本發(fā)明屬于間接空冷高背壓供熱技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及間接空冷高背壓供熱系統(tǒng)的一種在線監(jiān)測(cè)、閉環(huán)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
高背壓供熱是近年來(lái)興起的一種具有良好經(jīng)濟(jì)效益的供熱技術(shù)，能夠充分利用低壓缸排汽熱量，降低機(jī)組能耗，同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)高背壓供熱和抽凝工況不停機(jī)在線切換，具有很強(qiáng)優(yōu)勢(shì)。
間接空冷機(jī)組采用循環(huán)水冷卻低壓缸排汽，循環(huán)水通過(guò)間冷塔進(jìn)行空氣冷卻，循環(huán)水通過(guò)間冷塔的散熱為系統(tǒng)的熱量損失，在保證機(jī)組安全運(yùn)行的前提下，減少間冷塔散熱損失，能夠有效地提升系統(tǒng)能量利用率，是高背壓供熱的一個(gè)重要控制指標(biāo)。同時(shí)，當(dāng)機(jī)組處于高背壓供熱工況時(shí)，隨著機(jī)組背壓的提升，汽輪機(jī)末級(jí)葉片會(huì)出現(xiàn)越來(lái)越強(qiáng)的抖動(dòng)，稱(chēng)為末級(jí)葉片的顫振，顫振值越大，葉片出現(xiàn)斷裂的可能性越大，機(jī)組的安全隱患越大。末級(jí)葉片顫振值可通過(guò)計(jì)算獲得，一般為0~150，高背壓供熱機(jī)組顫振值一般在90~95左右時(shí)供熱機(jī)組效益較高。
高背壓供熱系統(tǒng)，為了減少系統(tǒng)散熱，提升能量利用率，同時(shí)保證機(jī)組的安全，使汽輪機(jī)末級(jí)葉片的顫振在允許范圍內(nèi)，需要調(diào)節(jié)高背壓供熱機(jī)組進(jìn)入凝汽器循環(huán)冷卻水的流量和間冷塔運(yùn)行扇區(qū)百葉窗開(kāi)度，因此現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施一套在線監(jiān)測(cè)、閉環(huán)調(diào)節(jié)的高背壓供熱工況異?？刂栖浖ㄟ^(guò)在線閉環(huán)調(diào)節(jié)，來(lái)保證高背壓供熱機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明在原系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，為了克服原系統(tǒng)高背壓供熱工況系統(tǒng)不能自動(dòng)調(diào)節(jié)的缺陷，且僅依靠運(yùn)行人員判斷調(diào)節(jié)容易出現(xiàn)調(diào)節(jié)不充分，能量利用率低的缺點(diǎn)，提出一種在線的、能夠?qū)崿F(xiàn)閉環(huán)調(diào)節(jié)的控制系統(tǒng)，提高機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性。
本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種在線監(jiān)測(cè)、閉環(huán)調(diào)節(jié)的高背壓供熱工況異常控制系統(tǒng)，包括供熱機(jī)組和控制系統(tǒng)，所述機(jī)組包括凝汽器2、間冷塔3和循環(huán)水系統(tǒng)，間冷塔3內(nèi)設(shè)置有百葉窗4，所述凝汽器2的a側(cè)通入循環(huán)水，b側(cè)通入熱網(wǎng)水，循環(huán)水通過(guò)間冷塔（3）進(jìn)行冷卻，所述循環(huán)水系統(tǒng)包括并聯(lián)設(shè)置在間冷塔3和凝汽器2的a側(cè)之間的變頻循環(huán)水泵5和定速循環(huán)水泵，所述變頻循環(huán)水泵5后設(shè)置一臺(tái)超聲波流量計(jì)6；
所述控制系統(tǒng)包括dcs系統(tǒng)、工控機(jī)13、opc接口機(jī)14，工控機(jī)13通過(guò)opc接口機(jī)14連接dcs系統(tǒng)，工控機(jī)13通過(guò)dcs系統(tǒng)采集供熱機(jī)組的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并根據(jù)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)和制定的控制策略，通過(guò)dcs系統(tǒng)發(fā)送頻率指令值給變頻循環(huán)水泵5的變頻器、發(fā)送百葉窗開(kāi)度指令值給百葉窗4。
所述工控機(jī)13通過(guò)dcs系統(tǒng)獲取間冷塔各扇區(qū)運(yùn)行狀態(tài)、間冷塔各扇區(qū)百葉窗開(kāi)度，然后通過(guò)opc接口回傳給dcs系統(tǒng)百葉窗的開(kāi)度指令值。
所述定速循環(huán)水泵包括并聯(lián)的兩臺(tái)，正常情況下，變頻循環(huán)水泵工作，其中一臺(tái)定速循環(huán)水泵處于備用狀態(tài)，當(dāng)達(dá)到設(shè)定條件時(shí)，備用狀態(tài)的定速循環(huán)水泵啟動(dòng)運(yùn)行；
所述設(shè)定條件為：a、變頻循環(huán)水泵跳閘，b、工控機(jī)根據(jù)機(jī)組實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)獲取的末級(jí)葉片顫振值大于設(shè)定值；c、熱網(wǎng)泵全部跳閘。
還包括臨機(jī)機(jī)組，所述臨機(jī)機(jī)組和機(jī)組公用變頻循環(huán)水泵5和超聲波流量計(jì)6，兩臺(tái)機(jī)組不同時(shí)處于高背壓狀態(tài)。
本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過(guò)異?？刂?，能夠保證高背壓供熱機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)原理圖。
其中，（1）低壓缸，（2）凝汽器，（3）間冷塔，（4）百葉窗，（5）變頻循環(huán)水泵，（6）超聲波流量計(jì)，（7）#5機(jī)定速循環(huán)水泵ⅰ，（8）#5機(jī)定速循環(huán)水泵ⅱ，（9）#6定速循環(huán)水泵ⅰ，（10）#6機(jī)定速循環(huán)水泵ⅱ，（11）#6機(jī)循環(huán)水回水，（12）#6機(jī)循環(huán)水出水，（13）工控機(jī)，（14）opc接口機(jī)，（15）dcs，（16）sis，（17）凝汽器熱網(wǎng)水進(jìn)水，（18）凝汽器熱網(wǎng)水出水。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明的在線監(jiān)測(cè)、閉環(huán)調(diào)節(jié)的高背壓供熱工況異常控制系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)，用于對(duì)供熱機(jī)組進(jìn)行控制，供熱機(jī)組包括凝汽器2、間冷塔3和循環(huán)水系統(tǒng)，間冷塔3內(nèi)設(shè)置有百葉窗4，凝汽器2的a側(cè)通入循環(huán)水，b側(cè)通入熱網(wǎng)水，循環(huán)水系統(tǒng)連接在凝汽器2的a側(cè)和間冷塔3之間，凝汽器2的a側(cè)出口的循環(huán)水進(jìn)入間冷塔3冷卻后，通過(guò)循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)入凝汽器2的a側(cè)入口，循環(huán)水系統(tǒng)包括并聯(lián)設(shè)置在間冷塔3和凝汽器2的a側(cè)之間的變頻循環(huán)水泵5和定速循環(huán)水泵，所述變頻循環(huán)水泵5后設(shè)置一臺(tái)超聲波流量計(jì)6；本發(fā)明還包括臨機(jī)機(jī)組，臨機(jī)機(jī)組和本例機(jī)組公用變頻循環(huán)水泵5和超聲波流量計(jì)6，兩臺(tái)機(jī)組不同時(shí)處于高背壓狀態(tài)。
控制系統(tǒng)包括dcs系統(tǒng)、工控機(jī)13、opc接口機(jī)14，工控機(jī)13通過(guò)opc接口機(jī)14連接dcs系統(tǒng)，工控機(jī)13通過(guò)dcs系統(tǒng)獲取間冷塔各扇區(qū)運(yùn)行狀態(tài)、間冷塔各扇區(qū)百葉窗開(kāi)度，然后通過(guò)opc接口回傳給dcs系統(tǒng)百葉窗的開(kāi)度指令。即工控機(jī)13通過(guò)dcs系統(tǒng)采集供熱機(jī)組的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，該實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)為現(xiàn)有供熱機(jī)組的通常采集的數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)計(jì)算得到顫振值，作為控制指標(biāo)，然后通過(guò)制定的控制策略給出變頻循環(huán)水泵5變頻器的頻率指令值和百葉窗的開(kāi)度指令。這些指令值在系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)dcs下發(fā)給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的連續(xù)閉環(huán)控制。同時(shí)，異?？刂葡到y(tǒng)畫(huà)面及數(shù)據(jù)上傳至sis。
本發(fā)明的異?？刂葡到y(tǒng)有“抽凝狀態(tài)”與“高背壓運(yùn)行狀態(tài)”的切換功能，異?？刂葡到y(tǒng)只有在“高背壓運(yùn)行狀態(tài)下”才能進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)?！案弑硥哼\(yùn)行狀態(tài)”下投運(yùn)扇區(qū)具備“自動(dòng)”調(diào)節(jié)功能。
正常情況下，供熱機(jī)組只開(kāi)變頻循環(huán)水泵和兩列間冷塔冷卻扇區(qū)；一臺(tái)定速循環(huán)水泵應(yīng)急保護(hù)時(shí)備用啟動(dòng)，其他扇區(qū)備用。但是在極端情況下（運(yùn)行模式改變），會(huì)要求再投用一列或兩列扇區(qū)。
附圖1為本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，該實(shí)施例中系統(tǒng)分為兩臺(tái)機(jī)組，冷卻系統(tǒng)采用表面式凝汽器間接空冷系統(tǒng)，冷卻設(shè)備為帶垂直布置的空冷散熱器的自然通風(fēng)間冷塔3，#5機(jī)組、#6機(jī)組共用一座間冷塔3。冷卻系統(tǒng)采用擴(kuò)大單元制，兩臺(tái)機(jī)組配置四臺(tái)定速循環(huán)水泵（均為雙速電機(jī)）、一座間冷塔、兩條循環(huán)水供水管道、兩條循環(huán)水回水管道及其它配套的地下儲(chǔ)水箱、膨脹水箱、充水泵、補(bǔ)水泵、沖洗水泵等。冷卻三角垂直布置在間冷塔進(jìn)風(fēng)口的圓周上，每個(gè)冷卻三角進(jìn)風(fēng)口處布置有可調(diào)開(kāi)度的百葉窗。兩臺(tái)機(jī)組的循環(huán)水出口（即冷水）設(shè)置有電動(dòng)聯(lián)絡(luò)門(mén)，用于進(jìn)行機(jī)組的切換；兩臺(tái)機(jī)組的熱水母管在間冷塔內(nèi)設(shè)置有電動(dòng)聯(lián)絡(luò)門(mén)，用來(lái)進(jìn)行兩臺(tái)機(jī)組熱水之間的連通。間冷系統(tǒng)既可以單元制運(yùn)行，也可以公有制運(yùn)行。在冬季低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，根據(jù)防凍要求，可以采用3臺(tái)循環(huán)水泵為兩臺(tái)機(jī)組提供冷卻水的運(yùn)行模式。極端工況，如最大采暖工況，根據(jù)防凍要求，可以采用兩臺(tái)循環(huán)水泵半速運(yùn)行模式。
本實(shí)施例在原有循環(huán)水系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增加一臺(tái)公用變頻循環(huán)水泵5，并在其出口設(shè)置一臺(tái)超聲波流量計(jì)6進(jìn)行流量在線測(cè)量。
兩臺(tái)機(jī)組不同時(shí)處于高背壓狀態(tài)，即供熱期一臺(tái)機(jī)組處于高背壓運(yùn)行工況時(shí)，另一臺(tái)機(jī)組為抽凝工況運(yùn)行，以#5機(jī)組高背壓工況運(yùn)行、#6機(jī)組抽凝工況運(yùn)行為例，其凝汽器循環(huán)水冷卻系統(tǒng)有兩種運(yùn)行模式。
工控機(jī)對(duì)變頻泵和百葉窗的控制策略包括以下兩種模式下的運(yùn)行方式。
運(yùn)行模式一：
#5機(jī)組高背壓模式運(yùn)行、#6機(jī)組抽凝模式運(yùn)行，新增加的變頻循環(huán)水泵為#5機(jī)組提供冷卻水（變頻循環(huán)水泵6與#5機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)門(mén)打開(kāi)）；間冷塔3為單元制模式運(yùn)行，即#5機(jī)組循環(huán)水通過(guò)#5機(jī)組間冷塔進(jìn)行冷卻，#6機(jī)組循環(huán)水通過(guò)#6機(jī)組間冷塔進(jìn)行冷卻。
此種運(yùn)行方式下，異常控制系統(tǒng)通過(guò)對(duì)變頻循環(huán)水泵5的變頻器頻率和間冷塔3投運(yùn)扇區(qū)各百葉窗開(kāi)度進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)高背壓工況下系統(tǒng)的在線控制。
通過(guò)設(shè)定頻率傳送給dcs，在滿足間冷塔的最小防凍流量（3000m3/h）前提下，調(diào)節(jié)變頻循環(huán)水泵的頻率值，保證機(jī)組運(yùn)行安全，此處采用指標(biāo)“末級(jí)葉片顫振值”<95，即調(diào)節(jié)系統(tǒng)需保證“末級(jí)葉片顫振值”始終處于95以下。
同時(shí)，#5機(jī)定速循環(huán)水泵ⅰ和#5機(jī)定速循環(huán)水泵ⅱ中的一臺(tái)投入備用，高背壓工況下，定速（低速）冷卻循環(huán)水泵聯(lián)鎖啟動(dòng)條件為：a、變頻循環(huán)水泵跳閘，b、opc回傳給dcs的“末級(jí)葉片顫振值”>100，c、機(jī)組熱網(wǎng)系統(tǒng)的熱網(wǎng)循環(huán)水泵全跳。
對(duì)于間冷塔3的防凍，高背壓正常工況下運(yùn)行2個(gè)扇區(qū)，旁路閥全關(guān)，2個(gè)扇區(qū)最低總流量不小于3000m3/h。由于實(shí)際情況中百葉窗執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作滯后于指令，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制非常困難，為此采用如下方式：
dcs系統(tǒng)與工控機(jī)數(shù)據(jù)交互方式為：
1、dcs通過(guò)opc接口機(jī)傳遞給“控制系統(tǒng)工控機(jī)”的數(shù)據(jù)
①：間冷塔扇區(qū)的運(yùn)行狀態(tài)（2/6）。
②：間冷塔各扇區(qū)百葉窗（51個(gè)）開(kāi)度的反饋。
2、控制系統(tǒng)工控機(jī)通過(guò)opc回傳dcs的點(diǎn)為。
17個(gè)百葉窗開(kāi)度指令點(diǎn)。
控制的方式為：
1、間冷塔3扇區(qū)分為兩組，扇區(qū)1、3、5為第一組（各有8個(gè)百葉窗），2、4、6為第二組（各有9個(gè)百葉窗）。正常運(yùn)行時(shí)，控制系統(tǒng)投自動(dòng)調(diào)節(jié)，每組只開(kāi)啟一個(gè)扇區(qū)（扇區(qū)選擇取決于運(yùn)行人員在操作）。
2、控制系統(tǒng)每次調(diào)節(jié)按照發(fā)單個(gè)指令調(diào)節(jié)百葉窗，單個(gè)百葉窗指令最小調(diào)節(jié)量為4.25%（可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整）。
3、調(diào)節(jié)百葉窗的原則為：需要增加開(kāi)度時(shí)，優(yōu)先增加開(kāi)度最小的百葉窗，需要減小開(kāi)度時(shí)，優(yōu)先減小開(kāi)度最大的百葉窗。如果百葉窗開(kāi)度等大小的話，就按照次序增減。當(dāng)某一個(gè)百葉窗開(kāi)度和指令差值大于7%的時(shí)候，控制系統(tǒng)將不再對(duì)此百葉窗發(fā)送指令。
4、當(dāng)變頻循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速達(dá)到最大值時(shí)（同時(shí)凝汽器背壓超過(guò)33kpa時(shí)），系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警，提示需要手動(dòng)逐個(gè)投入其它扇區(qū)，背壓仍不能滿足要求時(shí)，手動(dòng)啟動(dòng)定速循環(huán)水泵。
5、末級(jí)葉片顫振值計(jì)算的調(diào)整量反饋到dcs里，當(dāng)此值達(dá)到115時(shí)，dcs將百葉窗開(kāi)度開(kāi)到60%。
系統(tǒng)防擾動(dòng)方式：
系統(tǒng)在投入自動(dòng)控制前對(duì)變頻循環(huán)水泵頻率和百葉窗開(kāi)度實(shí)時(shí)值進(jìn)行讀取，作為設(shè)定值進(jìn)行跟蹤，防止投入自動(dòng)時(shí)產(chǎn)生較大的擾動(dòng)。
運(yùn)行模式二：
間冷塔3防凍流量會(huì)帶走系統(tǒng)的部分熱量，能量損耗越少，系統(tǒng)熱量利用率越高，因此，采取措施進(jìn)一步減少#5機(jī)組間冷塔系統(tǒng)需要的防凍流量。
系統(tǒng)可采用如下運(yùn)行方式：在#5機(jī)組高背壓模式運(yùn)行時(shí)，利用變頻循環(huán)水泵5，將#6機(jī)組間冷塔冷卻后的循環(huán)水引入#5機(jī)組凝汽器冷卻區(qū)，#5機(jī)組間冷塔停止運(yùn)行，各扇區(qū)百葉窗均關(guān)閉。此種運(yùn)行方式下，需注意觀察#6機(jī)組間冷塔膨脹水箱水位，必要時(shí)可在冷塔膨脹水箱的溢出水管道增加閥門(mén)進(jìn)行封閉。同時(shí)需要保證，在熱網(wǎng)失水時(shí)，能夠及時(shí)啟動(dòng)定速循環(huán)水泵，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。
此種運(yùn)行方式下，異常控制系統(tǒng)不再需要控制間冷塔扇區(qū)百葉窗的開(kāi)度，僅通過(guò)調(diào)節(jié)新增變頻循環(huán)水泵的電機(jī)頻率，調(diào)整進(jìn)入凝汽器的循環(huán)冷卻水量，實(shí)現(xiàn)高背壓工況下系統(tǒng)的在線控制。
工控機(jī)上的異?？刂葡到y(tǒng)對(duì)變頻泵的控制是通過(guò)設(shè)定頻率傳送給dcs，調(diào)節(jié)循環(huán)水量，保證機(jī)組運(yùn)行安全，此處同樣采用指標(biāo)“末級(jí)葉片顫振值”<95。
同時(shí)，一臺(tái)定速（低速）泵投入備用，高背壓工況定速（低速）冷卻循環(huán)水泵聯(lián)鎖啟動(dòng)條件為：a、變頻循環(huán)水泵跳閘，b、opc回傳的“末級(jí)葉片顫振值”>100，c、機(jī)組熱網(wǎng)系統(tǒng)的熱網(wǎng)循環(huán)水泵全跳。
系統(tǒng)防擾動(dòng)方式：
異?？刂葡到y(tǒng)軟件在投入自動(dòng)控制前對(duì)變頻循環(huán)水泵頻率實(shí)時(shí)值進(jìn)行讀取，作為設(shè)定值進(jìn)行跟蹤，防止投入自動(dòng)時(shí)產(chǎn)生較大的擾動(dòng)。
以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明整體構(gòu)思前提下，還可以作出若干改變和改進(jìn)，這些也應(yīng)該視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。