一种汽轮机主汽调门开度的控制方法与流程

1.本发明涉及火力发电技术领域，更确切地说，它涉及一种汽轮机主汽调门开度的控制方法。

背景技术：

2.网源协调是发电设备与电网设备之间相互作用及相互协调配合技术领域的总称，一般包括一次调频和自动发电控制(automatic generation control，agc)响应能力。一次调频，是指电网的频率一旦偏离额定值时，电网中机组的控制系统就自动地控制机组有功功率的增减，限制电网频率变化，使电网频率维持稳定的自动控制过程。agc是能量管理系统中的一项重要功能，它控制着调频机组的出力，以满足不断变化的用户电力需求，并使系统处于经济的运行状态。根据电网规定，电网一次调频的频率误差是0.2hz(对应转速偏差为12r/min)，机组调频功率要求6％pe(pe为额定负荷)。
3.高压主汽调门节流技术具有良好的负荷调节能力。其原理是：当超过电网频率死区后，先由高压主汽调门改变开度进行调节，以满足快速响应的要求，然后再由机组协调控制系统调节锅炉热负荷及汽压，实现精细化调整。火电机组运行时普遍采用高压调门节流技术，在正常运行时需要保留一定的节流量(高压主汽调门开度一般为25％-40％)以保持机组一定的负荷裕量，用以响应一次调频和agc调节。但这也造成了高压主汽调门节流损失较大，导致高压缸效率下降，影响机组经济性。
4.近些年来，部分省市的外来电输送比例持续增大。以浙江省为例，其外来电比例已达三分之一左右，形成了“两交两直”特高压骨干网架。高压直流输电系统在拥有众多优点的同时也带来了一系列安全隐患，如直流线路故障、换流站故障及交流系统故障等均可能导致直流单极闭锁甚至双极闭锁。若高压直流输电系统发生单极闭锁故障，换流站所需无功功率将骤减，造成交流侧无功功率过剩，会引起交流电网电压骤升，严重的会造成线路输送能力减半甚至全失。

技术实现要素：

5.本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供了一种汽轮机主汽调门开度的控制方法。
6.第一方面，提供了一种汽轮机主汽调门开度的控制方法，包括：
7.s1、开展试验，获取不同主汽调门压力裕量系数对应的机组负荷与调门开度关系曲线，
8.s2、根据电网外来特高压输入比例，确定对应的主汽调门压力裕量系数；
9.s3、根据s2确定的主汽调门压力裕量系数和s1中主汽调门压力裕量系数对应的机组负荷与调门开度关系曲线，以及机组负荷，确定主汽调门开度；
10.s4、根据s3确定的主汽调门开度对主汽调门进行控制。
11.作为优选，s1中，所述开展试验包括：根据机组主汽调门全开时额定压力变化值δ
p的计算公式，开展试验确定不同机组负荷和不同主汽压力工况下，主汽调门全开的阀门压损δp0；并开展试验得到不同工况下，不同主汽调门压力裕量系数对应的阀门开度；δp的计算公式表示为：
[0012][0013]
其中，ne为机组额定负荷，n为机组当前负荷，ε为主汽调门压力裕量系数，pe为机组额定压力，δp0为机组主汽调门全开时的阀门压损。
[0014]
作为优选，s2包括：
[0015]
s201、获取电网外来特高压输入比例和输入比例阈值；
[0016]
s202、电网外来特高压输入比例大于输入比例阈值，主汽调门压力裕量系数取第一系数ε1；
[0017]
s203、电网外来特高压输入比例小于或等于输入比例阈值，主汽调门压力裕量系数取第二系数ε2，所述第二系数ε2小于第一系数ε1。
[0018]
第二方面，提供了一种汽轮机主汽调门开度控制装置，用于执行如第一方面任一所述的汽轮机主汽调门开度的控制方法，包括：
[0019]
获取模块，用于开展试验，获取不同主汽调门压力裕量系数下的机组负荷与调门开度关系曲线；
[0020]
第一确定模块，用于根据电网外来特高压输入比例，确定对应的主汽调门压力裕量系数ε；
[0021]
第二确定模块，用于根据s2确定的主汽调门压力裕量系数，s1中主汽调门压力裕量系数对应的机组负荷与调门开度关系曲线，以及机组负荷，确定主汽调门开度；
[0022]
控制模块，用于根据s4确定的主汽调门开度对主汽调门进行控制。
[0023]
第三方面，提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质内存储有计算机程序；所述计算机程序在计算机上运行时，使得计算机执行第一方面任一所述的一种汽轮机主汽调门开度的控制方法。
[0024]
第四方面，提供了一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行如第一方面任一所述的一种汽轮机主汽调门开度的控制方法。
[0025]
本发明的有益效果是：本发明根据外来电特高压的比例，确定发电机组对应的主汽调门压力裕量系数，并获取了与不同主汽调门压力裕量系数对应的机组负荷与调门开度关系曲线，从而可以确定不同工况下对应的主汽调门开度。应用该发明后，若发生外来特高压失去的事故，当电网外来特高压比例高时，对电网冲击大，因此可以提高机组主汽调门压力裕量系数，增强电网抵御外来电失去风险的能力；反之电网外来特高压电比例低时，对电网冲击小，因此可以降低机组主汽调门压力裕量系数，增强机组运行经济性。本发明无需增加设备、容易操作，日常运行过程中可兼顾机组网源协调能力与经济性，为机组安全经济运行提供指导。
附图说明
[0026]
图1为本发明提供的一种汽轮机主汽调门开度的控制方法的流程图；
[0027]
图2为本发明提供的主汽调门开度与机组负荷变化关系的曲线图。
具体实施方式
[0028]
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。
[0029]
实施例1：
[0030]
外来电特高压比例不同，机组对火电机组有一次调频、快速升负荷的也应有不同要求。对此，本发明针对外来特高压电可能失去造成的不同影响，提供了一种汽轮机主汽调门开度的控制方法，可以兼顾机组网源协调能力与经济性，如图1所示，包括：
[0031]
s1、开展试验，获取不同主汽调门压力裕量系数对应的机组负荷与调门开度关系曲线。
[0032]
根据弗留格尔公式，若级组中级数无限大，可以表示为：
[0033][0034]
式中，g0、g1—变工况前后通过级组的流量；p
00
、p
20
—变工况前级组的前后压力；p
01
、p
21
—变工况后级组的前后压力；t
00
、t
01
—变工况前后级组前的绝对温度。
[0035]
若变工况前后级组前温度变化不大，上述公式可简化为：
[0036][0037]
对于通流面积随调节阀开度变化的，对公式做如下修正：
[0038][0039]
式中，a0、a1—变工况前后调节阀开度变化。
[0040]
对于始终处于临界状态的，上式可进一步简化为：
[0041][0042]
而一般认为，级压力可近似代表主蒸汽流量，即可以得到：
[0043][0044]
因此，机组高调门开度和“级压力与主蒸汽压力”的比值呈正比关系。
[0045]
锅炉具备一定蓄热能力，汽轮机可以采用限制主汽调门开度运行以具备一定负荷裕度，在一次调频动作时迅速增加主汽调门开度增加进汽量，利用锅炉的蓄热快速提升机组负荷，以满足快速响应要求。当负荷低于50％以下时，为确保机组一次调频满足6％pe的要求，机组主汽压力采用定压运行。
[0046]
机组agc投运时，机炉协调控制策略通常采用以锅炉跟随汽机的方式，以机组负荷调节为第一优先级，此时认为机组负荷pm和主蒸汽流量sf仅随agc指令变化，不受锅炉运行状态影响。此时总煤量变化对主汽压力的影响是一个纯积分的过程，可以利用主汽压力表
征锅炉取值大小。
[0047]
上述理念可以用下式进行表示：
[0048][0049]
其中，δp为机组主汽调门全开时额定压力变化值，ne为机组额定负荷，n为机组当前负荷，ε为主汽调门压力裕量系数，pe为机组额定压力，δp0为机组主汽调门全开时的阀门压损。
[0050]
进而，s1中，开展试验包括：根据δp的计算公式，开展试验确定不同机组负荷和不同主汽压力工况下，主汽调门全开时，通过测量调门前后的主蒸汽压力，确定该工况下调门全开时的阀门压损δp0(不同负荷、不同主汽压力下，δp0会有所变化)，进而根据上式计算得到该工况下不同ε对应的δp，然后通过进一步试验确定相应调门开度，并形成关系曲线。从而可以利用得到的关系曲线，在运行过程中根据不同的外来电比例，控制机组主汽调门开度(如下述s2至s4)。
[0051]
s2、根据电网外来特高压输入比例，确定对应的主汽调门压力裕量系数。
[0052]
s2包括：
[0053]
s201、获取电网外来特高压输入比例和输入比例阈值。
[0054]
示例地，将输入比例阈值设置为25％。
[0055]
s202、电网外来特高压输入比例大于输入比例阈值，主汽调门压力裕量系数取第一系数ε1。
[0056]
示例地，第一系数ε1为6％，如果电网外来特高压输入比例超过25％，因存在外送电失去时会造成大面积停电事故的风险，需要机组的一次调频能力强、升负荷迅速，因此汽轮机主汽调门按留6％压力裕量考虑，开度较小。
[0057]
s203、电网外来特高压输入比例小于或等于输入比例阈值，主汽调门压力裕量系数取第二系数ε2，第二系数ε2小于第一系数ε1。
[0058]
示例地，第二系数ε2为3％，如果电网外来特高压输入比例不超过25％，电网大面积停电事故风险较小，对机组的一次调频和快速升负荷要求较低，因此考虑运行经济性，汽轮机主汽调门按留3％压力裕量考虑，开度较大。
[0059]
需要说明的是，在同等边界条件下，主汽调门压力裕量系数分别取值3％相比取值6％时，机组的高压缸效率将升高约1.5个百分点，影响机组热耗约22kj/kwh。
[0060]
s3、根据s2确定的主汽调门压力裕量系数和s1中主汽调门压力裕量系数对应的机组负荷与调门开度关系曲线，以及机组负荷，确定主汽调门开度。
[0061]
s4、根据s3确定的主汽调门开度对主汽调门进行控制。
[0062]
比如，通过机组分散控制系统(distributed control system，dcs)自动控制主汽调门开度。
[0063]
实施例2：
[0064]
某1000mw机组采用节流配汽方式，机组额定压力25mpa，额定主汽流量2814t/h。
[0065][0066]
根据上述公式，根据不同外来电比例确定ε为3％或6％，机组dcs自动控制主汽调
门开度。开展试验，测试不同负荷下的δp0，以及各工况下对应的阀门开度，形成数据如下：
[0067]
表1试验测试结果
[0068][0069][0070]
根据试验数据，形成不同ε下负荷与主汽调门开度关系曲线(如图2所示)，在ε为3％时，形成的关系式为：
[0071]
y＝-3e-08x2+0.0001x+0.3143
[0072]
在ε为6％时，形成的关系式为：
[0073]
y＝-7e-08x2+0.0002x+0.2816
[0074]
并将上述的关系式整合入dcs控制系统。当外来电比例≤25％时，主汽调门开度与机组负荷关系按ε为3％时的关系式控制；当外来电比例＞25％时，高调门开度与负荷关系按ε为6％时的关系式控制。

技术特征：

1.一种汽轮机主汽调门开度的控制方法，其特征在于，包括：s1、开展试验，获取不同主汽调门压力裕量系数对应的机组负荷与调门开度关系曲线；s2、根据电网外来特高压输入比例，确定对应的主汽调门压力裕量系数；s3、根据s2确定的主汽调门压力裕量系数，s1中主汽调门压力裕量系数对应的机组负荷与调门开度关系曲线，以及机组负荷，确定主汽调门开度；s4、根据s3确定的主汽调门开度对主汽调门进行控制。2.根据权利要求1所述的汽轮机主汽调门开度的控制方法，其特征在于，s1中，所述开展试验包括：根据机组主汽调门全开时额定压力变化值δp的计算公式，开展试验确定不同机组负荷和不同主汽压力工况下，主汽调门全开的阀门压损δp0；并计算得到不同工况下，不同主汽调门压力裕量系数，以及通过试验确定对应的阀门开度；δp的计算公式表示为：其中，ne为机组额定负荷，n为机组当前负荷，ε为主汽调门压力裕量系数，p
e
为机组额定压力，δp0为机组主汽调门全开时的阀门压损。3.根据权利要求2所述的汽轮机主汽调门开度的控制方法，其特征在于，s2包括：s201、获取电网外来特高压输入比例和输入比例阈值；s202、电网外来特高压输入比例大于输入比例阈值，主汽调门压力裕量系数取第一系数ε1；s203、电网外来特高压输入比例小于或等于输入比例阈值，主汽调门压力裕量系数取第二系数ε2，所述第二系数ε2小于第一系数ε1。4.一种汽轮机主汽调门开度控制装置，其特征在于，用于执行如权利要求1至3任一所述的汽轮机主汽调门开度的控制方法，包括：获取模块，用于开展试验，获取不同主汽调门压力裕量系数下的机组负荷与调门开度关系曲线；第一确定模块，用于根据电网外来特高压输入比例，确定对应的主汽调门压力裕量系数；第二确定模块，用于根据s2确定的主汽调门压力裕量系数，s1中主汽调门压力裕量系数对应的机组负荷与调门开度关系曲线，以及机组负荷，确定主汽调门开度；控制模块，用于根据s4确定的主汽调门开度对主汽调门进行控制。5.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质内存储有计算机程序；所述计算机程序在计算机上运行时，使得计算机执行权利要求1至3任一所述的一种汽轮机主汽调门开度的控制方法。6.一种计算机程序产品，其特征在于，当所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1至3任一所述的一种汽轮机主汽调门开度的控制方法。

技术总结

本发明涉及一种汽轮机主汽调门开度的控制方法，包括：开展试验，获取不同主汽调门压力裕量系数对应的机组负荷与调门开度关系曲线；根据电网外来特高压输入比例，确定对应的主汽调门压力裕量系数；确定主汽调门开度并对主汽调门进行控制。本发明的有益效果是：本发明在电网外来特高压比例高时，提高机组主汽调门压力裕量系数，增强电网抵御外来电失去风险的能力；在电网外来特高压电比例低时，降低机组主汽调门压力裕量系数，增强机组运行经济性。增强机组运行经济性。增强机组运行经济性。