干熄焦余熱回收蒸汽發(fā)電汽輪機(jī)進(jìn)、排汽控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種干熄焦余熱回收蒸汽發(fā)電汽輪機(jī)進(jìn)、排汽控制方法，轉(zhuǎn)速傳感器采集汽輪機(jī)主軸轉(zhuǎn)速信號，做為汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的監(jiān)測值進(jìn)行顯示；通過DCS控制系統(tǒng)，對汽輪機(jī)進(jìn)、排汽壓力進(jìn)行PID串級調(diào)節(jié)；采用雙回路控制系統(tǒng)，主回路為蒸汽進(jìn)/排汽壓力，副回路為蒸汽進(jìn)/排汽流量；DCS控制系統(tǒng)輸出電流控制信號，使主汽閥及排汽調(diào)節(jié)閥達(dá)到對應(yīng)的開度；通過位移傳感器調(diào)節(jié)電液伺服閥的輸出，控制汽輪機(jī)實際轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速相符。本發(fā)明在常規(guī)汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，基于DCS控制系統(tǒng)對汽輪機(jī)進(jìn)、排汽壓力分別進(jìn)行PID串級調(diào)節(jié)，使汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力和排汽壓力保持穩(wěn)定，汽輪機(jī)增加或減小負(fù)荷時受到的擾動更少，保證了汽輪機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行。
【專利說明】
干熄焦余熱回收蒸汽發(fā)電汽輪機(jī)進(jìn)、排汽控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及蒸汽發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種干熄焦余熱回收蒸汽發(fā)電汽輪機(jī)進(jìn)、排汽控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]汽輪機(jī)是發(fā)電廠的原動機(jī)，驅(qū)動同步發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電能，向電網(wǎng)輸送符合數(shù)量和供電品質(zhì)(電壓與頻率)要求的電力。由同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性已知，發(fā)電機(jī)的端電壓決定于無功功率，而無功功率決定于發(fā)電機(jī)的勵磁;電網(wǎng)的頻率(或稱周波)決定于有功功率，即決定于原動機(jī)的驅(qū)動功率。因此，電網(wǎng)的電壓調(diào)節(jié)歸發(fā)電機(jī)的勵磁系統(tǒng)，頻率調(diào)節(jié)歸汽輪機(jī)的功率控制系統(tǒng)。這樣，機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行時，根據(jù)轉(zhuǎn)速偏差改變調(diào)節(jié)汽門的開度，調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的進(jìn)汽量及焓降，改變發(fā)電機(jī)的有功功率，滿足外界電負(fù)荷的變化要求。由于汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是以機(jī)組轉(zhuǎn)速為調(diào)節(jié)對象，故習(xí)慣上將汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)稱為調(diào)速系統(tǒng)。
[0003]申請?zhí)枮?01220468503.8(申請日為2012年9月14日)的中國專利，公開了一種“凝汽式汽輪機(jī)向高爐供風(fēng)的轉(zhuǎn)速控制裝置”，包括安裝在凝汽式汽輪機(jī)主軸上的測速齒輪，相對于測速齒輪的位置設(shè)有轉(zhuǎn)速傳感器，轉(zhuǎn)速傳感器通過脈沖信號變送器與PLC運(yùn)算器連接，同步電機(jī)上設(shè)有位移傳感器，位移傳感器通過位移信號變送器與PLC運(yùn)算器連接;PLC運(yùn)算器通過伺服放大器連接凝汽式汽輪機(jī)的同步電機(jī)，并對其進(jìn)行控制。
[0004]隨著現(xiàn)代化工業(yè)的飛速發(fā)展，越來越多的蒸汽發(fā)電機(jī)組采用了集散控制系統(tǒng)，集散控制系統(tǒng)(Distributed control system)是以微處理器為基礎(chǔ)的對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的集中分散控制系統(tǒng)，簡稱DCS系統(tǒng)。集散控制系統(tǒng)中所有設(shè)備分別處于四個不同的層次，自下而上分別為:現(xiàn)場級、控制級、監(jiān)控級和管理級?，F(xiàn)場級設(shè)備一般位于被控生產(chǎn)過程的附近。典型的的現(xiàn)場級設(shè)備是各類傳感器、變送器和執(zhí)行器，它們將生產(chǎn)過程中各種物理量轉(zhuǎn)換為電信號。控制級主要由過程控制站和數(shù)據(jù)采集站組成。過程控制站接收由現(xiàn)場設(shè)備來的信號，按一定的控制策略計算出所需的控制量，并送回到現(xiàn)場的執(zhí)行器中去。數(shù)據(jù)采集站與過程控制站類似，也接收由現(xiàn)場設(shè)備來的信號，但是它不直接完成控制功能，而是將經(jīng)轉(zhuǎn)換處理后的信號送到監(jiān)控級設(shè)備中去。監(jiān)控級的主要設(shè)備有運(yùn)行員操作站、工程師工作站和計算站。計算站的主要任務(wù)是實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的監(jiān)督控制。管理級包含的內(nèi)容比較廣泛，一般來說，它可能是一個發(fā)電廠的廠級管理計算機(jī)，也可能是若干個機(jī)組的管理計算機(jī)。
[0005]在現(xiàn)有的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，大多只采集汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速作為系統(tǒng)反饋值，通過位移傳感器測量油動機(jī)輸出端的位移量較準(zhǔn)主汽閥的開度，而沒有考慮汽輪機(jī)進(jìn)、排汽壓力，但是由于干熄焦余熱回收發(fā)電系統(tǒng)為小型發(fā)電機(jī)組，而余熱動力資源存在蒸汽壓力波動大的特點，因此蒸汽壓力對汽輪機(jī)發(fā)電穩(wěn)定性造成了較大干擾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種干熄焦余熱回收蒸汽發(fā)電汽輪機(jī)進(jìn)、排汽控制方法，在常規(guī)汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，基于DCS控制系統(tǒng)對汽輪機(jī)進(jìn)、排汽壓力分別進(jìn)行PID串級調(diào)節(jié)，使汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力和排汽壓力保持穩(wěn)定，汽輪機(jī)的進(jìn)汽流量穩(wěn)定，汽輪機(jī)增加或減小負(fù)荷時受到的擾動更少，保證了汽輪機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0008]干熄焦余熱回收蒸汽發(fā)電汽輪機(jī)進(jìn)、排汽控制方法，包括如下步驟:
[0009]I)轉(zhuǎn)速傳感器采集汽輪機(jī)主軸轉(zhuǎn)速信號，并將轉(zhuǎn)速信號傳送到DCS控制系統(tǒng)，做為汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的監(jiān)測值進(jìn)行顯示；
[0010]2)通過DCS控制系統(tǒng)，對汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力進(jìn)行PID串級調(diào)節(jié);采用雙回路控制系統(tǒng)，主回路為蒸汽進(jìn)汽壓力，副回路為蒸汽進(jìn)汽流量;具體過程為:
[0011]主回路將進(jìn)汽壓力的設(shè)定值與進(jìn)汽壓力的測量值在控制器I中進(jìn)行比較，兩者的偏差轉(zhuǎn)換為進(jìn)汽流量調(diào)節(jié)值作為控制副回路的輸入，然后在控制器2中與進(jìn)汽流量的測量值進(jìn)行比較，兩者偏差的轉(zhuǎn)換量作為副回路的輸出；輸出的電流控制信號經(jīng)放大器給電液伺服閥一個指令信號，電液伺服閥輸出流量控制主汽閥油動機(jī)輸出位移，使主汽閥達(dá)到對應(yīng)的開度；
[0012]3)通過DCS控制系統(tǒng)，對汽輪機(jī)排汽壓力進(jìn)行PID串級調(diào)節(jié);采用雙回路控制系統(tǒng)，主回路為蒸汽排汽壓力，副回路為蒸汽排汽流量;具體過程為:
[0013]主回路將排汽壓力的設(shè)定值與排汽壓力的測量值在控制器3中進(jìn)行比較，兩者的偏差轉(zhuǎn)換為排汽流量調(diào)節(jié)值作為控制副回路的輸入，并在控制器4中與排汽流量的測量值進(jìn)行比較，兩者偏差的轉(zhuǎn)換量作為副回路的輸出；輸出的電流控制信號經(jīng)放大器給排汽壓力調(diào)節(jié)閥一個指令信號，使排汽壓力調(diào)節(jié)閥達(dá)到對應(yīng)的開度；
[0014]4)進(jìn)汽壓力和排汽壓力進(jìn)行PID運(yùn)算的計算公式為:
[0015]U(t)=Kp[e(t)+l/Ti/e(t)dt+Td X de(t)/dt]
[0016]式中:Kp為比例系數(shù)，Ti為積分時間常數(shù)，Td為微分時間常數(shù)，U(t)為控制系統(tǒng)輸出給電液伺服閥/排汽壓力調(diào)節(jié)閥的開度值，e(t)為進(jìn)汽壓力/排汽壓力與對應(yīng)壓力設(shè)定值的偏差值；
[0017]5)主汽閥油動機(jī)前設(shè)有位移傳感器，其檢測到的油動機(jī)位移信號與DCS控制系統(tǒng)輸出的位移信號進(jìn)行比較，通過兩者的差值調(diào)節(jié)電液伺服閥的輸出，控制汽輪機(jī)實際轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速相符，從而保證汽輪機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0019]在常規(guī)汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，基于DCS控制系統(tǒng)對汽輪機(jī)進(jìn)、排汽壓力分別進(jìn)行PID串級調(diào)節(jié)，使汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力和排汽壓力保持穩(wěn)定，汽輪機(jī)的進(jìn)汽流量穩(wěn)定，汽輪機(jī)增加或減小負(fù)荷時受到的擾動更少，保證了汽輪機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明所述干熄焦余熱回收蒸汽發(fā)電汽輪機(jī)進(jìn)、排汽控制方法的原理圖。
[0021]圖2是本發(fā)明所述汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力PID串級調(diào)節(jié)原理圖。
[0022]圖3是本發(fā)明所述汽輪機(jī)排汽壓力PID串級調(diào)節(jié)原理圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步說明:
[0024]如圖1所示，本發(fā)明所述干熄焦余熱回收蒸汽發(fā)電汽輪機(jī)進(jìn)、排汽控制方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0025]I)轉(zhuǎn)速傳感器采集汽輪機(jī)主軸轉(zhuǎn)速信號，并將轉(zhuǎn)速信號傳送到DCS控制系統(tǒng)，做為汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的監(jiān)測值進(jìn)行顯示；
[0026]2)如圖2所示，本發(fā)明通過DCS控制系統(tǒng)，對汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力進(jìn)行PID串級調(diào)節(jié);采用雙回路控制系統(tǒng)，主回路為蒸汽進(jìn)汽壓力，副回路為蒸汽進(jìn)汽流量;具體過程為:
[0027]主回路將進(jìn)汽壓力的設(shè)定值與進(jìn)汽壓力的測量值在控制器I中進(jìn)行比較，兩者的偏差轉(zhuǎn)換為進(jìn)汽流量調(diào)節(jié)值作為控制副回路的輸入，然后在控制器2中與進(jìn)汽流量的測量值進(jìn)行比較，兩者偏差的轉(zhuǎn)換量作為副回路的輸出；輸出的電流控制信號經(jīng)放大器給電液伺服閥一個指令信號，電液伺服閥輸出流量控制主汽閥油動機(jī)輸出位移，使主汽閥達(dá)到對應(yīng)的開度；
[0028]3)如圖3所示，本發(fā)明通過DCS控制系統(tǒng)，對汽輪機(jī)排汽壓力進(jìn)行PID串級調(diào)節(jié);采用雙回路控制系統(tǒng)，主回路為蒸汽排汽壓力，副回路為蒸汽排汽流量;具體過程為:
[0029]主回路將排汽壓力的設(shè)定值與排汽壓力的測量值在控制器3中進(jìn)行比較，兩者的偏差轉(zhuǎn)換為排汽流量調(diào)節(jié)值作為控制副回路的輸入，并在控制器4中與排汽流量的測量值進(jìn)行比較，兩者偏差的轉(zhuǎn)換量作為副回路的輸出；輸出的電流控制信號經(jīng)放大器給排汽壓力調(diào)節(jié)閥一個指令信號，使排汽壓力調(diào)節(jié)閥達(dá)到對應(yīng)的開度；
[0030]4)進(jìn)汽壓力和排汽壓力進(jìn)行PID運(yùn)算的計算公式為:
[0031 ] U(t)=Kp[e(t)+l/Ti/e(t)dt+Td X de(t)/dt]
[0032]式中:Kp為比例系數(shù)，Ti為積分時間常數(shù)，Td為微分時間常數(shù)，U(t)為控制系統(tǒng)輸出給電液伺服閥/排汽壓力調(diào)節(jié)閥的開度值，e(t)為進(jìn)汽壓力/排汽壓力與對應(yīng)壓力設(shè)定值的偏差值；
[0033]5)主汽閥油動機(jī)前設(shè)有位移傳感器，其檢測到的油動機(jī)位移信號與DCS控制系統(tǒng)輸出的位移信號進(jìn)行比較，通過兩者的差值調(diào)節(jié)電液伺服閥的輸出，控制汽輪機(jī)實際轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速相符，從而保證汽輪機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。
[0034]以下實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實施例。下述實施例中所用方法如無特別說明均為常規(guī)方法。
[0035]【實施例】
[0036]某鋼廠干熄焦余熱回收蒸汽發(fā)電系統(tǒng)原采用2臺6MW背壓式汽輪發(fā)電機(jī)組，其蒸汽外送量不能夠調(diào)整，導(dǎo)致富余蒸汽不能夠轉(zhuǎn)化為電能而浪費。為提高蒸汽利用率，新建I臺25MW抽凝式發(fā)電機(jī)組并配套I臺25MW同步發(fā)電機(jī)，汽輪機(jī)額定抽汽量30t/h，最大抽汽量60t/h，采用DCS控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并在工業(yè)計算機(jī)上實現(xiàn)顯示與控制算法。
[0037]汽輪機(jī)通過主汽閥調(diào)節(jié)蒸汽量，蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)做功，汽輪機(jī)輸出功率的多少取決于進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽量，而進(jìn)汽量則取決于調(diào)節(jié)汽閥的開度。為使汽輪機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，本發(fā)明根據(jù)蒸汽用量需求，靈活調(diào)節(jié)進(jìn)汽壓力和排氣壓力，使進(jìn)汽流量更穩(wěn)定，從而使汽輪機(jī)的控制更平穩(wěn)，減少蒸汽放散，保護(hù)環(huán)境。
[0038]進(jìn)汽壓力測量采用智能型壓力變送器，測量范圍:0?5MPa;
[0039]排汽壓力測量采用智能型壓力變送器，測量范圍:-0.1?OMPa;
[0040]抽氣壓力測量采用智能型壓力變送器，測量范圍:0?IMPa;
[0041 ]汽輪機(jī)入口蒸汽流量檢測采用噴嘴流量計，測量范圍;O?180t/h。
[0042]汽輪機(jī)抽汽外送蒸汽流量檢測檢測采用孔板流量計，測量范圍；O?110t/h。
[0043]該項目投產(chǎn)后運(yùn)行良好，干熄焦余熱發(fā)電汽輪機(jī)增減負(fù)荷時自動控制進(jìn)、排氣量，，減少了汽輪機(jī)啟動時的擾動誤差，汽輪機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)。
[0044]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.干熄焦余熱回收蒸汽發(fā)電汽輪機(jī)進(jìn)、排汽控制方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)轉(zhuǎn)速傳感器采集汽輪機(jī)主軸轉(zhuǎn)速信號，并將轉(zhuǎn)速信號傳送到DCS控制系統(tǒng)，做為汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的監(jiān)測值進(jìn)行顯示； 2)通過DCS控制系統(tǒng)，對汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力進(jìn)行PID串級調(diào)節(jié);采用雙回路控制系統(tǒng)，主回路為蒸汽進(jìn)汽壓力，副回路為蒸汽進(jìn)汽流量;具體過程為: 主回路將進(jìn)汽壓力的設(shè)定值與進(jìn)汽壓力的測量值在控制器I中進(jìn)行比較，兩者的偏差轉(zhuǎn)換為進(jìn)汽流量調(diào)節(jié)值作為控制副回路的輸入，然后在控制器2中與進(jìn)汽流量的測量值進(jìn)行比較，兩者偏差的轉(zhuǎn)換量作為副回路的輸出；輸出的電流控制信號經(jīng)放大器給電液伺服閥一個指令信號，電液伺服閥輸出流量控制主汽閥油動機(jī)輸出位移，使主汽閥達(dá)到對應(yīng)的開度； 3)通過DCS控制系統(tǒng)，對汽輪機(jī)排汽壓力進(jìn)行PID串級調(diào)節(jié);采用雙回路控制系統(tǒng)，主回路為蒸汽排汽壓力，副回路為蒸汽排汽流量;具體過程為: 主回路將排汽壓力的設(shè)定值與排汽壓力的測量值在控制器3中進(jìn)行比較，兩者的偏差轉(zhuǎn)換為排汽流量調(diào)節(jié)值作為控制副回路的輸入，并在控制器4中與排汽流量的測量值進(jìn)行比較，兩者偏差的轉(zhuǎn)換量作為副回路的輸出；輸出的電流控制信號經(jīng)放大器給排汽壓力調(diào)節(jié)閥一個指令信號，使排汽壓力調(diào)節(jié)閥達(dá)到對應(yīng)的開度； 4)進(jìn)汽壓力和排汽壓力進(jìn)行PID運(yùn)算的計算公式為: U(t) = Kp[e(t)+l/Ti/e(t)dt+Td Xde(t)/dt] 式中:Kp為比例系數(shù)，Ti為積分時間常數(shù)，Td為微分時間常數(shù)，U(t)為控制系統(tǒng)輸出給電液伺服閥/排汽壓力調(diào)節(jié)閥的開度值，e(t)為進(jìn)汽壓力/排汽壓力與對應(yīng)壓力設(shè)定值的偏差值； 5)主汽閥油動機(jī)前設(shè)有位移傳感器，其檢測到的油動機(jī)位移信號與DCS控制系統(tǒng)輸出的位移信號進(jìn)行比較，通過兩者的差值調(diào)節(jié)電液伺服閥的輸出，控制汽輪機(jī)實際轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速相符，從而保證汽輪機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。
【文檔編號】F01D15/10GK106089326SQ201610669508
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月15日 公開號201610669508.X, CN 106089326 A, CN 106089326A, CN 201610669508, CN-A-106089326, CN106089326 A, CN106089326A, CN201610669508, CN201610669508.X
【發(fā)明人】趙楠, 趙建東
【申請人】鞍鋼集團(tuán)工程技術(shù)有限公司