一种汽轮机高压缸暖缸及缸切换控制优化方法
阅读说明：本技术 一种汽轮机高压缸暖缸及缸切换控制优化方法 (Steam turbine high-pressure cylinder warming and cylinder switching control optimization method ) 是由 唐守伟 刘继勇 王新 张超 唐金鹤 史建 于 2021-09-07 设计创作，主要内容包括：本发明提出了一种汽轮机高压缸暖缸及缸切换控制优化方法,包括：第一步：选择合理的汽源接入到高压缸内；第二步：倒暖逻辑系统判断是否进行倒暖,若需要进行倒暖则高压缸倒暖自动投入,若不需要进行倒暖,则高压缸倒暖不投入；第三步：正暖逻辑系统判断是否进行正暖,若需要进行正暖则高压缸正暖自动投入,若不需要进行正暖,则高压缸正暖不投入；第四步：判断缸切换条件是否具备,若具备则自动投入缸切换,若不具备则待缸切换条件具备时投入缸切换,借此,本发明具有对高压缸暖缸汽源进行改造,缩短启动时间；对倒暖缸体设定温度、正暖逻辑优化,提高高压缸金属温度；对缸切换逻辑进行优化,实现自动缸切换的优点。(The invention provides a steam turbine high-pressure cylinder warming and cylinder switching control optimization method, which comprises the following steps: the first step is as follows: selecting a reasonable steam source to be connected into the high-pressure cylinder; the second step is that: the back-warming logic system judges whether back warming is carried out or not, if the back warming is required, the back warming of the high-pressure cylinder is automatically put into use, and if the back warming is not required, the back warming of the high-pressure cylinder is not put into use; the third step: the positive warming logic system judges whether positive warming is carried out or not, if the positive warming is required, the positive warming of the high-pressure cylinder is automatically put into use, and if the positive warming is not required, the positive warming of the high-pressure cylinder is not put into use; the fourth step: judging whether the cylinder switching condition is met, if yes, automatically switching the cylinders, and if not, switching the cylinders when the cylinder switching condition is met, thereby improving the high-pressure cylinder warming steam source and shortening the starting time; setting temperature of the reverse heating cylinder body, optimizing positive heating logic and improving metal temperature of the high-pressure cylinder; and the cylinder switching logic is optimized, and the advantage of automatic cylinder switching is realized.)
技术领域
本发明属于超超临界燃煤机组汽轮机开机优化控制技术领域，特别涉及一种汽轮机高压缸暖缸及缸切换控制优化方法。
背景技术
目前，超超临界汽轮发电机组已成为各大电网的主力机组,并承担着电网日益繁重的调峰任务,需要频繁启动与停机。快速安全的进行机组启停，成为发电企业控制成本、提高效益的重要手段。660MW及以上超超临界机组一般采用中压缸启动方式。中压缸启动可以避免高压缸在低流量下运行，因而减少了高压缸第一级与高压排汽口处的热冲击；利用倒暖蒸汽对高压缸进行预暖,可以缩短启动时间4-6小时,延长汽轮机的使用寿命；机组膨胀和高、中、低压缸胀差变化相对均匀，从而提高机组启动运行的可靠性和经济性。
但在超超临界机组中压缸冷态启动过程中，存在着高压缸预暖汽源、预暖逻辑不合理，冲转正暖逻辑不合理，缸切换逻辑不合理等问题，不仅延长了机组启动时间，而且容易造成水冲击、高压缸热冲击、高排温度高、缸切换过程中逆功率保护动作等问题，威胁机组安全运行。
发明内容
本发明提出一种汽轮机高压缸暖缸及缸切换控制优化方法，通过对高压缸暖缸汽源进行改造，缩短启动时间；对倒暖缸体设定温度、正暖逻辑优化，提高高压缸金属温度；对缸切换逻辑进行优化，实现自动缸切换。
本发明的技术方案是这样实现的：一种汽轮机高压缸暖缸及缸切换控制优化方法，包括：
第一步：选择合理的汽源接入到高压缸内；
第二步：倒暖逻辑系统判断是否进行倒暖，若需要进行倒暖则高压缸倒暖自动投入，若不需要进行倒暖，则高压缸倒暖不投入；
第三步：正暖逻辑系统判断是否进行正暖，若需要进行正暖则高压缸正暖自动投入，若不需要进行正暖，则高压缸正暖不投入；
第四步：判断缸切换条件是否具备，若具备则自动投入缸切换，若不具备则待缸切换条件具备时投入缸切换。
作为一种优选的实施方式，第一步中，从汽源设备接口引一路管道接至高压缸预暖调节电动门前管道并增加一个手动或者电动隔离门，作为高压缸预暖汽源；
在隔离门前后增加疏水手动门或者气动门；
将原再热蒸汽冷段至高压缸倒暖电动门增加一个手动门或电动门；
高排逆止门前、后增加疏水管道和阀门。
作为一种优选的实施方式，所述倒暖逻辑系统包括高压缸倒暖自动投入逻辑判断模块，与所述高压缸倒暖自动投入逻辑判断模块通信连接的暖管电动阀自动调节模块，与所述暖管电动阀自动调节模块通信连接的高压缸暖刚参数监控模块，与所述高压缸暖刚参数监控模块通信连接的高压缸暖刚结束逻辑判断模块。
作为一种优选的实施方式，所述正暖逻辑系统包括高压缸正暖自动投入逻辑判断模块，与所述高压缸正暖自动投入逻辑判断模块通信连接的高调门自动调节模块，与所述高调门自动调节模块通信连接的高压缸正暖参数监控模块，与所述高压缸正暖参数监控模块通信连接的高压缸正暖结束逻辑判断模块。
作为一种优选的实施方式，第四步中汽轮机转速≥3000r/min、中调门开度ICV1和ICV2大于40％且并且机组负荷在45-65MW范围内缸切换自动投入。
作为一种优选的实施方式，所述第三步中高压内缸第一级金属温度在150℃-320℃、并且高压主汽阀MSV处于关闭状态、#2主汽阀预启阀处于开启状态时正暖自动投入。
作为一种优选的实施方式，所述第二步中高压旁路调节阀投入自动、高排逆止门指令处于关闭状态、高排逆止门前后压差为负数时倒暖自动投入。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：
本发明在超超临界燃煤机组控制系统的基础上，对汽轮机中压缸启动方式的逻辑进行优化。达到高压缸倒暖、高压缸正暖及高中压缸切换均实现自动控制，降低运行人员工作量，避免人工操作不当造成的水冲击、高排温度超限跳闸、逆功率保护动作跳闸等异常事件，保证机组启动安全的目标。同时，能够实现汽缸、转子加热均匀；易于实现蒸汽与金属温度的匹配；实现高、中压转子快速通过脆性裂变温度；抑制低压缸温度水平，提高低压转子的安全性；避免机组启动时缸体膨胀不畅等问题的发生；适应特殊工况能力增强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的流程示意图；
图2为高压缸倒暖控制优化流程图；
图3为高压缸正暖逻辑优化流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1～图3一种汽轮机高压缸暖缸及缸切换控制优化方法，包括：
第一步：选择合理的汽源接入到高压缸内；
第二步：倒暖逻辑系统判断是否进行倒暖，若需要进行倒暖则高压缸倒暖自动投入，若不需要进行倒暖，则高压缸倒暖不投入；
第三步：正暖逻辑系统判断是否进行正暖，若需要进行正暖则高压缸正暖自动投入，若不需要进行正暖，则高压缸正暖不投入；
第四步：判断缸切换条件是否具备，若具备则自动投入缸切换，若不具备则待缸切换条件具备时投入缸切换。
能够实现高压缸提前进行暖缸，并有助于缸温的平稳提升(不受启动过程中锅炉主蒸汽压力、温度的限制)，从而缩短机组启动时间；能够合理优化冲转过程中正暖逻辑，提高高压缸缸温，避免缸切换时高压缸缸温过低；实现了缸切换过程中高调门、高排逆止门、高低旁减压阀等平稳切换，避免了缸切换过程中机组负荷大幅度波动以及高排温度升高等问题，保证机组运行安全。
第一步中，从汽源设备接口引一路管道接至高压缸预暖调节电动门前管道并增加一个手动或者电动隔离门，作为高压缸预暖汽源；
在隔离门前后增加疏水手动门或者气动门；
将原再热蒸汽冷段至高压缸倒暖电动门增加一个手动门或电动门；
高排逆止门前、后增加疏水管道和阀门。
根据现场实际情况，选择合理的汽源进行高压缸的倒暖。汽源参数稳定，满足汽轮机倒暖的要求。高压缸预暖系统进行如下优化改造:从汽源设备接口引一路管道接至高压缸预暖调节电动门前管道并增加一个手动、电动隔离门，作为高压缸预暖汽源,在隔离门前后增加疏水手动门、气动门；将原再热蒸汽冷段至高压缸倒暖电动门增加一个手动门、电动门作为高压缸预暖备用汽源；高排逆止门前、后增加疏水管道、阀门，消除缸切换时因排水不畅造成的管道振动。
所述倒暖逻辑系统包括高压缸倒暖自动投入逻辑判断模块，与所述高压缸倒暖自动投入逻辑判断模块通信连接的暖管电动阀自动调节模块，与所述暖管电动阀自动调节模块通信连接的高压缸暖刚参数监控模块，与所述高压缸暖刚参数监控模块通信连接的高压缸暖刚结束逻辑判断模块。所述第二步中高压旁路调节阀投入自动、高排逆止门指令处于关闭状态、高排逆止门前后压差为负数时倒暖自动投入。
高压缸倒暖自动投入逻辑：高压旁路调节阀投入自动；高排逆止门指令处于关闭状态；高排逆止门前后压差为负数。暖管电动调节阀自动调节：通过计算高排逆止门前后压力差裕量和温度裕量取最小值，作为实时温升速率的设定值，然后通过pid控制计算倒暖调节阀的开度。高压缸参数监控：高排逆止门前后压力大于等于0或高压旁路门退出自动或高压缸金属壁温温差超过上限或高压缸金属壁温上升速率超过设定值；控制金属温升率为1℃/min。高压缸暖缸结束逻辑判断：高压缸金属壁温高于倒暖设定值。
所述正暖逻辑系统包括高压缸正暖自动投入逻辑判断模块，与所述高压缸正暖自动投入逻辑判断模块通信连接的高调门自动调节模块，与所述高调门自动调节模块通信连接的高压缸正暖参数监控模块，与所述高压缸正暖参数监控模块通信连接的高压缸正暖结束逻辑判断模块。所述第三步中高压内缸第一级金属温度在150℃-320℃、并且高压主汽阀MSV处于关闭状态、#2主汽阀预启阀处于开启状态时正暖自动投入。
高压缸正暖自动投入逻辑判断：高压内缸第一级金属温度在150℃-320℃并且高压主汽阀(MSV)处于关闭状态(预热用的主蒸汽通过#2主汽阀的预启阀进入调节阀蒸汽室)并且#2主汽阀预启阀处于开启状态并且正暖已投入。
高调门自动调节：PID控制器输入增加高压缸内缸上壁温度，输出为正暖自动控制指令。正暖自动的状态下输入PID输出的控制指令，手动状态下通过手动按钮增减调节高调流量。增加高调门开闭锁逻辑：高压缸与中压缸金属壁温温差超过限制。此时闭锁高调门开启，等待中压缸金属壁温升高缩小高压缸与中压缸金属壁温差距。高压缸正暖参数监视模块：高压缸温升速率超限、高压缸内缸温差超限、转速下降、再热汽压下降等。高压缸正暖结束：高压缸金属壁温达到正暖控制设定值。第四步中汽轮机转速≥3000r/min、中调门开度ICV1和ICV2大于40％并且机组负荷在45-65MW范围内缸切换自动投入。
缸切换自动投入条件：同时满足以下条件才能投入缸切换自动，转速>＝3000r/min并且中调门开度ICV1和ICV2大于40％、高中压缸第一级金属温度达到限制值(300℃，界面可设置)、并且高低旁减压阀投自动、主蒸汽压力在设定的范围内、高调门处于阀位控制状态、且中调门全开、并且机组负荷在45-65MW范围内。缸切换完成条件：高压旁路减压阀全关、低压旁路减压阀全关、中压缸调节阀完全开启、高排逆止门冲开，门前后压力又负压变为>＝0。完善缸切换保护逻辑：高调门开启、高低压旁路关闭过程实现协调自动控制，保证缸切换过程中负荷稳定、高压缸排汽温度不超限值，高排逆止门平稳打开。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。