一种汽轮机中压缸启动系统和启动控制方法与流程

1.本发明属于机械设备制造技术领域，尤其涉及一种汽轮机中压缸启动系统和启动控制方法。

背景技术：

2.汽轮机是一种将锅炉产生的高温高压蒸汽的热能转化为转子动能的动力设备，为了推进火力发电机组清洁化改革、提高机组发电效率，助力实现碳达峰和碳中和，火力发电机组一直向着更高参数、更高装机容量的方向发展。
3.国内在役或新建的火力发电机组主要以超临界或超超临界的大型机组为主，其主要特点为蒸汽参数高、进汽流量大。为保证机组通流能力、满足机组进汽需求，汽轮机调节阀的口径通常设计的比较大。大口径调节阀虽然能保证机组在正常运行时的进汽控制，但是在汽轮机启动阶段，尤其是汽轮机冲转时，机组所需的进汽流量非常小，相应的调节阀的开度也非常小，阀门的行程调整范围通常在百分之十以下。对于大部分汽轮机调节阀来说，在小行程范围内的阀门流量与行程的线性关系较差，冲转时存在汽轮机的进汽流量调节难、目标转速控制精度差的问题。
4.因此，优化汽轮机中压缸启动时的调节阀调节性能，提高转速控制精度是该领域亟待解决的一个问题

技术实现要素：

5.本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种汽轮机中压缸启动系统和启动控制方法
6.这种汽轮机中压缸启动系统，包括控制器，联合进气阀组、压力传感器、温度传感器和转速传感器；
7.所述联合进气阀组包括主进汽管道、主出汽管道、联合启动汽阀和联合运行汽阀；联合启动汽阀和联合运行汽阀为并联关系，所述主进汽管道一端连接锅炉，另一端分为两路，一路通过进汽支管一进入联合启动汽阀，一路通过进汽支管二进入联合运行汽阀；联合启动汽阀和联合运行汽阀分别通过出汽支管一和出汽支管二连接主出汽管道；出汽支管二内设有压力传感器和温度传感器；主出汽管道连接汽轮机；汽轮机处设有转速传感器；
8.所述控制器连接联合进气阀组、压力传感器、温度传感器和转速传感器。
9.作为优选：所述联合启动汽阀包括启动主汽阀和启动调节阀，启动主汽阀与所述启动调节阀通过壳体一相连；启动主汽阀包括阀体一阀杆和一；所述启动调节阀设置有阀体二和阀杆二；
10.所述联合运行汽阀包括运行主汽阀和运行调节阀；运行主汽阀和运行调节阀通过壳体二相连；运行主汽阀包括阀体三和阀杆三；运行调节阀包括阀杆四和阀体四。
11.作为优选：阀杆一和阀体一相连；阀体二和阀杆二相连，阀体三和阀杆三相连，阀杆四和阀体四相连；控制器连接阀杆一、阀杆二、阀杆三和阀杆四；阀体一、阀体二均和壳体
一滑动连接，阀体三、阀体四均和壳体二滑动连接。
12.作为优选：所述联合启动汽阀的口径小于所述联合运行汽阀。
13.这种汽轮机中压缸启动系统的启动控制方法，包括以下步骤：
14.s1、启动：启动机组，通过控制器打开启动主汽阀，联合运行汽阀关闭；蒸汽从锅炉进入联合进气阀组内的联合启动汽阀，汽轮机速度提升，同时通过控制器接收来自转速传感器的转速信号；
15.s2、转速控制：根据转速传感器的转速信号，控制器调节启动调节阀的行程对汽轮机的转速进行控制；
16.s3、负荷调节：机组正常运行带负荷时，控制器开启运行主汽阀，并根据机组负荷和压力要求调节启动调节阀和运行调节阀的行程。
17.作为优选，步骤s2具体为：控制器根据压力传感器和温度传感器传输的压力和温度信号，对进入汽轮机的蒸汽流量进行计算，通过控制器预设函数对启动调节阀的行程进行调节，对汽轮机的转速进行前馈控制。
18.作为优选，步骤s3具体为：随着汽轮机的负荷提升，控制器开启运行主汽阀，增大启动调节阀的行程，并最终开启运行调节阀。
19.作为优选，步骤s2中：控制器通过简化的弗留格尔公式计算进入汽轮机的蒸汽流量，且控制器内部预设启动调节阀的行程与进汽流量的函数，该函数由汽轮机实际启动过程标定。
20.作为优选，步骤s3中：当汽轮机的负荷≤10％机组额定负荷时，只使用启动调节阀调节蒸汽流量；当汽轮机的负荷》10％机组额定负荷时，开启运行主汽阀；当机组负荷继续升高，启动调节阀的行程增大；当启动调节阀的行程》80％总行程时，运行调节阀开启且行程增大。
21.本发明的有益效果是：
22.1)在汽轮机正常运行阶段，本发明通过小口径的联合启动汽阀和大口径的联合运行汽阀共同进汽，以满足汽轮机全负荷段的进汽需求；在汽轮机启动阶段，通过关闭大口径的联合运行汽阀，只采用小口径的联合启动汽阀进汽，增大进汽阀门的可调节行程，使冲转过程的阀门行程调节范围落在流量-行程线性关系较好的区域。
23.2)本发明中联合启动汽阀内设有大口径与小口径的联合启动汽阀，可以根据汽轮机不同工作阶段的需求，分别控制大口径与小口径联合启动汽阀的启动与关闭，保证汽轮机正常带负荷运行时的进汽量的同时，优化汽轮机在启动阶段，尤其是冲转过程中的调节阀调节性能，提高汽轮机进汽流量和转速控制精度。
24.3)本发明采用前馈-反馈控制的方式，在保证转速精确控制的基础上，有效提升了转速控制的响应速度，进一步提升了汽轮机中压缸启动系统的运行效率。
附图说明
25.图1为汽轮机中压缸启动系统的系统总成图；
26.图2为汽轮机中压缸启动系统中联合进气阀组的结构图；
27.图3为汽轮机中压缸启动系统的启动控制方法流程图。
28.附图标记说明：锅炉1、控制器2、启动主汽阀3、启动调节阀4、压力传感器5、温度传
感器6、运行主汽阀7、运行调节阀8、转速传感器9、汽轮机10、阀杆四101、阀体四102、壳体二103、阀体三104、阀杆三105、进汽支管二106、主进汽管道107、出汽支管二108、主出汽管道109、出汽支管一110、阀体二111、阀杆二112、壳体一113、阀体一114、阀杆一115、进汽支管一116。
具体实施方式
29.下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
30.实施例一
31.如图1所示，本发明所提出的汽轮机中压缸启动系统，用于控制从锅炉1燃烧产生进入汽轮机的蒸汽流量，包括控制器2，启动主汽阀3、启动调节阀4、运行主汽阀7、运行调节阀8、压力传感器5、温度传感器6和转速传感器9。
32.从锅炉1燃烧来的蒸汽在通过主进汽管道107后分成两路进汽，一路通过进汽支管一116进入联合启动汽阀，一路通过进汽支管二106进入联合运行汽阀，控制器2根据机组所处状态控制联合运行汽阀和联合启动汽阀的启闭，实现汽轮机在不同进汽需求下的进汽支路选择。控制器2为可进行算术和逻辑运算的可编程控制器2，具备数字量与模拟量的输入输出功能，可控制运行主汽阀7和启动主汽阀3的启闭，调节运行调节阀8和启动调节阀4的行程，控制器2内部预设启动调节阀4行程与进汽流量的函数，该函数由汽轮机实际启动过程标定。
33.如图2所示，启动主汽阀3设置有阀杆一115和阀体一114，控制器2可通过控制阀杆一115的轴向运动带动阀体一114运动，实现启动主汽阀3的启闭，启动调节阀4设置有阀杆二112和阀体二111，控制器2可通过控制阀杆二112的轴向运动带动阀体二111运动，调节启动调节阀4的行程；运行主汽阀7设置有阀杆三105和阀体三104，控制器2可通过控制阀杆三105的轴向运动带动阀体三104运动，实现运行主汽阀7的启闭，运行调节阀8设置有阀杆四101和阀体四102，控制器2可通过控制阀杆四101的轴向运动带动阀体四102运动，调节运行调节阀8的行程。
34.启动主汽阀3与启动调节阀4通过壳体一113相连，共同组成联合启动汽阀，运行主汽阀7与运行调节阀8通过壳体二103相连，共同组成联合运行汽阀，联合启动汽阀一端与进汽支管一116相连，一端与出汽支管一110相连，联合运行汽阀一端与进汽支管二106相连，一端与出汽支管二108相连；出汽支管二108内设有压力传感器5和温度传感器6。
35.出汽支管一110和出汽支管二108汇聚到主出汽管道109。主出汽管道109连接汽轮机10；汽轮机10处设有转速传感器9。
36.实施例二
37.根据实施例一提出的汽轮机中压缸启动系统，本实施例中提出了这种汽轮机中压缸启动系统的启动控制方法，作为第二种实施例：
38.当机组处于启动阶段的升速过程中，控制器2关闭联合运行汽阀，打开启动主汽阀3，控制器2接收来自转速传感器9的转速信号，并通过调节启动调节阀4的行程对汽轮机10的转速进行反馈控制，控制器2还接收来来自压力传感器5和温度传感器6传输的压力和温
度信号，并通过简化的弗留格尔公式计算进入汽轮机10的蒸汽流量，通过控制器2预设的启动调节阀4行程与进汽流量的函数对启动调节阀4行程进行调节，从而实现对汽轮机10转速的前馈控制。
39.机组正常运行带负荷时，控制器2开启启动主汽阀3与运行主汽阀7，并根据机组负荷和压力要求调节启动调节阀4和运行调节阀8的行程，当机组负荷较低时，只开启启动调节阀4，当机组负荷升高时，启动调节阀4行程增大，当负荷继续升高时，运行调节阀8开启并逐渐增大。
40.如图3所示，为本发明所述的汽轮机进汽控制系统工作流程如下：汽轮机10启动时，控制器2只开启启动主汽阀3，同时根据前述控制方法调节启动调节阀4行程，对汽轮机10进行转速控制，当汽轮机负荷》10％机组额定负荷时，开启运行主汽阀7，对汽轮机10的阀门进行预暖，当启动调节阀4行程》80％额定行程时，开启运行调节阀8增加汽轮机10进汽流量以满足机组负荷要求。

技术特征：

1.一种汽轮机中压缸启动系统，其特征在于，包括：包括控制器(2)，联合进气阀组、压力传感器(5)、温度传感器(6)和转速传感器(9)；所述联合进气阀组包括主进汽管道(107)、主出汽管道(109)、联合启动汽阀和联合运行汽阀；联合启动汽阀和联合运行汽阀为并联关系，所述主进汽管道(107)一端连接锅炉(1)，另一端分为两路，一路通过进汽支管一(116)进入联合启动汽阀，一路通过进汽支管二(106)进入联合运行汽阀；联合启动汽阀和联合运行汽阀分别通过出汽支管一(110)和出汽支管二(108)连接主出汽管道(109)；出汽支管二(108)内设有压力传感器(5)和温度传感器(6)；主出汽管道(109)连接汽轮机(10)；汽轮机(10)处设有转速传感器(9)；所述控制器(2)连接联合进气阀组、压力传感器(5)、温度传感器(6)和转速传感器(9)。2.根据权利要求1所述的汽轮机中压缸启动系统，其特征在于：所述联合启动汽阀包括启动主汽阀(3)和启动调节阀(4)，启动主汽阀(3)与所述启动调节阀(4)通过壳体一(113)相连；启动主汽阀(3)包括阀体一(114)阀杆和一(115)；所述启动调节阀(4)设置有阀体二(111)和阀杆二(112)；所述联合运行汽阀包括运行主汽阀(7)和运行调节阀(8)；运行主汽阀(7)和运行调节阀(8)通过壳体二(103)相连；运行主汽阀(7)包括阀体三(104)和阀杆三(105)；运行调节阀(8)包括阀杆四(101)和阀体四(102)。3.根据权利要求2所述的汽轮机中压缸启动系统，其特征在于：阀杆一(115)和阀体一(114)相连；阀体二(111)和阀杆二(112)相连，阀体三(104)和阀杆三(105)相连，阀杆四(101)和阀体四(102)相连；控制器(2)连接阀杆一(115)、阀杆二(112)、阀杆三(105)和阀杆四(101)；阀体一(114)、阀体二(111)均和壳体一(113)滑动连接，阀体三(104)、阀体四(102)均和壳体二(03)滑动连接。4.根据权利要求1所述的汽轮机中压缸启动系统，其特征在于：所述联合启动汽阀的口径小于所述联合运行汽阀。5.如权利要求1所述的汽轮机中压缸启动系统的启动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、启动：启动机组，通过控制器(2)打开启动主汽阀(3)，联合运行汽阀关闭；蒸汽从锅炉(1)进入联合进气阀组内的联合启动汽阀，汽轮机速度提升，同时通过控制器(2)接收来自转速传感器(9)的转速信号；s2、转速的前馈控制：根据转速传感器(9)的转速信号，控制器(2)调节启动调节阀(4)的行程对汽轮机(10)的转速进行控制；s3、负荷调节：机组正常运行带负荷时，控制器(2)开启运行主汽阀(7)，并根据机组负荷和压力要求调节启动调节阀(4)和运行调节阀(8)的行程。6.根据权利要求5所述的汽轮机中压缸启动系统的启动控制方法，其特征在于，步骤s2具体为：控制器(2)根据压力传感器(5)和温度传感器(6)传输的压力和温度信号，对进入汽轮机(10)的蒸汽流量进行计算，通过控制器(2)预设函数对启动调节阀(4)的行程进行调节，对汽轮机(10)的转速进行前馈控制。7.根据权利要求5所述的汽轮机中压缸启动系统的启动控制方法，其特征在于，步骤s3具体为：随着汽轮机(10)的负荷提升，控制器(2)开启运行主汽阀(7)，增大启动调节阀(4)的行程，并最终开启运行调节阀(8)。
8.根据权利要求6所述的汽轮机中压缸启动系统的启动控制方法，其特征在于，步骤s2中：控制器(2)通过简化的弗留格尔公式计算进入汽轮机(10)的蒸汽流量，且控制器(2)内部预设启动调节阀(4)的行程与进汽流量的函数，该函数由汽轮机实际启动过程标定。9.根据权利要求7所述的汽轮机中压缸启动系统的启动控制方法，其特征在于，步骤s3中：当汽轮机(10)的负荷≤1)％机组额定负荷时，只使用启动调节阀(4)调节蒸汽流量；当汽轮机(10)的负荷>10％机组额定负荷时，开启运行主汽阀(7)；当机组负荷继续升高，启动调节阀(4)的行程增大；当启动调节阀(4)的行程>80％总行程时，运行调节阀(8)开启且行程增大。

技术总结

本发明涉及一种汽轮机启动系统和启动控制方法，该汽轮机启动系统主要包括控制器、联合启动汽阀、联合运行汽阀、压力传感器、温度传感器和转速传感器，汽轮机启动系统的启动控制方法包括步骤：启动；转速控制；负荷调节。本发明的有益效果是：在汽轮机启动阶段，主蒸汽通过小口径的联合启动汽阀进入汽轮机，在汽轮机正常运行阶段，主蒸汽通过联合启动汽阀与联合运行汽阀进入汽轮机，采用小口径的联合汽阀控制汽轮机启动阶段的进汽，可增加汽轮机冲转过程中的阀门可控行程，提高汽轮机进汽流量的控制能力和转速控制精度。制能力和转速控制精度。制能力和转速控制精度。