[发明专利]调节用于蒸汽发电设备的蒸汽温度的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及调节用于蒸汽发电设备的蒸汽温度的一种方法和一种装置，其中，在反馈过热器中的蒸汽的多个中间状态的条件下，状态调节器调节在蒸汽发电设备的过热器的出口处的蒸汽温度。

背景技术

蒸汽发电站或蒸汽发电设备是广泛公知的，例如由http://de.wikipedia.org/wiki/Dampfkraftwerk(在2012年08月11日获取)。

蒸汽发电站是用于由矿物燃料产生电流的发电站的结构形式，在蒸汽发电站中将来自于水蒸汽的热能在蒸汽发电设备，即大多是多部分的蒸汽涡轮机中转换为动能，并且进一步在发电机中转换为电能。

在这样的蒸汽发电站中在燃烧室中燃烧燃料，例如煤，由此放热。

由此放出的热被由蒸发器部件(简称蒸发器)和过热器部分(简称过热器)组成的蒸汽发生器，也就是在发电站锅炉中吸收。

在蒸发器中在那里将馈入的、事先净化的和处理的(给)水转换为水蒸汽/高压蒸汽。

通过在过热器中进一步加热水蒸汽/高压蒸汽使得蒸汽提高到对于“消耗者”所需的温度，其中蒸汽的温度和特定体积增加。蒸汽的加热通过如下进行，即，蒸汽按照多级被引导穿过加热的管束，即所谓的过热器级。

由此产生的高压蒸汽继续进入蒸汽发电设备或者说大多是多部分的蒸汽涡轮机并且在那里在膨胀和冷却的条件下机械做功。

蒸汽发电站或蒸汽发电设备的效率随着在发电站锅炉中或在蒸汽发电站的蒸汽发生器中产生的蒸汽的温度而上升。

然而不允许超过被施加了锅炉中的蒸汽的锅炉管材料的以及应当被施加蒸汽的涡轮机的容许的最大温度限制。

但是将蒸汽温度可以越精确地保持在额定值，则额定值可以越接近(与容许的、材料引起的温度限制相应的)容许的蒸汽温度限制，即在蒸汽发电站运行时可以实现越高的效率。

蒸汽温度的调节例如可以通过经由喷射冷却装置的相应的喷射阀向在蒸汽发生器之前或在蒸发器之前的蒸汽导管以及过热器级喷射水来实现。

还公知的是，过热器随着其大的铁质量具有极其惰性的特性。喷射阀(和由此的喷射的水量)的调节在几分钟之后才对待调节的蒸汽温度起作用。

在蒸汽温度改变时的时间延迟在此不是常数，而是取决于当前的蒸汽物料流量。

附加地，通过众多干扰，例如负载变化、锅炉中的吹煤灰、燃料的更换等，强烈影响待调节的蒸汽温度。

蒸汽的精确的温度调节出于这些原因而难以实现。

为了解决该技术问题，即蒸汽温度的精确且可靠的调节，公知一种所谓的蒸汽温度的级联调节。

在该级联调节器中建立两个互相嵌套的PI调节回路。外部较慢的PI调节器调节在过热器出口处的蒸汽温度并且预先给定(即在喷射之后)在过热器入口处的蒸汽温度的额定值(外部较慢的调节回路的控制参数)。

利用在过热器入口处的蒸汽温度的该额定值通过内部快速的PI调节器(内部较快的调节回路)调节在过热器入口处的蒸汽温度，该内部快速的PI调节器调节喷射阀(内部快速的调节回路的控制参数)。

利用该级联调节可以快速调节在喷射装置的入口处的蒸汽温度的干扰。级联调节的缺陷在于，作用于过热器本身的干扰仅能在外部慢速的回路中(即以小的调节品质)被调节。

对于精确且可靠的蒸汽温度调节的技术问题的另一种解决方案提供了两回路调节，该两回路调节在结构上与具有外部调节回路和内部调节回路的级联调节同样地构造。

但是与(具有外部较慢以及内部较快的调节回路的)级联调节相比，在两回路调节的情况下通过计算电路替代在那里的外部调节回路。

由此，分别基于过热器模型以及水/蒸汽-表关系借助计算电路这样计算在过热器入口处的温度的额定值，使得在过热器出口处出现期望的温度。

计算电路附加地可以具有不同的环节，这些环节允许提前对作用于过热器的干扰作出反应。

两回路调节的缺陷在于，在蒸汽发电站启动期间需要极其多的时间用于识别用于过热器模型的参数。

在EP 2 244 011 A1中建议一种(在级联或两回路调节的外部调节回路中)用于蒸汽温度调节问题的状态调节。

在该状态调节中在(为了确定调节器控制信号(过热器入口温度的额定值))反馈在过热器中的蒸汽的(多个(部分不可测量的)中间)状态的条件下调节在过热器出口处的蒸汽温度。

但是因为该多个(在状态调节的算法中使用的)在过热器中的蒸汽状态不可测量，则需要观测器电路，借助观测器电路的帮助估计所需的状态。

该状态调节的优点在于，可以极其快速并精确地对作用于过热器的干扰作出反应。