專利名稱：壓低調(diào)節(jié)閥特性曲線以改善汽輪機(jī)效率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽輪機(jī)，特別是改善部分進(jìn)汽的汽輪機(jī)效率的一種方法和裝置。
許多多級(jí)汽輪機(jī)系統(tǒng)的功率輸出是通過對(duì)蒸汽發(fā)生器出來的主蒸汽進(jìn)行節(jié)流來控制的，以減小高壓透平入口的蒸汽壓力。采用這種節(jié)流方法的汽輪機(jī)通常叫做全周進(jìn)汽汽輪機(jī)，因?yàn)樗姓羝肟趪娋资以诟鞣N負(fù)荷工況下都工作。全周進(jìn)汽汽輪機(jī)通常是按額定負(fù)荷下采取恰當(dāng)?shù)恼羝麉?shù)來設(shè)計(jì)的，以便獲得最高效率。由于允許蒸汽通過所有入口噴咀，進(jìn)口級(jí)，即第一調(diào)節(jié)級(jí)的壓力比，在全周進(jìn)汽汽輪機(jī)中，基本上保持常數(shù)，而與蒸汽進(jìn)口壓力無(wú)關(guān)。因此，調(diào)節(jié)級(jí)作功的機(jī)械效率可能是最佳的。但是，若在全周進(jìn)汽汽輪機(jī)中功率減小，則在效率上，即蒸汽發(fā)生器和汽輪機(jī)輸出之間蒸汽工作循環(huán)的理想效率，存在一個(gè)總體下降，因?yàn)楣?jié)流減少了進(jìn)行工作的可用能。通常汽輪機(jī)的總效率，即實(shí)際效率，汽輪機(jī)理想效率和機(jī)械效率的乘積。
將汽輪機(jī)入口的進(jìn)汽分成固定進(jìn)汽和單獨(dú)可調(diào)進(jìn)汽的技術(shù)比上述節(jié)流的方法可以獲得汽輪機(jī)輸出的更有效控制，在這種稱為部分進(jìn)汽的方法中，第一級(jí)工作噴咀的數(shù)目是隨負(fù)荷的變化而相應(yīng)改變的。部分進(jìn)汽汽輪機(jī)優(yōu)于全周進(jìn)汽汽輪機(jī)，因?yàn)橄喈?dāng)高的理想效率是用最小的節(jié)流順序地調(diào)整通過各噴咀室的蒸汽獲得的，而不用節(jié)流整個(gè)進(jìn)汽。這種較高理想效率的得益一般比全周進(jìn)汽汽輪機(jī)設(shè)計(jì)的調(diào)節(jié)級(jí)可獲得的最佳機(jī)械效率更多。但是，已知過去的部分進(jìn)汽系統(tǒng)有某些缺點(diǎn)，即限制了調(diào)節(jié)級(jí)作功的效率。這些限制的某些方面是由于不可避免的機(jī)械制約，例如，不可避免的鼓風(fēng)摩擦損失的影響，這發(fā)生在轉(zhuǎn)動(dòng)葉片通過不進(jìn)汽的噴咀葉片組時(shí)。此外，在部分進(jìn)汽系統(tǒng)中，通過噴咀葉片組的壓力降(和因此產(chǎn)生的壓力比)隨蒸汽逐步進(jìn)入閥室的數(shù)目增多而變化，在最小的閥位(可能最少的調(diào)節(jié)和控制閥打開數(shù))發(fā)生最大的壓降，而最小的壓降發(fā)生在全周進(jìn)汽。熱效率(反比于通過調(diào)節(jié)級(jí)的壓力差)在最小閥位處最低，在全周進(jìn)汽時(shí)最高。因此，對(duì)于部分進(jìn)汽式汽輪機(jī)以及全周進(jìn)汽式汽輪機(jī)，其調(diào)節(jié)級(jí)效率在功率輸出低于額定負(fù)荷時(shí)減少。但是，給出部分進(jìn)汽式汽輪機(jī)噴咀的可變壓降，可以相信，一般在部分進(jìn)汽系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的設(shè)計(jì)性能可以被改善，以便增加汽輪機(jī)總效率。因?yàn)檎{(diào)節(jié)級(jí)是一種沖動(dòng)級(jí)，在那里，通過固定的噴咀發(fā)生大部分壓降，噴咀效率提高1%對(duì)調(diào)節(jié)級(jí)效率產(chǎn)生的影響4倍于轉(zhuǎn)動(dòng)葉片效率提高1%所產(chǎn)生的影響。設(shè)計(jì)汽輪機(jī)時(shí)在調(diào)節(jié)級(jí)性能方面作適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，將大大改善部分進(jìn)汽式汽輪機(jī)的實(shí)際效率。在額定負(fù)荷下，部分進(jìn)汽式汽輪機(jī)的實(shí)際效率即使增加0.25%，也可以大量節(jié)約能源。
部分進(jìn)汽式汽輪機(jī)的滑壓或變節(jié)流壓力運(yùn)行也可以導(dǎo)致改善汽輪機(jī)的效率，另外還可減少低周疲勞。通常的程序是，部分進(jìn)汽汽輪機(jī)滑壓運(yùn)行是在流量低于一定值時(shí)開始，該值相應(yīng)于一半調(diào)節(jié)閥全開，一半全關(guān)，即汽輪機(jī)第一級(jí)的50%進(jìn)汽，在汽輪機(jī)中，最大進(jìn)汽實(shí)際上是100%。如果滑壓以一個(gè)較高流量(較大的第一級(jí)進(jìn)汽值)開始，在性能方面存在一個(gè)損失。但是，在有8個(gè)調(diào)節(jié)閥的汽輪機(jī)中，從75%進(jìn)汽滑壓就會(huì)消去第六個(gè)調(diào)節(jié)閥的閥門特性曲相當(dāng)大的部分(閥門節(jié)流)，這個(gè)閥門應(yīng)以恒定的節(jié)流壓力運(yùn)行。當(dāng)從62.5%進(jìn)汽開始滑壓時(shí)，產(chǎn)生類似的情況第5個(gè)閥門的調(diào)節(jié)閥特性曲線的相當(dāng)大的部分被消去。消去這些調(diào)節(jié)閥特性曲線改善了汽輪機(jī)的熱耗和它的效率。


圖1說明在有8個(gè)調(diào)節(jié)閥的部分進(jìn)汽式汽輪機(jī)中滑壓控制的影響。橫坐標(biāo)代表蒸汽流量值，縱坐標(biāo)代表熱耗。線10表示具有節(jié)流調(diào)節(jié)的恒定壓力，而線12代表在一個(gè)全周進(jìn)汽式汽輪機(jī)上的滑壓。線14代表具有順序閥門調(diào)節(jié)(部分進(jìn)汽)的恒定壓力，虛線16、18、20和22代表調(diào)節(jié)閥特性曲線。調(diào)節(jié)閥特性曲線由一系列控制或調(diào)節(jié)閥的每一個(gè)逐漸節(jié)流得出的。從75%進(jìn)汽開始的滑壓運(yùn)行用線24表示。注意，調(diào)節(jié)閥特性曲線20多半被沿曲線24的滑壓消去，但是熱耗(效率的倒數(shù))在低于62.5%進(jìn)汽點(diǎn)時(shí)不相稱地增加。線26表示從62.5%進(jìn)汽點(diǎn)開始的滑壓，有了某些改善，但不影響調(diào)節(jié)閥特性曲線16，18和20。類似地，從50%進(jìn)汽開始的滑壓(線28)在低端有幫助，但不影響調(diào)節(jié)閥特性曲線16～22。這些調(diào)節(jié)閥特性曲線的每一條，與用線14表示的理想曲線相比，熱耗偏高效率降低。
圖2，3和4說明便用一種先有技術(shù)控制的一個(gè)典型汽輪機(jī)的工作情況。圖2顯示出全閥位的軌跡，線30為在2535磅/平方英寸絕對(duì)壓力(PSIA)的恒定壓力下工作的軌跡。閥位在50%、75%、87.5%和100%進(jìn)汽，用線32、34和36表示調(diào)節(jié)特性曲線，用線38，40和42表示滑壓。在100%進(jìn)汽時(shí)開始，保持所有的8個(gè)調(diào)節(jié)閥全開，并控制鍋爐產(chǎn)生的蒸汽使節(jié)流壓力滑降，大約在該典型汽輪機(jī)系統(tǒng)806兆瓦時(shí)負(fù)荷開始減少。當(dāng)節(jié)流壓力(線38)達(dá)到與調(diào)節(jié)閥特性曲線32的交點(diǎn)時(shí)，節(jié)流壓力增加到2535PSia，與此同時(shí)關(guān)小第8個(gè)調(diào)節(jié)閥。當(dāng)負(fù)荷進(jìn)一步減少時(shí)該調(diào)節(jié)閥應(yīng)繼續(xù)關(guān)小，同時(shí)維持2535Psia的節(jié)流壓力，一直到這個(gè)閥門完全關(guān)閉，在該位置，汽輪機(jī)在87.5%進(jìn)汽下工作，為進(jìn)一步減少負(fù)荷，閥門位置再次保持恒定，7個(gè)閥門全開，而且節(jié)流壓力再次減少，一直減到節(jié)流壓力相應(yīng)于滑壓線40和第七個(gè)調(diào)節(jié)閥的特性曲線34的交點(diǎn)。為使負(fù)荷減到低于這個(gè)點(diǎn)，壓力增加到2535Psia，第7個(gè)閥門逐漸地關(guān)小(沿該調(diào)節(jié)閥特性曲線向下)一直到它完全關(guān)閉?，F(xiàn)在進(jìn)汽是75%。為更進(jìn)一步減少負(fù)荷，6個(gè)閥門全開和二個(gè)閥門全關(guān)使壓力再次減少，一直到節(jié)流壓力線42達(dá)到和調(diào)節(jié)閥特性曲線36的交點(diǎn)，此處第5個(gè)和第6個(gè)閥門在恒定的節(jié)流壓力下同步動(dòng)作。然后，對(duì)任意要求的閥門個(gè)數(shù)，反復(fù)進(jìn)行增加節(jié)流壓力和關(guān)小閥門的操作。圖3示出節(jié)流壓力的變化。線46的傾斜部分44與具有恒定閥門位置的滑壓方式有關(guān)。垂直部分48與沒有閥門節(jié)流的滑壓終點(diǎn)有關(guān)，而其最高點(diǎn)則表示在具有閥門節(jié)流的全壓下工作。平行部分50表示沿調(diào)節(jié)閥特性曲線向下，同時(shí)在恒壓下減少負(fù)荷。圖4表示作為負(fù)荷函數(shù)的熱耗方面的改善。線52表示在恒定壓力下調(diào)節(jié)閥特性曲線效益和閥位間改變壓力的效益之間的差別。
在圖2和4中表明的效益改善是根據(jù)這樣的假設(shè)，即當(dāng)節(jié)流壓力減少時(shí)，鍋爐給水泵排水量減少。如果不是按比例減少，這個(gè)改善則減少，因?yàn)榫S持給水壓力所需要的能量仍舊較高。在先有技術(shù)系統(tǒng)中，一個(gè)信號(hào)被送到給水泵-給水泵驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，以便減少壓力。但是，實(shí)際上給水泵是由壓力調(diào)節(jié)器跟蹤的，以免對(duì)給水泵速度不斷調(diào)節(jié)和產(chǎn)生控制的不穩(wěn)定性并且消除由于流量需求變動(dòng)引起的、去鍋爐的進(jìn)口水壓的微小變化而導(dǎo)致的擺動(dòng)。同時(shí)，這個(gè)調(diào)節(jié)器或多或少進(jìn)行節(jié)流，這樣就改變了泵的出口壓力，從而改變了泵的流量。在調(diào)節(jié)器閥門要求的行程范圍以內(nèi)，給水泵的速度保持恒定。當(dāng)閥門行程達(dá)到這些限制以外時(shí)，就調(diào)整給水泵的速度以便使閥門移到某個(gè)要求的平均位置。結(jié)果這個(gè)給水泵的出口壓力并不等于最小的允許值(節(jié)流壓力加系統(tǒng)壓頭損失)，因此，效益的改善并不象圖2和4所示的那樣大。另外，為了獲得較快的負(fù)荷響應(yīng)，調(diào)節(jié)器閥門通常用某個(gè)壓降操作，為的是如果在負(fù)荷需求方面有一個(gè)突然的增加，這個(gè)閥門可以很快地開啟和增加流量。泵的響應(yīng)和它的驅(qū)動(dòng)比調(diào)節(jié)器閥門的響應(yīng)慢。
在本發(fā)明的若干目的和優(yōu)點(diǎn)中，可以被注意的是，提供了一種部分進(jìn)汽式汽輪機(jī)的運(yùn)行方法，它克服了上述的許多缺點(diǎn)，而且提供了一種具有較快負(fù)荷響應(yīng)和對(duì)汽輪機(jī)系統(tǒng)熱耗有利的方法，這個(gè)汽輪機(jī)系統(tǒng)不能在可變壓力下運(yùn)行，或在鍋爐系統(tǒng)方面在可變壓力下運(yùn)行是不合要求的。
在一個(gè)系統(tǒng)中描述本發(fā)明的方法，這個(gè)系統(tǒng)利用滑壓和閥門節(jié)流的聯(lián)合，來獲得較好的效率。特別是，它和一個(gè)汽輪機(jī)系統(tǒng)一起被描述，在這個(gè)系統(tǒng)中假設(shè)有一個(gè)鍋爐和在基本恒定壓力下工作的一級(jí)過熱器。一個(gè)檔板閥(divisionvalve)將一級(jí)過熱器連到末級(jí)過熱器。一個(gè)控制系統(tǒng)被連到檔板閥，以便調(diào)節(jié)這個(gè)檔板閥，這樣，末級(jí)過熱器和汽輪機(jī)可以滑壓運(yùn)行，同時(shí)維持鍋爐和一級(jí)過熱器恒壓運(yùn)行。這個(gè)系統(tǒng)用調(diào)節(jié)檔板閥來減少調(diào)節(jié)閥特性曲線的尺寸，直到這個(gè)可變壓力和計(jì)算求出的調(diào)節(jié)閥特性曲線值相交的辦法運(yùn)行。然后，壓力增加到它的正常工作值，有關(guān)的部分進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。此后，檔板閥工作，直到可變壓力與計(jì)算求出的調(diào)節(jié)閥特性曲線壓力的另一個(gè)交點(diǎn)，在該點(diǎn)再次升壓，有關(guān)的調(diào)節(jié)閥節(jié)流直至關(guān)閉。
在先有的技術(shù)程序減少給水泵的出口(實(shí)際上為調(diào)節(jié)器出口)壓力，以便減少節(jié)流壓力時(shí)，本系統(tǒng)在檔板閥上節(jié)流以滑降節(jié)流壓力。負(fù)荷響應(yīng)是很好的，因?yàn)殄仩t壓力并不減少。另外，本發(fā)明既可用于亞臨界壓力鍋爐，也可用于超臨界壓力鍋爐，如果以一種真正的滑壓方式運(yùn)行，這種鍋爐就不能可靠地運(yùn)行或可能要承受不合要求的溫度變化。特別是，在一種類型中，本發(fā)明包括一個(gè)汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，它具有一個(gè)部分進(jìn)汽汽輪機(jī)并與其所驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)相連。為在預(yù)定壓力和溫度下供汽，提供了一種鍋爐裝置，這種鍋爐裝置包括一個(gè)一級(jí)過熱器，一個(gè)串連的控制蒸汽壓力的檔板閥和一個(gè)末級(jí)過熱器。這個(gè)系統(tǒng)還包括控制汽輪機(jī)每個(gè)部分弧段進(jìn)汽的多個(gè)調(diào)節(jié)閥，和一個(gè)控制調(diào)節(jié)閥和檔板閥工作、響應(yīng)該系統(tǒng)負(fù)荷需求的微機(jī)系統(tǒng)控制裝置，以便維持所需的汽輪機(jī)的供汽壓力。這個(gè)控制裝置提供控制信號(hào)到檔板閥和調(diào)節(jié)閥，使檔板閥與按順序關(guān)閉的每個(gè)調(diào)節(jié)閥同步工作。對(duì)于一個(gè)現(xiàn)有的進(jìn)汽弧段，為根據(jù)最佳熱耗減少蒸汽流量，操作檔板閥以減少蒸汽壓力。操作每個(gè)調(diào)節(jié)閥，以改變具有恒定蒸汽壓力的進(jìn)汽弧段(這樣的調(diào)整提供一個(gè)比在檔板閥控制下滑壓運(yùn)行更低的熱耗)。在這個(gè)示意系統(tǒng)中，本發(fā)明的方法通過微機(jī)系統(tǒng)控制裝置或控制計(jì)算所需要的蒸汽流量，保證汽輪機(jī)的出力與負(fù)荷需求相匹配，從而壓低部分進(jìn)汽汽輪機(jī)中調(diào)節(jié)閥的熱耗曲線。這個(gè)控制裝置確定用逐漸關(guān)閉調(diào)節(jié)或控制閥的一個(gè)閥門所形成的第一條蒸汽流量減小的調(diào)節(jié)閥特性曲線與由逐漸關(guān)小檔板閥引起的相應(yīng)減少蒸汽流量的第一個(gè)交點(diǎn)。這個(gè)檔板閥逐漸關(guān)小，以減小節(jié)流閥處的蒸汽壓力，直到獲得第一個(gè)交點(diǎn)，如監(jiān)視器的蒸汽流量所示。檔板閥全開，使蒸汽壓力回到它的正常值同時(shí)，同步關(guān)小第一個(gè)調(diào)節(jié)閥，以便使蒸汽流量保持在第一個(gè)交點(diǎn)的值。然后，與第一個(gè)調(diào)節(jié)閥特性曲線相對(duì)應(yīng)逐漸關(guān)小一個(gè)調(diào)節(jié)閥，直至全關(guān)。這個(gè)控制裝置感受到第一個(gè)調(diào)節(jié)閥的關(guān)閉，并確定第二個(gè)交點(diǎn)，這個(gè)交點(diǎn)是由關(guān)小另一個(gè)調(diào)節(jié)閥形成的第二個(gè)蒸汽流量減少調(diào)節(jié)閥特性曲線與關(guān)小檔板閥引起的相應(yīng)減少蒸汽流量相交而形成的。為減少在節(jié)流閥處的蒸流壓力，逐漸地關(guān)小檔板閥，直到達(dá)到第二個(gè)交點(diǎn)，之后，檔板閥全開，使蒸汽壓力回到它的正常值，同時(shí)同步關(guān)小另一個(gè)調(diào)節(jié)閥，以便使蒸汽流量保持在第二個(gè)交點(diǎn)的值。然后逐漸關(guān)閉這一個(gè)控制閥，對(duì)于多個(gè)調(diào)節(jié)閥的每條特性曲線重復(fù)關(guān)和開檔板閥和順序地關(guān)閉調(diào)節(jié)閥的各階段，直到獲得最小的進(jìn)汽弧段?？刂颇┘?jí)過熱器，以便在減小壓力時(shí)保持蒸汽溫度。
為更好理解本發(fā)明，后面結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)的描述，其中圖1為表征一種先有技術(shù)汽輪機(jī)控制方法的蒸汽流量～熱耗曲線族;
圖2為表征另一個(gè)先有技術(shù)汽輪機(jī)的控制方法的特性曲線;
圖3說明對(duì)于圖2的方法做為負(fù)荷函數(shù)的節(jié)流壓力;
圖4說明對(duì)于圖2的方法計(jì)算出的效率改善;
圖5是為執(zhí)行本發(fā)明方法的系統(tǒng)圖。
圖5描繪了一個(gè)典型的汽輪機(jī)電廠功能方框圖，適用于體現(xiàn)本發(fā)明的原理。在圖5的電廠中，常規(guī)鍋爐54可以是核燃料，也可以是各種礦物燃料生產(chǎn)蒸汽，蒸汽通過聯(lián)箱56、一級(jí)過熱器58、檔板閥60、末級(jí)過熱器62和節(jié)流閥61送往一組63所示的部分進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥。與鈷爐54有關(guān)的是常規(guī)鈷爐控制器64，用它控制各種鈷爐參數(shù)，如聯(lián)箱56的蒸汽壓力。更具體地說，聯(lián)箱56處的蒸汽壓力一般是用定值控制器(沒有畫出)控制的，它被布置在鈷爐控制器64內(nèi)。這種定值控制器的設(shè)置對(duì)所有在相應(yīng)技術(shù)方面熟練的人是眾所周知的，因此本實(shí)施例不詳細(xì)敘述。根據(jù)蒸汽進(jìn)汽閥63的定位，調(diào)節(jié)蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)的高壓部分66。通常，高壓汽輪機(jī)部分66的排汽在最后進(jìn)入70所示的低壓汽輪機(jī)部分以前被再熱。低壓汽輪機(jī)部分70的排汽進(jìn)入常規(guī)凝汽器72。
在許多情況中，共用軸74機(jī)械地將汽輪機(jī)部分66和70連到發(fā)電機(jī)組76，當(dāng)蒸汽通過汽輪機(jī)部分66和70膨脹時(shí)，它將大部分能量變成驅(qū)動(dòng)軸74的轉(zhuǎn)矩。在電廠啟動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)通過汽輪機(jī)部分66和70的蒸汽，使汽輪機(jī)軸的轉(zhuǎn)速與線電壓或它的次諸波同步。一般這是用常規(guī)轉(zhuǎn)速傳感變速器77測(cè)定汽輪機(jī)軸74的轉(zhuǎn)速完成的。由變送器77產(chǎn)生的信號(hào)72代表轉(zhuǎn)軸速度，并被送到常規(guī)汽輪機(jī)控制器80?？刂破?0用信號(hào)線82依次控制蒸汽進(jìn)汽閥的定位，以便根據(jù)要求的速度定值和測(cè)得的送至汽輪機(jī)控制器80的速度信號(hào)78，調(diào)整通過汽輪機(jī)部分66和70的蒸汽，在汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)可以控制節(jié)流閥，允許調(diào)節(jié)閥63全開，直到該汽輪機(jī)在大約5%負(fù)荷時(shí)開始工作。然后，這個(gè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變到部分進(jìn)汽工作，而節(jié)流閥61全開。但是節(jié)流閥61一般是一個(gè)事故閥，被用于緊急停機(jī)。從控制器80引出的線65將控制信號(hào)送到閥61。
一個(gè)典型的主開關(guān)裝置84被布置在發(fā)電機(jī)76和電力負(fù)荷86之間，為了本描述的目的，可以認(rèn)為它是一個(gè)龐大的輸電和配電網(wǎng)，當(dāng)汽輪機(jī)控制器80確定存在同步條件時(shí)，主開關(guān)可以合閘，以提供電解到電力負(fù)荷86。電廠的實(shí)際電力輸出可以用常規(guī)的電力測(cè)量變送器88測(cè)量，例如瓦特變送器，它被連到將電能送到負(fù)荷86的電力輸出線上。代表電廠實(shí)際電力輸出的信號(hào)通過信號(hào)線90被送到汽輪機(jī)控制器80。一旦完成并網(wǎng)，控制器80可以按常規(guī)控制蒸汽進(jìn)汽閥63，將與所需的該電廠的發(fā)電功率相當(dāng)?shù)恼羝偷狡啓C(jī)部分66和70。
根據(jù)本發(fā)明，配置了一臺(tái)最佳汽輪機(jī)效率控制器92，作為汽輪機(jī)發(fā)電廠的一部分。控制器92用測(cè)量各種汽輪機(jī)參數(shù)的辦法監(jiān)監(jiān)在要求的設(shè)備出力下設(shè)備的熱力學(xué)條件(關(guān)于這點(diǎn)下面將具體描述)同時(shí)，用信號(hào)線94將控制器92與鈷爐控制器64相連，利用這個(gè)信息控制鈷爐汽壓的調(diào)整。在本實(shí)施例中，鈷爐壓力的調(diào)整可以用改變定值控制器(未示出)的定值來實(shí)現(xiàn)，通常已知定值控制器是鈷爐控制器64的一部分。例如在許多定值控制器中可以是這個(gè)情況，被測(cè)參數(shù)(如蒸汽壓力)的反饋基本上接近定值，與定估的偏差通常是壓力定值控制器輸出/輸入增益特性的函數(shù)。對(duì)于本發(fā)明來說，更重要的是，控制器92利用信號(hào)線46控制檔板閥60的定位。閥60可以是一個(gè)常規(guī)的電動(dòng)機(jī)械式蒸汽控制閥。利用控制閥60，控制器92能調(diào)節(jié)節(jié)流蒸汽壓力，即在控制閥63前的蒸汽壓力。閥60的控制避免了在啟動(dòng)時(shí)為了進(jìn)行調(diào)整而使用節(jié)流閥61，因此簡(jiǎn)化了它對(duì)開或閉控制。檔板閥60為從全周進(jìn)汽啟動(dòng)較好地轉(zhuǎn)換到部分進(jìn)汽運(yùn)行給汽輪機(jī)66提供了一個(gè)更好的環(huán)境。
汽輪機(jī)參數(shù)，如節(jié)流蒸汽壓力和溫度，分別用常規(guī)壓力變送器96和溫度變送器98測(cè)量。由變送器96和98分別產(chǎn)生的信號(hào)100和102可以提供給最佳透平效率控制器92。另一個(gè)參數(shù)，在再熱器68的汽輪機(jī)再熱蒸汽溫度用常規(guī)溫度變送器104測(cè)量，它產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)106，也可以被送到控制器92，以便使用，在線90上的功率測(cè)量變送器88產(chǎn)生的信號(hào)可另外提供給控制器92。此外，一個(gè)重要的參數(shù)是一個(gè)影響通過汽輪機(jī)部分66和70的蒸汽流量的參數(shù)，為本實(shí)施例的目的，選擇高壓汽輪機(jī)部分66的沖動(dòng)室的蒸汽壓力是適宜的。在沖動(dòng)室部分設(shè)置了一個(gè)常規(guī)壓力變送器108，以便產(chǎn)生和提供一個(gè)信號(hào)110，這個(gè)信號(hào)代表沖動(dòng)室的蒸汽壓力，被送到控制器92。
足以更具體描述控制器92工作情況的汽輪機(jī)效率控制器92的一個(gè)實(shí)施例在美國(guó)專利No.4，297，848中給出，它轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，做為參考文件列在這里。
如上述美國(guó)專利No.4297848中描述的，控制器92和控制器80可以包括微機(jī)系統(tǒng)，用于計(jì)算合適的定值(例如節(jié)流壓力和蒸汽流量)，以便在響應(yīng)負(fù)荷需求時(shí)，汽輪機(jī)系統(tǒng)能最佳工作。在本發(fā)明中，希望控制用于閥門63的節(jié)流汽壓，以便產(chǎn)生最佳系統(tǒng)效率，同時(shí)具有快速響應(yīng)增加負(fù)荷需求的能力。圖5的系統(tǒng)，通過控制檔板閥60和末級(jí)過熱器62以調(diào)節(jié)節(jié)流蒸汽壓力的方式獲得了這個(gè)結(jié)果，而不用改變檔板閥60之前的鍋爐壓力，它是在先有技術(shù)系統(tǒng)中已經(jīng)做到的，響應(yīng)減少負(fù)荷需求的工作方法是計(jì)算交點(diǎn)，在這個(gè)點(diǎn)，以恒壓通過控制閥63的蒸汽流量等于用減小壓力獲得的蒸汽流量。由于從汽輪機(jī)壓力和流量能很快計(jì)算出這些值，它們可以預(yù)先獲得并儲(chǔ)存在微機(jī)控制器92的相應(yīng)查表存儲(chǔ)器中。對(duì)于每條用圖2所述方式順序地逐漸關(guān)閉閥63所確定的調(diào)節(jié)閥特性曲線，計(jì)算這些點(diǎn)。然后逐漸地關(guān)閉閥60，開始減少流量，直到達(dá)到第一個(gè)交點(diǎn)。然后閥60全開，這樣壓力可以快速地返回到它的正常工作值，調(diào)節(jié)閥63的第一個(gè)閥關(guān)到蒸汽流量保持在交點(diǎn)值的程度。然后，在受控速度下逐漸關(guān)小調(diào)節(jié)閥，直到全關(guān)。然后用檔板閥60再次減小壓力，直到與調(diào)節(jié)閥特性曲線的第二個(gè)交點(diǎn)，并重復(fù)上述步驟。通過檔板閥60的這種重復(fù)循環(huán)工作，結(jié)合逐步關(guān)閉控制閥63，不用減小檔板閥60之前的鍋爐壓力就可以獲得最佳效率。因此，系統(tǒng)就按所希望的圖3上的曲線形狀運(yùn)行，而無(wú)需延長(zhǎng)時(shí)間來恢復(fù)到正常運(yùn)行壓力。
在圖中使用的編號(hào)圖例編號(hào)圖鍋爐545一級(jí)過熱器585未級(jí)過熱器625鍋爐控制器645再熱器685凝結(jié)器725發(fā)電機(jī)765汽輪機(jī)控制器805負(fù)荷865MW變送器885最佳汽輪機(jī)效率控制器92權(quán)利要求
1.一種有多個(gè)控制蒸汽流入汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)閥的部分進(jìn)汽汽輪機(jī)中減少閥節(jié)流的方法，從鍋爐經(jīng)一個(gè)檔板閥和一個(gè)二級(jí)過熱器提供蒸汽，所謂的檔板閥有選擇性地使汽輪機(jī)實(shí)現(xiàn)部分進(jìn)汽運(yùn)行，用至少連到檔板閥和調(diào)節(jié)閥的一臺(tái)微計(jì)算機(jī)型控制器控制汽輪機(jī)響應(yīng)負(fù)荷需求，其特征在于在控制器中計(jì)算為實(shí)現(xiàn)與負(fù)荷需求相應(yīng)配的汽輪機(jī)功率輸出所需要的蒸汽流量數(shù)值，由曲線確定，第一條由逐漸關(guān)閉調(diào)節(jié)閥中的一個(gè)閥門形成的蒸汽流量減少調(diào)節(jié)閥特性曲線與由于逐漸關(guān)閉檔板閥引起的相應(yīng)減少的蒸汽流量的第一個(gè)交點(diǎn)，逐漸地關(guān)閉檔板閥，以減少在調(diào)節(jié)閥處的蒸汽壓力，直到獲得第一個(gè)交點(diǎn)，如監(jiān)測(cè)到的蒸汽流量所示；全開檔板閥，使蒸汽壓力返回到正常值，同時(shí)同步關(guān)閉調(diào)節(jié)閥的一個(gè)閥門，使蒸汽流量維持在第一個(gè)交點(diǎn)的值；與第一個(gè)調(diào)節(jié)閥特性曲線相一致地逐漸關(guān)閉調(diào)節(jié)閥中的一個(gè)閥門，直到全關(guān)；檢測(cè)這一個(gè)調(diào)節(jié)閥已關(guān)閉；由曲線確定，由關(guān)閉調(diào)節(jié)閥的另一個(gè)閥門形成的第二個(gè)蒸汽流量減少調(diào)節(jié)閥特性曲線與關(guān)閉檔板閥引起的相應(yīng)減少的蒸汽流量的交點(diǎn)；逐漸地關(guān)閉檔板閥，以減小調(diào)節(jié)閥處的蒸汽壓力，直到達(dá)到第二個(gè)交點(diǎn)；全開檔板閥，使蒸汽壓力返回到它的正常值，同時(shí)同步關(guān)閉調(diào)節(jié)閥的另一個(gè)閥門，以便蒸汽流量維持在第二個(gè)交點(diǎn)的值；逐漸地關(guān)閉調(diào)節(jié)閥的另一個(gè)閥門，一直到它全關(guān)；然后重復(fù)檔板閥的關(guān)和開的步驟，對(duì)于多個(gè)調(diào)節(jié)閥特性曲線的每一個(gè)個(gè)，按順序地關(guān)閉各調(diào)節(jié)閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括控制末級(jí)過熱器以便在減小壓力時(shí)維持蒸汽溫度的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，包括在汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)全開調(diào)節(jié)閥的各種步驟，以便用控制檔板閥的辦法調(diào)節(jié)蒸汽壓力。
4.一種汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，包括帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的部分進(jìn)汽汽輪機(jī)，為在預(yù)先確定的壓力和溫度下提供蒸汽的鍋爐裝置(54)，這個(gè)鍋爐裝置包括一個(gè)一級(jí)過熱器(58)、一個(gè)串聯(lián)的控制蒸汽流量和壓力的檔板閥(60)，一個(gè)末級(jí)過熱器(62)，這個(gè)系統(tǒng)還包括控制蒸汽進(jìn)入每個(gè)部分進(jìn)汽弧段的若干個(gè)調(diào)節(jié)閥，其特征在于微計(jì)算機(jī)控制裝置(80)、(92)，用于控制調(diào)節(jié)閥和檔板閥的工作，以響應(yīng)系統(tǒng)上的負(fù)荷需求，使汽輪機(jī)保持恒速運(yùn)行，這個(gè)控制裝置提供各種控制信號(hào)給檔板閥和調(diào)節(jié)閥，使檔板閥和按順序關(guān)閉每一個(gè)控制閥同步工作，對(duì)于一個(gè)現(xiàn)有的蒸汽進(jìn)汽弧段，為了根據(jù)最佳熱耗減少蒸汽流量，控制檔板閥(60)以減小蒸汽壓力，控制每個(gè)調(diào)節(jié)閥，以便在恒定的汽壓下調(diào)整該進(jìn)汽弧段，因?yàn)檫@樣的調(diào)整比滑壓提供一個(gè)更低的熱耗。
全文摘要
汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)包括與鍋爐系統(tǒng)相連的部分進(jìn)汽汽輪機(jī)、一級(jí)過熱器、控制蒸汽流量和壓力的串連擋板閥和末級(jí)過熱器、控制蒸汽進(jìn)入各部分進(jìn)汽弧段的多個(gè)控制閥和一臺(tái)微機(jī)系統(tǒng)控制裝置。該控制裝置控制調(diào)節(jié)閥和擋板閥的工作，響應(yīng)該系統(tǒng)負(fù)荷需求，維持汽輪機(jī)的恒速運(yùn)行。該控制裝置提供控制信號(hào)，對(duì)一個(gè)現(xiàn)有的進(jìn)汽弧段，根據(jù)最佳熱耗減小蒸汽壓力，并在恒定汽壓下調(diào)整進(jìn)汽弧段，因?yàn)檫@樣的調(diào)整提供一個(gè)比用檔板閥滑壓更低的熱耗。
文檔編號(hào)F01D17/00GK1039466SQ8910465
公開日1990年2月7日 申請(qǐng)日期1989年7月10日 優(yōu)先權(quán)日1988年7月11日
發(fā)明者喬治·喬斯·西爾維斯特 申請(qǐng)人:西屋電氣公司