干熄焦余熱回收蒸汽發電汽輪機進、排汽控制方法
【專利摘要】本發明涉及一種干熄焦余熱回收蒸汽發電汽輪機進、排汽控制方法，轉速傳感器采集汽輪機主軸轉速信號，做為汽輪機轉速的監測值進行顯示；通過DCS控制系統，對汽輪機進、排汽壓力進行PID串級調節；采用雙回路控制系統，主回路為蒸汽進/排汽壓力，副回路為蒸汽進/排汽流量；DCS控制系統輸出電流控制信號，使主汽閥及排汽調節閥達到對應的開度；通過位移傳感器調節電液伺服閥的輸出，控制汽輪機實際轉速與目標轉速相符。本發明在常規汽輪機控制系統的基礎上，基于DCS控制系統對汽輪機進、排汽壓力分別進行PID串級調節，使汽輪機進汽壓力和排汽壓力保持穩定，汽輪機增加或減小負荷時受到的擾動更少，保證了汽輪機的平穩運行。
【專利說明】
干熄焦余熱回收蒸汽發電汽輪機進、排汽控制方法
技術領域
[0001]本發明涉及蒸汽發電技術領域，尤其涉及一種干熄焦余熱回收蒸汽發電汽輪機進、排汽控制方法。
【背景技術】
[0002]汽輪機是發電廠的原動機，驅動同步發電機旋轉產生電能，向電網輸送符合數量和供電品質(電壓與頻率)要求的電力。由同步發電機的運行特性已知，發電機的端電壓決定于無功功率，而無功功率決定于發電機的勵磁;電網的頻率(或稱周波)決定于有功功率，即決定于原動機的驅動功率。因此，電網的電壓調節歸發電機的勵磁系統，頻率調節歸汽輪機的功率控制系統。這樣，機組并網運行時，根據轉速偏差改變調節汽門的開度，調節汽輪機的進汽量及焓降，改變發電機的有功功率，滿足外界電負荷的變化要求。由于汽輪機調節系統是以機組轉速為調節對象，故習慣上將汽輪機調節系統稱為調速系統。
[0003]申請號為201220468503.8(申請日為2012年9月14日)的中國專利，公開了一種“凝汽式汽輪機向高爐供風的轉速控制裝置”，包括安裝在凝汽式汽輪機主軸上的測速齒輪，相對于測速齒輪的位置設有轉速傳感器，轉速傳感器通過脈沖信號變送器與PLC運算器連接，同步電機上設有位移傳感器，位移傳感器通過位移信號變送器與PLC運算器連接;PLC運算器通過伺服放大器連接凝汽式汽輪機的同步電機，并對其進行控制。
[0004]隨著現代化工業的飛速發展，越來越多的蒸汽發電機組采用了集散控制系統，集散控制系統(Distributed control system)是以微處理器為基礎的對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制的集中分散控制系統，簡稱DCS系統。集散控制系統中所有設備分別處于四個不同的層次，自下而上分別為:現場級、控制級、監控級和管理級。現場級設備一般位于被控生產過程的附近。典型的的現場級設備是各類傳感器、變送器和執行器，它們將生產過程中各種物理量轉換為電信號。控制級主要由過程控制站和數據采集站組成。過程控制站接收由現場設備來的信號，按一定的控制策略計算出所需的控制量，并送回到現場的執行器中去。數據采集站與過程控制站類似，也接收由現場設備來的信號，但是它不直接完成控制功能，而是將經轉換處理后的信號送到監控級設備中去。監控級的主要設備有運行員操作站、工程師工作站和計算站。計算站的主要任務是實現對生產過程的監督控制。管理級包含的內容比較廣泛，一般來說，它可能是一個發電廠的廠級管理計算機，也可能是若干個機組的管理計算機。
[0005]在現有的汽輪機轉速調節系統中，大多只采集汽輪機的轉速作為系統反饋值，通過位移傳感器測量油動機輸出端的位移量較準主汽閥的開度，而沒有考慮汽輪機進、排汽壓力，但是由于干熄焦余熱回收發電系統為小型發電機組，而余熱動力資源存在蒸汽壓力波動大的特點，因此蒸汽壓力對汽輪機發電穩定性造成了較大干擾。
【發明內容】
[0006]本發明提供了一種干熄焦余熱回收蒸汽發電汽輪機進、排汽控制方法，在常規汽輪機控制系統的基礎上，基于DCS控制系統對汽輪機進、排汽壓力分別進行PID串級調節，使汽輪機進汽壓力和排汽壓力保持穩定，汽輪機的進汽流量穩定，汽輪機增加或減小負荷時受到的擾動更少，保證了汽輪機的平穩運行。
[0007]為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案實現:
[0008]干熄焦余熱回收蒸汽發電汽輪機進、排汽控制方法，包括如下步驟:
[0009]I)轉速傳感器采集汽輪機主軸轉速信號，并將轉速信號傳送到DCS控制系統，做為汽輪機轉速的監測值進行顯示；
[0010]2)通過DCS控制系統，對汽輪機進汽壓力進行PID串級調節;采用雙回路控制系統，主回路為蒸汽進汽壓力，副回路為蒸汽進汽流量;具體過程為:
[0011]主回路將進汽壓力的設定值與進汽壓力的測量值在控制器I中進行比較，兩者的偏差轉換為進汽流量調節值作為控制副回路的輸入，然后在控制器2中與進汽流量的測量值進行比較，兩者偏差的轉換量作為副回路的輸出；輸出的電流控制信號經放大器給電液伺服閥一個指令信號，電液伺服閥輸出流量控制主汽閥油動機輸出位移，使主汽閥達到對應的開度；
[0012]3)通過DCS控制系統，對汽輪機排汽壓力進行PID串級調節;采用雙回路控制系統，主回路為蒸汽排汽壓力，副回路為蒸汽排汽流量;具體過程為:
[0013]主回路將排汽壓力的設定值與排汽壓力的測量值在控制器3中進行比較，兩者的偏差轉換為排汽流量調節值作為控制副回路的輸入，并在控制器4中與排汽流量的測量值進行比較，兩者偏差的轉換量作為副回路的輸出；輸出的電流控制信號經放大器給排汽壓力調節閥一個指令信號，使排汽壓力調節閥達到對應的開度；
[0014]4)進汽壓力和排汽壓力進行PID運算的計算公式為:
[0015]U(t)=Kp[e(t)+l/Ti/e(t)dt+Td X de(t)/dt]
[0016]式中:Kp為比例系數，Ti為積分時間常數，Td為微分時間常數，U(t)為控制系統輸出給電液伺服閥/排汽壓力調節閥的開度值，e(t)為進汽壓力/排汽壓力與對應壓力設定值的偏差值；
[0017]5)主汽閥油動機前設有位移傳感器，其檢測到的油動機位移信號與DCS控制系統輸出的位移信號進行比較，通過兩者的差值調節電液伺服閥的輸出，控制汽輪機實際轉速與目標轉速相符，從而保證汽輪機的穩定運行。
[0018]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
[0019]在常規汽輪機控制系統的基礎上，基于DCS控制系統對汽輪機進、排汽壓力分別進行PID串級調節，使汽輪機進汽壓力和排汽壓力保持穩定，汽輪機的進汽流量穩定，汽輪機增加或減小負荷時受到的擾動更少，保證了汽輪機的平穩運行。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明所述干熄焦余熱回收蒸汽發電汽輪機進、排汽控制方法的原理圖。
[0021]圖2是本發明所述汽輪機進汽壓力PID串級調節原理圖。
[0022]圖3是本發明所述汽輪機排汽壓力PID串級調節原理圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步說明:
[0024]如圖1所示，本發明所述干熄焦余熱回收蒸汽發電汽輪機進、排汽控制方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0025]I)轉速傳感器采集汽輪機主軸轉速信號，并將轉速信號傳送到DCS控制系統，做為汽輪機轉速的監測值進行顯示；
[0026]2)如圖2所示，本發明通過DCS控制系統，對汽輪機進汽壓力進行PID串級調節;采用雙回路控制系統，主回路為蒸汽進汽壓力，副回路為蒸汽進汽流量;具體過程為:
[0027]主回路將進汽壓力的設定值與進汽壓力的測量值在控制器I中進行比較，兩者的偏差轉換為進汽流量調節值作為控制副回路的輸入，然后在控制器2中與進汽流量的測量值進行比較，兩者偏差的轉換量作為副回路的輸出；輸出的電流控制信號經放大器給電液伺服閥一個指令信號，電液伺服閥輸出流量控制主汽閥油動機輸出位移，使主汽閥達到對應的開度；
[0028]3)如圖3所示，本發明通過DCS控制系統，對汽輪機排汽壓力進行PID串級調節;采用雙回路控制系統，主回路為蒸汽排汽壓力，副回路為蒸汽排汽流量;具體過程為:
[0029]主回路將排汽壓力的設定值與排汽壓力的測量值在控制器3中進行比較，兩者的偏差轉換為排汽流量調節值作為控制副回路的輸入，并在控制器4中與排汽流量的測量值進行比較，兩者偏差的轉換量作為副回路的輸出；輸出的電流控制信號經放大器給排汽壓力調節閥一個指令信號，使排汽壓力調節閥達到對應的開度；
[0030]4)進汽壓力和排汽壓力進行PID運算的計算公式為:
[0031 ] U(t)=Kp[e(t)+l/Ti/e(t)dt+Td X de(t)/dt]
[0032]式中:Kp為比例系數，Ti為積分時間常數，Td為微分時間常數，U(t)為控制系統輸出給電液伺服閥/排汽壓力調節閥的開度值，e(t)為進汽壓力/排汽壓力與對應壓力設定值的偏差值；
[0033]5)主汽閥油動機前設有位移傳感器，其檢測到的油動機位移信號與DCS控制系統輸出的位移信號進行比較，通過兩者的差值調節電液伺服閥的輸出，控制汽輪機實際轉速與目標轉速相符，從而保證汽輪機的穩定運行。
[0034]以下實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。下述實施例中所用方法如無特別說明均為常規方法。
[0035]【實施例】
[0036]某鋼廠干熄焦余熱回收蒸汽發電系統原采用2臺6MW背壓式汽輪發電機組，其蒸汽外送量不能夠調整，導致富余蒸汽不能夠轉化為電能而浪費。為提高蒸汽利用率，新建I臺25MW抽凝式發電機組并配套I臺25MW同步發電機，汽輪機額定抽汽量30t/h，最大抽汽量60t/h，采用DCS控制系統進行數據采集，并在工業計算機上實現顯示與控制算法。
[0037]汽輪機通過主汽閥調節蒸汽量，蒸汽進入汽輪機做功，汽輪機輸出功率的多少取決于進入汽輪機的蒸汽量，而進汽量則取決于調節汽閥的開度。為使汽輪機運行穩定，本發明根據蒸汽用量需求，靈活調節進汽壓力和排氣壓力，使進汽流量更穩定，從而使汽輪機的控制更平穩，減少蒸汽放散，保護環境。
[0038]進汽壓力測量采用智能型壓力變送器，測量范圍:0?5MPa;
[0039]排汽壓力測量采用智能型壓力變送器，測量范圍:-0.1?OMPa;
[0040]抽氣壓力測量采用智能型壓力變送器，測量范圍:0?IMPa;
[0041 ]汽輪機入口蒸汽流量檢測采用噴嘴流量計，測量范圍;O?180t/h。
[0042]汽輪機抽汽外送蒸汽流量檢測檢測采用孔板流量計，測量范圍；O?110t/h。
[0043]該項目投產后運行良好，干熄焦余熱發電汽輪機增減負荷時自動控制進、排氣量，，減少了汽輪機啟動時的擾動誤差，汽輪機運行平穩。
[0044]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.干熄焦余熱回收蒸汽發電汽輪機進、排汽控制方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)轉速傳感器采集汽輪機主軸轉速信號，并將轉速信號傳送到DCS控制系統，做為汽輪機轉速的監測值進行顯示； 2)通過DCS控制系統，對汽輪機進汽壓力進行PID串級調節;采用雙回路控制系統，主回路為蒸汽進汽壓力，副回路為蒸汽進汽流量;具體過程為: 主回路將進汽壓力的設定值與進汽壓力的測量值在控制器I中進行比較，兩者的偏差轉換為進汽流量調節值作為控制副回路的輸入，然后在控制器2中與進汽流量的測量值進行比較，兩者偏差的轉換量作為副回路的輸出；輸出的電流控制信號經放大器給電液伺服閥一個指令信號，電液伺服閥輸出流量控制主汽閥油動機輸出位移，使主汽閥達到對應的開度； 3)通過DCS控制系統，對汽輪機排汽壓力進行PID串級調節;采用雙回路控制系統，主回路為蒸汽排汽壓力，副回路為蒸汽排汽流量;具體過程為: 主回路將排汽壓力的設定值與排汽壓力的測量值在控制器3中進行比較，兩者的偏差轉換為排汽流量調節值作為控制副回路的輸入，并在控制器4中與排汽流量的測量值進行比較，兩者偏差的轉換量作為副回路的輸出；輸出的電流控制信號經放大器給排汽壓力調節閥一個指令信號，使排汽壓力調節閥達到對應的開度； 4)進汽壓力和排汽壓力進行PID運算的計算公式為: U(t) = Kp[e(t)+l/Ti/e(t)dt+Td Xde(t)/dt] 式中:Kp為比例系數，Ti為積分時間常數，Td為微分時間常數，U(t)為控制系統輸出給電液伺服閥/排汽壓力調節閥的開度值，e(t)為進汽壓力/排汽壓力與對應壓力設定值的偏差值； 5)主汽閥油動機前設有位移傳感器，其檢測到的油動機位移信號與DCS控制系統輸出的位移信號進行比較，通過兩者的差值調節電液伺服閥的輸出，控制汽輪機實際轉速與目標轉速相符，從而保證汽輪機的穩定運行。
【文檔編號】F01D15/10GK106089326SQ201610669508
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月15日 公開號201610669508.X, CN 106089326 A, CN 106089326A, CN 201610669508, CN-A-106089326, CN106089326 A, CN106089326A, CN201610669508, CN201610669508.X
【發明人】趙楠, 趙建東
【申請人】鞍鋼集團工程技術有限公司