認(rèn)識(shí)到，文中可對(duì)元件、變型或改 進(jìn)進(jìn)行各種組合，且它們都處在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種適于在瞬時(shí)升高的渦輪排氣壓力(5)下操作的蒸汽渦輪控制系統(tǒng)(110)，所述 蒸氣渦輪控制系統(tǒng)包括適于根據(jù)渦輪排氣壓力(5)的正常操作極限(210)來(lái)啟動(dòng)用于主蒸汽控制閥(MSCV) (115)的跳閘裝置(120)的跳閘功能(30)；適于確定甩負(fù)載的功率負(fù)載不平衡(PLU)功能(150)；以及瞬變保護(hù)邏輯算法G00)，其技術(shù)效果在于在限定的甩負(fù)載狀態(tài)下，阻止在瞬變排氣壓 力操作帶(230)中啟動(dòng)02)對(duì)于所述MSCV(115)的所述跳閘功能(30)直至達(dá)到延遲周期。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽渦輪控制系統(tǒng)(110)，其特征在于，根據(jù)渦輪排氣壓力 (5)的所述跳閘功能(30)包括根據(jù)隨所述蒸汽渦輪(105)的末級(jí)輪葉(LSB)環(huán)空速率 (VAN) (16)而變化的渦輪排氣壓力(5)的跳閘(30)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蒸汽渦輪控制系統(tǒng)(110)，其特征在于，所述LSBVAN(16)由 上游渦輪級(jí)的壓力測(cè)量結(jié)果(10)和所述渦輪排氣壓力( 計(jì)算出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蒸汽渦輪控制系統(tǒng)(110)，其特征在于，所述瞬變排氣壓力操 作的操作帶(230)在所述瞬變保護(hù)邏輯算法(400)根據(jù)渦輪排氣壓力(5)而延遲所述跳閘 功能(30)時(shí)是起作用的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蒸汽渦輪控制系統(tǒng)(110)，其特征在于，所述PLU功能當(dāng)所述 發(fā)電機(jī)負(fù)載超過(guò)預(yù)定值時(shí)是起動(dòng)準(zhǔn)備的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的蒸汽渦輪控制系統(tǒng)(110)，其特征在于，當(dāng)由渦輪級(jí)壓力測(cè)量 結(jié)果(10)確定的實(shí)測(cè)渦輪功率與實(shí)測(cè)發(fā)電機(jī)負(fù)載G9)之間的差以預(yù)定比例超過(guò)預(yù)定值達(dá) 到預(yù)定持續(xù)時(shí)間時(shí)，則起動(dòng)所述PLU功能(150)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的蒸汽渦輪控制系統(tǒng)(110)，其特征在于，對(duì)于瞬變保護(hù)邏輯的 所述限定的甩負(fù)載狀態(tài)包括啟動(dòng)所述功率負(fù)載不平衡(PLU)功能(150)；以及由計(jì)算出的VAN(16)確定的所述蒸汽渦輪(150)上的負(fù)載低于表示廠用負(fù)載GO)的預(yù)定值。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蒸汽渦輪控制系統(tǒng)(110)，其特征在于，阻止對(duì)于渦輪排氣壓 力(5)的正常跳閘06)的所述延遲(140)在以下至少一種情況下消除在瞬變排氣壓力的 操作壓力極限(230)外操作；蒸汽渦輪處于由速度(75)確定的跳閘狀態(tài)；以及對(duì)于瞬變排 氣壓力操作極限(230)而言操作持續(xù)比預(yù)定周期(95)更長(zhǎng)。
9.一種用于在瞬時(shí)升高的渦輪排氣壓力下操作蒸汽渦輪(150)的方法，所述方法包括根據(jù)對(duì)于隨末級(jí)輪葉環(huán)空速率(VAN) (10)而變化的渦輪排氣壓力(5)的正常跳閘設(shè)定 (20)操作蒸汽渦輪(150)；監(jiān)測(cè)指定的負(fù)載損失狀態(tài)00，46，50)；在所述指定的負(fù)載損失狀態(tài)00，46，50)下起動(dòng)瞬變渦輪排氣壓力操作區(qū)域O30)； 根據(jù)瞬變渦輪排氣壓力操作區(qū)域(230)進(jìn)行操作；當(dāng)在所述瞬變排氣壓力操作區(qū)域(230)中的操作時(shí)間超過(guò)預(yù)定時(shí)間極限(95)時(shí)，則啟 動(dòng)對(duì)于渦輪排氣壓力(5)的正常跳閘設(shè)定O0)；當(dāng)渦輪排氣壓力(5)和VAN(IO)中的至少一個(gè)落在所述瞬變排氣壓力操作區(qū)域(230)外時(shí)，則根據(jù)對(duì)于渦輪排氣壓力(5)的正常跳閘設(shè)定00)進(jìn)行操作。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，監(jiān)測(cè)指定的負(fù)載損失狀態(tài)的所述步驟包括在指定狀態(tài)下激活功率負(fù)載不平衡(PLU)功能(50)； 監(jiān)測(cè)根據(jù)渦輪級(jí)壓力(10)的渦輪功率以及發(fā)電機(jī)負(fù)載G9)；以及 當(dāng)根據(jù)渦輪級(jí)壓力(10)的渦輪功率與發(fā)電機(jī)負(fù)載G9)之間的差超過(guò)預(yù)定的值、比例 和持續(xù)時(shí)間時(shí)，則確定功率負(fù)載不平衡(50)存在。
全文摘要
本發(fā)明涉及在瞬時(shí)升高的背壓力下操作蒸汽渦輪的方法。具體而言，該方法和控制系統(tǒng)用于執(zhí)行瞬變保護(hù)邏輯算法(400)以避免由有關(guān)渦輪排氣壓力(30)的較短持續(xù)時(shí)間的瞬變所導(dǎo)致的渦輪排氣壓力跳閘(30)，該瞬變由伴隨渦輪排氣壓力(30)瞬時(shí)增大的渦輪流量大幅降低所造成，這特別是發(fā)生在甩滿負(fù)載期間。當(dāng)甩滿負(fù)載狀態(tài)由功率負(fù)載不平衡(50)感測(cè)到且通過(guò)輔助裝置得到確認(rèn)時(shí)，則在延遲周期(95)內(nèi)阻止渦輪排氣壓力(5)的正常跳閘設(shè)定(20)，同時(shí)瞬變操作極限處于適當(dāng)位置。
文檔編號(hào)F01D17/00GK102121403SQ20101062437
公開日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者M·J·莫利托爾, W·G·戈曼 申請(qǐng)人:通用電氣公司