[发明专利]基于循环水温度的发电机组背压控制方法及循环水系统

说明书

本发明涉及一种基于循环水温度的发电机组背压控制方法及循环水系统，方法为：利用DCS控制单元对凝汽器、汽轮机低压缸、循环水泵和空冷塔组成的循环水系统进行控制，使汽轮机凝汽器热负荷和循环水入口温度变化情况下，维持最佳经济背压运行。循环水系统包括汽轮机低压汽缸、凝汽器、DCS控制单元、间接空冷塔、变频循环泵和工频循环泵。汽轮机低压汽缸与凝汽器相连，凝汽器通过循环泵连接到间接空冷塔，间接空冷塔连接到凝汽器。DCS控制单元与发电机及功率信号变送器、温度传感器和循环泵连接。本发明通过火力发电机组DCS控制单元控制循环水泵的频率及启停，实现了对凝汽器循环水流量进行连续调节，在机组最佳经济背压下运行。

技术领域

本发明属于工业生产自动化控制技术领域，涉及一种基于循环水温度的发电机组背压控制方法及循环水系统。

背景技术

在火力发电或化工企业，在汽轮机内做过功后的蒸汽，需要排入凝汽器凝结成水，再返回到锅炉循环使用。通过循环水把凝汽器的热量带走，使循环水在间接空冷塔散热器内与冷空气产生热交换，最终把热量释放到大气中的系统，称为间接空冷系统。间接空冷系统在我国应用得非常普遍，主要由空冷散热器、间冷塔、水循环管路、百叶窗及驱动器组成。目前间接空冷汽轮发电机组多通过改变间冷系统扇区百叶开度、改变工频循环水泵运行方式，来手动调整汽轮机组背压。

汽轮机低压缸排汽进入凝汽器进行冷却凝结，凝汽器为热力循环的冷源，其汽侧绝对压力约等于汽轮机的背压。背压的变化对机组循环热效率有着重要的影响。当排汽进入凝汽器的热负荷一定时，循环水量增加背压降低，机组功率增加，相应循环水泵功耗也增加，因背压降低机组功率增量与循环泵功耗增量差值最大时，为汽轮发电机组最佳经济背压。

目前由于汽轮发电机组运行中实时最佳经济背压确定的困难，及系统设置的不完备，使火力发电企业不能在机组运行中，实时自动维持机组最佳背压运行，造成机组运行经济性差。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于循环水温度的发电机组背压控制方法，通过火力发电机组DCS控制单元控制循环水泵的频率或启停，实现对凝汽器循环水流量进行连续调节，使机组在最佳经济背压下运行。本发明的另一目的是提供一种基于循环水温度的发电机组背压循环水系统。

本发明的技术方案是：基于循环水温度的发电机组背压控制方法，利用DCS控制单元对凝汽器、汽轮机低压缸、循环水泵、间接空冷塔、管道、阀门及附属设备组成的循环水系统进行自动控制，使凝汽器热负荷和循环水入口温度变化情况下实时控制循环水流量，维持发电机组在最佳经济背压运行。控制过程为：

㈠生成最佳主机循环水泵综合频率指令，基于机理模型推导出最佳经济背压对应的流量，形成最佳主机循环水泵综合频率，建立“凝汽器循环水进水温度-机组凝汽器热负荷-主机循环水泵频率”的三维对应关系图。三维对应关系图中凝汽器循环水进水温度、机组凝汽器热负荷覆盖机组运行的全工况。

㈡实现综合频率对单台循泵变频指令的分配，依据不同主机循环水系统的配置，随凝汽器循环水进水温度和机组热负荷的变化，生成不同的综合频率，并对单台循泵变频指令的分配。在冬季工况下，对部分间冷塔扇区退出，以降低主机循环水流量下限。

㈢在DCS控制单元设置：⑴主机循环泵变频器自动投、退功能；⑵主机循环泵频率指令手动偏置功能；⑶频率安全下限；⑷最优频率指令生成之后设定惯性环节，防止温度或负荷变化导致最优频率的阶跃变化；⑸根据最优综合频率的变化，需要启停泵时，系统设置控制裕量。在现有泵安全裕量的范围内，自动启动优先级高的泵。

三维对应关系图进行降维处理过程包括：

⑴通过降低维度，将“凝汽器循环水进水温度-机组凝汽器热负荷-主机循环水泵频率”三维关系图转换为不同凝汽器循环水进水温度下的机组凝汽器热负荷-主机循环水泵频率的二维曲线簇关系；