[发明专利]具有空气冷却式冷凝器的发电厂的优化控制

说明书

技术领域

本专利大体上涉及用于控制设施厂或发电厂操作的控制系统，并且更具体地说，涉及执行包括空气冷却式冷凝器的设施厂或发电厂的最优控制的控制系统。

背景技术

发电厂或设施厂使用许多不同类型的发电方法中的任意一种来产生电，并且典型地基于它们用来产生电力的原始能量的类型来分类。发电方法包括，例如，热、核、风和水电能转换方法，等等。尽管使用这些各种不同类型的发电方法的电设施厂利用不同的实现技术来操作，但是这些厂总是在可应用于运用的特定方法的一组约束下操作。例如，热发电机的电输出是锅炉中产生的热的量的函数，其中热的量由每小时燃烧的燃料的量和类型决定。核电站的输出同样取决于对核裂变反应的控制，其使用控制杆以抑制裂变过程，以便产生期望水平的辐射和因此的热。在大多数情况下，在由约束允许的可能的操作特性范围内对于厂的特定操作特性的控制能够被实施，以便以更为优化的方式来运行厂，使得最大化厂内的发电效率，最小化操作厂的成本，等等。然而，在许多情况下，如此优化被至多以特定的形式实施。

基于热的发电厂是设施发电厂的最普遍的类型。如已知的，热发电机的输出取决于燃烧燃料所使用的锅炉的传热效率。尤其是，燃料燃烧的电力发电机典型地通过燃烧燃料以从经过锅炉内的许多管道和管的水产生蒸汽来操作。这里，蒸汽被用于驱动一个或多个蒸汽涡轮机，蒸汽涡轮机则产生电能。为了最大化热过程中产生的热的利用，设施厂锅炉典型地包括级联的热交换器部分，其中来自一个热交换器部分的热进入接着的热交换器部分。在这些类型的厂(即，使用锅炉或其他类似的蒸汽产生技术的发电厂)中遇到的影响厂的效率的约束的一个示例包括在锅炉的最终过热器和再热器出口处使用的蒸汽温度的设定点。典型地，这些设定点保持恒定，并且必须将蒸汽温度维持在接近于在所有负荷水平下的窄范围内的设定点的这些点，而不管流向锅炉的燃料流量。事实上，在电设施锅炉的操作过程中，对蒸汽温度的控制是关键的，因为离开锅炉并进入蒸汽涡轮机的蒸汽的温度处于最佳期望的温度是重要的。如果蒸汽温度太高，则可能因为各种冶金原因而产生对蒸汽涡轮机的叶片的损坏。另一方面，如果蒸汽温度太低，则可能包含同样可能损坏蒸汽涡轮机的部件的水质点。在这些类型的发电厂中，对蒸汽温度的控制通常是通过在最终热交换器部分，即，就位于蒸汽涡轮机之前的热交换器部分，之前的位置将饱和水喷入蒸汽流体来实现。各种温度传感器被设置在热交换器部分中和热交换器部分之间，以测量蒸汽温度，并且测量的蒸汽温度被用于确定进行喷洒的饱和水的量。然而，典型地通过以在使用最少量的燃料时将蒸汽温度保持在期望设定点的方式控制流向锅炉的燃料流量和在热交换器部分内喷水能够最优化厂的操作。

不管怎样，如以上所述，热以及核设施厂一般实施蒸汽循环，在该蒸汽循环中，蒸汽在锅炉或者核反应容器中产生并且被提供到一个或多个蒸汽涡轮机。在大多数情况下，管道将离开涡轮机的蒸汽引到一个或多个冷凝器，该一个或多个冷凝器冷却蒸汽，使得其回到液体形式，并且此液体随后被返回到锅炉或其他蒸汽发生器中，并且在锅炉或其他蒸汽发生器中再加热。许多不同类型的冷凝器能够被用于冷却蒸汽，且最普通或流行的类型的冷凝器为水冷式冷凝器，例如在许多直流水冷却系统或封闭再循环水冷却系统中使用的冷凝器。在大多数直流水冷却系统中，外部冷却水，例如海水、河水或湖水被用泵抽吸通过冷凝器内的热交换器。来自蒸汽的热被转移到热交换器内的冷却水，并且冷却水随后被返回到海洋、河、湖或其被取出的其他的源。在封闭再循环水冷却系统中，离开冷凝器的冷却水被用泵抽吸到，例如蒸发单元，其中水被冷却并且被再循环回到冷凝器中的热交换器。