本發(fā)明屬于火力發(fā)電技術領域，涉及一種適應性強、自動化程度高，能夠縮短高中壓聯(lián)合啟動的汽輪發(fā)電機組暖機時間及暖機效果的方法。

背景技術：

本質上來說，汽輪機暖機效果與各個缸體的進汽量有關系。在機組啟動暖機并網(wǎng)前，缸體進汽量僅與轉速有關，暖機是在某一確定轉速(一般汽輪發(fā)電機組暖機轉速分低速暖機、中速暖機及高速暖機)下完成的，若暖機蒸汽參數(shù)一定的情況下，機組所需能量一定，即進汽量是一定的，因此如何協(xié)調分配各缸進汽量成為關鍵?，F(xiàn)有汽輪發(fā)電機組暖機技術主要采用降低暖機參數(shù)方式進行暖機，即降低主、再熱蒸汽參數(shù)、機組真空等方式?，F(xiàn)有技術存在以下缺陷：降低暖機參數(shù)，蒸汽所攜帶的能量下降，暖機轉速不變的情況下中壓調節(jié)閥會不斷開大以增加進汽量，直至機組轉速不能維持時高壓主汽閥才會被開啟，這是一種較為被動的調整方式。降參數(shù)的方法雖然可以使機組啟動暖機取得不錯效果，但未考慮降低參數(shù)后其它設備的不利方面。(1)未考慮降低主、再熱蒸汽參數(shù)后對鍋爐的(為機組提供蒸汽)影響。在汽輪機啟動暖機降低參數(shù)的同時勢必會降低鍋爐燃燒負荷，低負荷燃燒方式下鍋爐(特別是超臨界直流鍋爐)容易發(fā)生燃燒不均勻、熱偏差累積、尾部受熱面及過熱器管壁超溫、嚴重時甚至發(fā)生滅火等問題，同時降低主、再熱蒸汽壓力后，容易導致鍋爐水動力不穩(wěn)定，過低的主汽壓力將不能保持水冷壁內的質量流速而使水冷壁發(fā)生膜態(tài)沸騰，導致爆管。(2)機組啟動暖機過程中真空降低過多，缸內因鼓風發(fā)熱產(chǎn)生的熱量會引起金屬超溫，同時不利于控制機組上、下缸溫差，嚴重時會導致葉片損壞或汽輪機動靜部件之間的摩擦，從而造成汽輪機零部件嚴重損傷。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是在機組原有轉速控制系統(tǒng)的基礎上，增加一套自動暖機的邏輯，通過對汽輪發(fā)電機組deh控制系統(tǒng)中高壓主汽閥位函數(shù)g(δx)及中壓調節(jié)閥位函數(shù)h(δx)的實時修正，實現(xiàn)高中壓缸聯(lián)合啟動機組的全過程自動暖機。解決采用高中壓聯(lián)合啟動的汽輪發(fā)電機組存在暖機時間長、暖機不充分問題，在節(jié)能減排的同時還能解決現(xiàn)有降低參數(shù)啟動暖機技術給機組運行帶來的安全風險。

本發(fā)明提供的技術方案為：一種用于汽輪發(fā)電機組甩負荷后快速穩(wěn)定轉速的方法，包括以下步驟：

第一步、當汽輪發(fā)電機組達到暖機轉速后，deh轉速控制根據(jù)設定轉速ω1與實際轉速ω2的偏差值δω，由pid控制器a始終控制汽輪發(fā)電機組實際轉速值與設定轉速值基本一致；

第二步、運行人員投入暖缸模式，選擇需要優(yōu)先暖的缸體，設定升溫速率t1后，deh測溫系統(tǒng)會實時檢測缸體溫度并計算缸體的實際溫升率t2，設定升溫速率t1與實際升溫速率t2比較后輸出升溫速率偏差值δt1；

第三步、偏差值δt1經(jīng)高限模塊后輸出δt，然后將偏差值δt輸入pid控制器b后，經(jīng)pid控制器b計算后輸出偏差值δx2和δx3；

第四步、偏差值δx2和δx3分別疊加在高壓主汽閥位函數(shù)及中壓調節(jié)閥位函數(shù)模塊上，控制主汽門和中調門的開或關。

所述的δω的數(shù)學計算表達式為：

δω＝ω1-ω2

式中：轉速偏差值δω，設定轉速ω1，與實際轉速ω2。

所述的升溫速率偏差值δt1的數(shù)學表達式為：

δt＝t1-t2

式中：設定升溫速率t1，實際升溫速率t2，升溫速率偏差值δt1。

所述的偏差值δx2和δx3的數(shù)學關系表達式以及閥門對應開度關系為：

式中：δx1為pid控制器1輸出的綜合閥位指令，對應數(shù)字為0％～100％；δx為δx1經(jīng)速率限制后的閥位指令，對應數(shù)字為0％～100％；δx2、δx3為pid控制器b輸出的修正閥位指令，對應數(shù)字為0％～100％；g(δx+δx2)是與δx+δx2相關的線性函數(shù)，對應高壓主汽門的全關(0％)及全開(100％)；h(δx+δx3)是與δx+δx3相關的線性函數(shù)，對應中壓調節(jié)門的全關(0％)及全開(100％)。

所述的缸體包括高壓缸和中壓缸。

采用本發(fā)明的技術方案，在高壓主汽閥位函數(shù)g(δx)及中壓調節(jié)閥位函數(shù)h(δx)模塊前并聯(lián)一套邏輯，由暖缸選擇模塊(用于確認暖缸模式的投入，且選擇優(yōu)先暖高壓缸還是中壓缸，該模塊投入與否決定著本套邏輯是否起作用)、缸溫升率設定模塊t1(用于設定期望的暖缸溫升率)、缸溫溫升率計算模塊t2(用于計算當前機組實際的缸溫升速率)、高限模塊(用于判斷當前缸溫升速率是否超過設定的限制值)、pid控制器b(接收輸入值并按一定的規(guī)則運算后給出輸出值)組成。

其暖機邏輯動作原理為：當汽輪發(fā)電機組達到暖機轉速后，deh轉速控制根據(jù)設定轉速ω1與實際轉速ω2的偏差值δω情況(正值開門、負至關門)，由控制器a始終控制汽輪發(fā)電機組實際轉速值與設定轉速值基本一致。當運行人員投入暖缸模式，選擇需要優(yōu)先暖的缸體(高壓缸或中壓缸)，設定期望的設定升溫速率t1后，deh測溫系統(tǒng)會實時測取缸體溫度并計算缸體的實際溫升率t2，設定值與實際值比較后輸出偏差值δt1，δt1經(jīng)高限模塊后輸出δt，δt輸入pid控制器b后輸出δx2、δx3，δx2、δx3分別疊加在高壓主汽閥位函數(shù)及中壓調節(jié)閥位函數(shù)模塊上，決定主汽門和中調門的開或關。

與現(xiàn)有技術比較，本發(fā)明的暖機方法比現(xiàn)有技術暖機方法快2～3倍，按廠家推薦的中速暖機時間150分鐘，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，節(jié)約時間150分鐘至300分鐘之間，取中間值225分鐘，為3.75小時。鍋爐在沖轉暖機過程中會投入6～8只油槍，每只油槍出力在1.0t/h左右，以鍋爐油槍最少出力計算，本發(fā)明在該類型機組每次冷態(tài)啟動過程中能節(jié)約燃油6t/h×3.75h＝22.5t，燃油費用22.5t×0.8(萬元)/t＝18(萬元)。按廠家設計，全壽命范圍內該機組可冷態(tài)啟動300次，折算為每臺機組可節(jié)省4800萬元。全國采用高中壓聯(lián)合啟動機組占國內全部裝機容量的二分之一以上，因此該技術推廣前景廣闊。

附圖說明

圖1為本發(fā)明用于暖機的轉速控制系統(tǒng)原理示意圖；

附圖2為轉速控制系統(tǒng)原理示意圖；

附圖3：為汽輪發(fā)電機組熱力系統(tǒng)示意圖；

圖4為現(xiàn)有技術暖機開始前的高壓缸參數(shù)；

圖5為現(xiàn)有技術暖機結束前的高壓缸參數(shù)；

圖6為本發(fā)明暖機開始前的高壓缸參數(shù)；

圖7為本發(fā)明暖機結束前的高壓缸參數(shù)。

具體實施方式

下面結合附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施案例。

某廠由哈爾濱汽輪機生產(chǎn)的660mw超臨界汽輪發(fā)電機組，型號為n660-24.2/566/566：采用高中壓缸聯(lián)合啟動方式。現(xiàn)有技術主要是以降低機組啟動暖機參數(shù)來增加各個缸的進汽量，特別是要降低中壓缸進汽參數(shù)，在中壓缸不能維持機組暖機轉速時，高壓缸的高壓主汽門才會逐漸開啟，從而達到暖機的目的，高壓缸是否進汽充分是汽輪發(fā)電機組暖機的關鍵。本發(fā)明采用主動改變高、中壓缸負荷分配比例，能夠有效控制各個缸的進汽時機及進汽量，使用靈活。以暖高壓缸為例：按現(xiàn)有技術下的暖機曲線和按本專利實施后的溫升曲線見附圖4、5、6、7所示：

表2本發(fā)明與現(xiàn)有技術對高壓缸暖機效果對比

由上表2可知：(1)按現(xiàn)有降低啟動暖機參數(shù)的方法，機組暖機7小時17分鐘，高壓缸內調節(jié)級處蒸汽溫度從112℃上漲265℃；平均溫升速率0.35℃/min；高壓缸內調節(jié)級金屬溫度從110℃上漲至277℃，平均溫升速率0.38℃/min

(2)按本發(fā)明專利方法：機組暖機2小時4分鐘，高壓缸內調節(jié)級處蒸汽溫度從187℃上漲至301℃，平均溫升速率0.92℃/min；高壓缸內調節(jié)級金屬溫度從148℃上漲至308℃，平均溫升速率1.29℃/min

(3)本發(fā)明的暖機方法比現(xiàn)有技術暖機方法快2～3倍，按廠家推薦的中速暖機時間150分鐘，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，節(jié)約時間150分鐘至300分鐘之間，取中間值225分鐘，為3.75小時。鍋爐在沖轉暖機過程中會投入6～8只油槍，每只油槍出力在1.0t/h左右，以鍋爐油槍最少出力計算，本發(fā)明在該類型機組每次冷態(tài)啟動過程中能節(jié)約燃油6t/h×3.75h＝22.5t，燃油費用22.5t×0.8(萬元)/t＝18(萬元)。按廠家設計，全壽命范圍內該機組可冷態(tài)啟動300次，折算為每臺機組可節(jié)省4800萬元。全國采用高中壓聯(lián)合啟動機組占全部裝機容量的二分之一以上，因此該技術推廣前景廣闊。